Forståelse af den stive rotor
A stiv rotor er en Rotor der ikke bøjer, bøjer eller ændrer form væsentligt under påvirkning af sin egen ubalance kræfter ved dens driftshastighed. Til afbalanceringsformål behandles en rotor som stiv, når den kører med en hastighed, der ligger komfortabelt under dens første kritisk hastighed - konventionelt mindre end 70-75% af den. Fordi dens form forbliver konstant, er den stive rotor den enkleste og mest økonomiske rotorklasse at afbalancere, og langt størstedelen af hverdagens industrimaskiner falder ind under den.
1. Definition: Hvad er en stiv rotor?
Det afgørende princip for en stiv rotors opførsel er, at fordeling af ubalance i rotorens længde ændrer sig ikke, når rotorens hastighed ændres. De tunge punkter bliver siddende. En tilstand af balance opnået ved en lav, bekvem hastighed på en afbalanceringsmaskine forbliver derfor gyldig og effektiv, når rotoren senere kører med sin meget højere driftshastighed.
Denne stabilitet kommer direkte fra, at rotoren holder sig langt væk fra sin første kritisk hastighed. Under ca. 70-75% af denne hastighed er afbøjningen forårsaget af centrifugalkraft er ubetydelig sammenlignet med den geometriske excentricitet af selve massen, så rotoren opfører sig effektivt som et enkelt fast legeme, der roterer om sin egen akse. Masseaksen og akselaksen ligger fast i forhold til hinanden uanset omdrejningstallet.
De hverdagsmaskiner, som ingeniører behandler som stive rotorer, omfatter armaturer til elmotorer, et-trins ventilatorer og blæsere, pumpehjul, svinghjul, remskiver, slibeskiver og komponenter af skivetypen. For disse fanger en balance i to planer, der udføres langsomt, den sande ubalancetilstand, som maskinen vil køre med.
2. Stiv vs. fleksibel rotor
Forskellen mellem en stiv rotor og en fleksibel rotor er et af de vigtigste begreber inden for rotorafbalancering, fordi det bestemmer hele afbalanceringsstrategien.
Stiv rotor
- Driftshastighed: langt under den første kritiske hastighed, typisk under 75%.
- Adfærd: bøjer eller bøjer ikke under centrifugalkræfter. Dens ubalanceegenskaber er uafhængige af hastigheden.
- Afbalanceringsprocedure: kan afbalanceres ved en enkelt, praktisk lav hastighed. En standard Balance i to planer er tilstrækkelig til at korrigere enhver dynamisk ubalance, uanset om det er statisk, parvis eller en kombination af de to. Den gældende standard for afbalancering af stive rotorer er ISO 21940-11 (som afløste den velkendte ISO 1940-1).
Fleksibel rotor
- Driftshastighed: nærmer sig, passerer igennem eller opererer langt over en eller flere af sine kritiske hastigheder.
- Adfærd: bøjes og bøjes, når den passerer en kritisk hastighed. Ubalancekræfterne får rotoren til at ændre form (afbøjning), og den tilsyneladende placering af det “tunge punkt” kan skifte med hastigheden, fordi rotoren får en bøjet form. tilstandsform.
- Afbalanceringsprocedure: meget mere kompleks. Det kræver flerplansbalancering (ofte mere end to planer) og skal udføres ved eller i nærheden af servicehastigheden for at tage højde for rotorens bøjning. Der kræves specialiserede modalteknikker, og arbejdet er reguleret af ISO 21940-12.
3. Vigtigheden af den "rigide" antagelse
Antagelsen om, at en rotor opfører sig stift, er det, der gør praktisk, økonomisk og sikker afbalancering på industrielle afbalanceringsmaskiner mulig. Disse maskiner drejer typisk rotorer ved relativt lave hastigheder - nogle få hundrede omdrejninger i minuttet - af hensyn til sikkerhed, lavere drivkraft og mekanisk enkelhed.
Hvis en rotor virkelig er stiv, er den ubalance, der måles ved 400 RPM på afbalanceringsmaskinen, den samme ubalance, som producerer vibrationer ved 3600 RPM i marken. Ved at korrigere den ved den lave hastighed løser man problemet ved den høje hastighed. Hvis rotoren faktisk var fleksibel, ville afbalanceringen ved lav hastighed være ineffektiv: Rotoren ville bøje sig, når den nærmede sig sin kritiske hastighed, og udvise en helt anden ubalancetilstand ved driftshastigheden - nogle gange virke velafbalanceret, når den står stille, men vibrere voldsomt, når den kører. Fejlvurdering af en fleksibel rotor som stiv er en klassisk årsag til en “afbalanceret” maskine, der stadig ryster.
4. Hvornår betragtes en rotor som stiv?
Beslutningen om at behandle en rotor som stiv afhænger af dens geometri og driftshastighed:
- Korte, stumpede rotorer: Rotorer med en stor diameter i forhold til deres længde - en slibeskive, en skivebremse, et et-trins pumpehjul - er næsten altid stive.
- Lange, slanke rotorer: Rotorer, der er lange og tynde, som f.eks. en drivaksel eller en flertrins kompressorrotor, er langt mere tilbøjelige til at være fleksible, især når de kører ved høj hastighed.
I sidste ende er den endelige test forholdet mellem driftshastighed og første kritiske hastighed. Hvis dette forhold er lavt, er en afbalancering med stiv rotor passende og vil lykkes; hvis det er højt, er der brug for metoder med fleksible rotorer. Dette er grunden til, at en forståelse af rotordynamik og hvor hver enkelt kritisk hastighed befinder sig, ligger til grund for enhver afvejningsbeslutning.
5. Afbalancering og verificering af en stiv rotor i marken
Mange stive rotorer afbalanceres nemmest på stedet, i deres egne lejer, i stedet for at blive fjernet og monteret på en afbalanceringsmaskine. Dette er feltafbalancering, og den passer præcis til de ventilatorer, pumper og motorer, som den stive antagelse dækker. En bærbar to-kanals analysator som f.eks. Balanset-1A måler 1×-amplituden og fase ved hvert leje, beregner rotorens indflydelseskoefficienter fra en prøvevægtskørsel og beregner korrektionsmasserne for et eller to planer. Fordi rotoren er stiv, holder denne ene billige korrektion i hele hastighedsområdet, og instrumentet kan derefter bekræfte resterende ubalance ligger inden for den valgte ISO 21940-11-kvalitet. Du kan omdanne en balanceklasse og servicehastighed til en tilladt g-mm-tolerance med Beregner af restubalance (ISO 21940-11) før du begynder.
