Rechner für die Konstruktion von Ausgleichsplattformen
Komplettes Auslegungstool für federgelagerte Rotor-Auswuchtmaschinen
Plattform-Designparameter
Basierend auf ISO 21940, ISO 2041 und den Konstruktionsprinzipien von Auswuchtmaschinen
Ergebnisse des Plattformdesigns
Federanforderungen
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Dynamische Eigenschaften
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Leistungsvorhersagen
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Designempfehlungen:
Balancing Platform Design Theory
Maschinen mit weichen und harten Lagern
Weiches Lager: Plattform-Eigenfrequenz < 30% der minimalen Rotordrehzahl
- Bessere Sensibilität gegenüber Unwucht
- Größerer Geschwindigkeitsbereich möglich
- Erfordert weniger massives Fundament
- Anfälliger gegenüber externen Vibrationen
Hartlager: Plattform-Eigenfrequenz > 3× maximale Rotordrehzahl
- Stabilere Messungen
- Besser für den Produktionsausgleich
- Weniger empfindlich gegenüber Rotorwechseln
- Erfordert sehr steife Stützen
Auswahl der Eigenfrequenz
Für weiches Lager: fn < 0,3 × (U/min / 60)
Für harte Lager: fn > 3 × (RPMmax / 60)
Berechnung der Federsteifigkeit
Überlegungen zur Sensibilität
Die Plattformempfindlichkeit hängt ab von:
- Massenverhältnis (Plattform/Rotor)
- Eigenfrequenztrennung
- Dämpfungsniveau
- Platzierung und Typ des Sensors
Kritische Designprüfungen
- Frühlingsschub: Federeigenfrequenz > 13× Plattformfrequenz
- Statische Durchbiegung: Darf die Federhöhe nicht überschreiten
- Seitliche Stabilität: Verhindern Sie Plattformschaukelmodi
- Fundamentisolierung: Erwägen Sie bei Bedarf eine doppelte Isolierung
Typische Anwendungen
| Rotortyp | Geschwindigkeitsbereich | Plattformtyp | Typische fn |
|---|---|---|---|
| Kleine Rotoren | 1000–10.000 U/min | Weiches Lager | 2-5 Hz |
| Elektromotoren | 600–3600 U/min | Weiches Lager | 1-3 Hz |
| Turbinen | 3000–20000 U/min | Weiches Lager | 5-15 Hz |
| Kurbelwellen | 300–2000 U/min | Hartes Lager | 100+ Hz |
Anwendungsbeispiele und Leitfaden zur Werteauswahl
Beispiel 1: Auswuchtmaschine für Elektromotoren
Szenario: Entwerfen Sie eine Ausgleichsplattform für Elektromotoren bis zu 50 kg, die mit 1500–3000 U/min arbeiten
- Rotormasse: 50 kg (maximales Motorgewicht)
- Plattformmasse: 100 kg (2× Rotormasse für Stabilität)
- Geschwindigkeitsbereich: 1500-3000 U/min
- Plattformtyp: Weiches Lager (bessere Sensibilität)
- Federn: 4 Federn an den Ecken
- Dämpfung: Licht (ζ = 0,05)
- Maximale Durchbiegung: 25 mm
- Ergebnis: fn ≈ 6,25 Hz, Federsteifigkeit ≈ 5,8 kN/m jeweils
Beispiel 2: Großer Turbinenrotor
Szenario: Hochgeschwindigkeits-Turbinenrotor, 200 kg, 10.000–20.000 U/min
- Rotormasse: 200 kg
- Plattformmasse: 300 kg (1,5× für schwere Rotoren)
- Geschwindigkeitsbereich: 10.000–20.000 U/min
- Plattformtyp: Weiches Lager
- Federn: 6 Federn (sechseckig für Stabilität)
- Dämpfung: Mäßig (ζ = 0,1)
- Maximale Durchbiegung: 15 mm (steifer für Präzision)
- Ergebnis: fn ≈ 41,7 Hz, sehr steife Federn erforderlich
So wählen Sie Werte aus
Plattform-Massenauswahl
- Leichte Rotoren (< 50 kg): Plattformmasse = 2-3× Rotormasse
- Mittlere Rotoren (50-200 kg): Plattformmasse = 1,5-2× Rotormasse
- Schwere Rotoren (> 200 kg): Plattformmasse = 1-1,5× Rotormasse
- Regel: Schwerere Plattform = stabiler, aber weniger empfindlich
Auswahl des Plattformtyps
- Weiches Lager: Wählen Sie, wann:
- Großer Geschwindigkeitsbereich erforderlich
- Hohe Sensibilität erforderlich
- Forschungs-/Entwicklungsanwendungen
- Variable Rotortypen
- Hartlager: Wählen Sie, wann:
- Produktionsausgleich
- Einstufiger Betrieb
- Schwere Rotoren
- Minimales Fundament vorhanden
Federkonfiguration
- 3 Federn (dreieckig): Minimale Stabilität, nur leichte Rotoren
- 4 Federn (rechteckig): Am häufigsten, gut für rechteckige Plattformen
- 6 Federn (sechseckig): Bessere Stabilität für große/schwere Rotoren
- 8-12 Federn: Sehr große Plattformen oder besondere Anforderungen
Dämpfungsanforderungen
- Keine Dämpfung: Starre Rotoren, fernab von Resonanz
- Licht (ζ = 0,05): Standardauswahl für die meisten Anwendungen
- Mäßig (ζ = 0,1): Beim Durchlaufen der Resonanz
- Schwer (ζ = 0,2): Flexible Rotoren oder spezielle Anforderungen
Maximale Auslenkung
- 10-15 mm: Hochpräzise, kleine Rotoren
- 20-30 mm: Standardanwendungen
- 30-50 mm: Große/schwere Rotoren
- Regel: Darf 80% der freien Federlänge nicht überschreiten
📘 Balancing-Plattform-Rechner
Konstruiert eine Auswuchtplattform für das Auswuchten von Rotoren in zwei Ebenen. Berechnet die Eigenfrequenz, Federsteifigkeit und Empfindlichkeit der Plattform gemäß ISO 1940-1.
Weiches Lager: fn < 0,3 × fmin | Hartlager: fn > 3 × fmax
💼 Anwendungen
- Lüfterausgleich (sanft): Rotor 45 kg + Plattform 35 kg = 80 kg. Geschwindigkeit: 1480 U/min = 24,7 Hz. Erforderliche fn < 0,3 × 24,7 = 7,4 Hz. Auslegung: fn = 6 Hz. Federn: 4 × 22 kN/m. Empfindlichkeit: erkennt 0,5 g·mm/kg Unwucht.
- Turbolader (hart): Rotor 12 kg, 24000 U/min = 400 Hz. Erforderliche fn > 3×400 = 1200 Hz. Sehr steife Plattform oder starrer Ständer. Beschleunigungssensorbasierte Messung.
- Pumpenrotor (weich): 185 kg Rotor, 2980 U/min. Plattform: 95 kg. fn = 4,2 Hz. Auslenkung: 8 mm. Dämpfung: mittel (ζ=0,1). Erkennt 2 g·mm/kg (Klasse G2,5).
Plattformtypen:
Weiches Lager: Niedrige fn. Große Auslenkung. Misst die relative Rotorvibration. Gut für alle Geschwindigkeiten, auch variable.
Hartlager: Hoher Fn. Steife Struktur. Misst absolute Vibration. Gut für feste Geschwindigkeit, kompaktes Design.
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