Zwei-Ebenen-Auswuchten verstehen
Definition: Was ist Zwei-Ebenen-Auswuchten?
Zwei-Ebenen-Auswuchten ist ein dynamisches Auswuchten Verfahren, bei dem Korrekturgewichte sind in zwei getrennten Ebenen entlang der Rotorlänge angeordnet, um sowohl statische Unwucht als auch Paarungleichgewicht. Diese Methode ist für die meisten rotierenden Industriemaschinen erforderlich, insbesondere für Rotoren, bei denen die axiale Länge vergleichbar oder größer als der Durchmesser ist.
Im Gegensatz zu Ein-Ebenen-Auswuchten, bei dem nur der Schwerpunktversatz des Rotors berücksichtigt wird, korrigiert das Auswuchten in zwei Ebenen sowohl die Unwucht der Translationskräfte als auch das Moment (Drehmoment), das dazu führt, dass der Rotor während der Drehung wackelt oder schaukelt.
Wann ist ein Auswuchten in zwei Ebenen erforderlich?
Das Auswuchten in zwei Ebenen ist in folgenden Situationen erforderlich:
1. Lange oder schlanke Rotoren
Jeder Rotor mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis größer als etwa 0,5 zu 1,0 erfordert eine Zwei-Ebenen-Auswuchtung. Dies umfasst:
- Elektromotor-Anker
- Pumpen- und Kompressorwellen
- Mehrstufige Lüfterrotoren
- Antriebswellen und Kupplungen
- Spindeln und rotierende Werkzeuge
- Turbinenrotoren
2. Vorhandensein eines Paarungleichgewichts
Wenn Schwingungsmessungen eine deutliche Phasenverschiebung zwischen den beiden Lagerstützen zeigen (was auf eine Schaukel- oder Kippbewegung hindeutet), Paarungleichgewicht ist vorhanden und muss durch Zwei-Ebenen-Auswuchten korrigiert werden.
3. Wenn das Auswuchten in einer Ebene unzureichend ist
Wenn ein Versuch Ein-Ebenen-Auswuchten Wenn die Vibration an einem Lager reduziert wird, sie an einem anderen jedoch zunimmt, ist dies ein klares Anzeichen dafür, dass eine Auswuchtung auf zwei Ebenen erforderlich ist.
4. Starre Rotoren mit verteilter Masse
Auch für starre Rotoren Betrieb unterhalb ihrer ersten kritische Geschwindigkeit, Wenn die Masse über eine beträchtliche axiale Länge verteilt ist, sorgt die Zwei-Ebenen-Auswuchtung dafür, dass die Vibrationen an allen Lagerstellen minimiert werden.
Das Zwei-Ebenen-Auswuchtverfahren
Das Auswuchten in zwei Ebenen ist komplexer als das Auswuchten in einer Ebene, da Korrekturen in einer Ebene die Schwingungen beider Lager beeinflussen. Das Verfahren verwendet die Einflusskoeffizientenmethode mit mehreren Versuchsgewichte:
Schritt 1: Erste Messung
Lassen Sie die Maschine mit der Auswuchtgeschwindigkeit laufen und messen Sie die anfänglichen Schwingungsvektoren (Amplitude und Phase) an beiden Lagerstellen. Beschriften Sie diese mit “Lager 1” und “Lager 2”. Diese Daten stellen die kombinierte Wirkung aller im Rotor vorhandenen Unwuchten dar.
Schritt 2: Korrekturebenen definieren
Wählen Sie zwei Korrekturebenen Entlang des Rotors können Gewichte hinzugefügt oder entfernt werden. Diese Ebenen sollten so weit wie möglich voneinander entfernt sein. Häufige Stellen sind in der Nähe der Rotorenden, an Kupplungsflanschen oder an Lüfternaben.
Schritt 3: Probegewicht in Ebene 1
Stoppen Sie die Maschine und befestigen Sie ein Testgewicht an einer bekannten Winkelposition in der ersten Korrekturebene. Lassen Sie die Maschine laufen und messen Sie die neue Schwingung an beiden Lagern. Die durch das Testgewicht in Ebene 1 verursachte Schwingungsänderung an jedem Lager wird aufgezeichnet. Dadurch werden zwei Einflusskoeffizienten ermittelt: der Einfluss von Ebene 1 auf Lager 1 und der Einfluss von Ebene 1 auf Lager 2.
Schritt 4: Testgewicht in Ebene 2
Entfernen Sie das erste Testgewicht und befestigen Sie ein Testgewicht an einer bekannten Position in der zweiten Korrekturebene. Lassen Sie die Maschine erneut laufen und messen Sie die Vibration an beiden Lagern. Dadurch werden zwei weitere Einflusskoeffizienten ermittelt: der Einfluss von Ebene 2 auf Lager 1 und der Einfluss von Ebene 2 auf Lager 2.
Schritt 5: Korrekturgewichte berechnen
Das Auswuchtinstrument verfügt nun über vier Einflusskoeffizienten, die eine 2×2-Matrix bilden, die beschreibt, wie das Rotorsystem auf Gewichte in jeder Ebene reagiert. Mit Vektormathematik und Matrixinversion löst das Instrument ein System simultaner Gleichungen, um die genaue Masse und den Winkel zu berechnen, die in jeder Korrekturebene erforderlich sind, um die Vibration an beiden Lagern gleichzeitig zu minimieren.
Schritt 6: Korrekturen installieren und überprüfen
Installieren Sie beide berechneten Korrekturgewichte dauerhaft und lassen Sie die Maschine zur abschließenden Überprüfung laufen. Idealerweise sollten die Vibrationen an beiden Lagern auf ein akzeptables Maß reduziert sein. Andernfalls kann ein Trimmausgleich durchgeführt werden, um die Korrekturen zu verfeinern.
Die Einflusskoeffizientenmatrix verstehen
Die Stärke des Zwei-Ebenen-Auswuchtens liegt in der Einflusskoeffizientenmatrix. Jede Korrekturebene beeinflusst die Schwingung an beiden Lagern, und diese Kreuzkopplungseffekte müssen berücksichtigt werden:
- Direkte Auswirkungen: Ein Gewicht in Ebene 1 hat den stärksten Einfluss auf die Vibration des nahegelegenen Lagers 1, und ein Gewicht in Ebene 2 hat die stärkste Wirkung auf das nahegelegene Lager 2.
- Kreuzkopplungseffekte: Ein Gewicht in Ebene 1 wirkt sich jedoch auch auf Lager 2 aus (wenn auch normalerweise in geringerem Maße), und ein Gewicht in Ebene 2 wirkt sich auch auf Lager 1 aus.
Die Berechnungen des Auswuchtinstruments berücksichtigen alle vier Effekte gleichzeitig und stellen sicher, dass die Korrekturgewichte zusammenwirken, um die Vibrationen an allen Messpunkten zu minimieren.
Vorteile des Zwei-Ebenen-Auswuchtens
- Vollständige Korrektur: Behebt sowohl statische als auch Paarunwucht und bietet eine gründliche Auswuchtlösung für die meisten Rotortypen.
- Minimiert Vibrationen an allen Lagern: Im Gegensatz zum Auswuchten in einer Ebene optimiert das Auswuchten in zwei Ebenen die Vibrationsreduzierung im gesamten Rotorsystem.
- Verlängert die Lebensdauer der Komponenten: Durch die Reduzierung der Vibrationen an beiden Lagerstellen wird der Verschleiß an Lagern, Dichtungen und Kupplungen minimiert.
- Industriestandard: Das Auswuchten auf zwei Ebenen ist die Standardmethode für die meisten Industriemaschinen und wird von vielen Geräteherstellern und Industriestandards gefordert.
- Geeignet für starre Rotoren: Gleicht effektiv aus starre Rotoren Betrieb unterhalb ihrer ersten kritischen Drehzahl, was auf die überwiegende Mehrheit der Industrieanlagen zutrifft.
Vergleich mit Ein- und Mehrebenen-Auswuchten
- vs. Einzelebene: Das Auswuchten auf zwei Ebenen ist komplexer und zeitaufwändiger, bietet jedoch eine bessere Vibrationsreduzierung für alle Rotoren außer den schmalsten Scheibenrotoren.
- vs. Multi-Plane: Für flexible Rotoren Bei Betrieb oberhalb kritischer Drehzahlen können drei oder mehr Ausgleichsebenen erforderlich sein. Für die überwiegende Mehrheit der Industriemaschinen ist jedoch ein Auswuchten auf zwei Ebenen ausreichend.
Gemeinsame Herausforderungen und Lösungen
1. Unzugängliche Korrekturebenen
Herausforderung: Manchmal sind die idealen Positionen der Korrekturebene auf einer montierten Maschine nicht zugänglich.
Lösung: Nutzen Sie verfügbare Stellen wie Kupplungsnaben, Lüfterblätter oder Außenflansche. Moderne Instrumente können einen nicht optimalen Ebenenabstand mathematisch ausgleichen.
2. Unzureichende Reaktion auf das Testgewicht
Herausforderung: Wenn das Testgewicht nur eine sehr geringe Änderung der Vibration bewirkt, sind die Einflusskoeffizienten ungenau.
Lösung: Verwenden Sie ein größeres Testgewicht oder platzieren Sie es in einem größeren Radius, um die Wirkung zu verstärken.
3. Nichtlineares Systemverhalten
Herausforderung: Einige Rotoren (insbesondere solche mit losen Komponenten, einem weichen Fuß oder im Resonanzbereich) reagieren nicht linear auf Korrekturgewichte.
Lösung: Beheben Sie zuerst mechanische Probleme (Schrauben festziehen, Kippfuß korrigieren) und führen Sie das Auswuchten möglichst weit von kritischen Geschwindigkeiten aus.
Anwendungen zum Auswuchten im Feld
Zwei-Ebenen-Auswuchten ist die Standardmethode für Feldausgleich von Industriemaschinen. Mit tragbaren Schwingungsanalysatoren und Auswuchtgeräten können Techniker das Auswuchten in zwei Ebenen direkt vor Ort durchführen, ohne den Rotor zerlegen oder in eine Auswuchtwerkstatt schicken zu müssen. Dieser Ansatz spart Zeit, senkt die Kosten und stellt sicher, dass der Rotor unter tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewuchtet wird, wobei Faktoren wie Lagersteifigkeit, Fundamentflexibilität und Prozesslasten berücksichtigt werden.
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