Κατανόηση της εκκεντρικότητας σε περιστρεφόμενα μηχανήματα

Ορισμός: Τι είναι η εκκεντρικότητα;

Στο πλαίσιο της δυναμικής του ρότορα, εκκεντρικότητα αναφέρεται στην ακτινική απόσταση ή μετατόπιση μεταξύ του κέντρου μάζας ενός ρότορα (που ονομάζεται επίσης κέντρο βάρους) και του γεωμετρικού του κέντρου (το πραγματικό κέντρο του σχήματος ή του άξονά του). Σε έναν τέλεια ισορροπημένο ρότορα, αυτά τα δύο κέντρα θα συμπίπτουν. Ωστόσο, λόγω κατασκευαστικών ατελειών και μη ομοιόμορφης πυκνότητας υλικού, υπάρχει σχεδόν πάντα κάποια εγγενής εκκεντρότητα. Όταν ένας εκκεντρικός ρότορας περιστρέφεται, το μετατοπισμένο κέντρο μάζας παράγει μια φυγοκεντρική δύναμη, η οποία είναι η βασική αιτία των κραδασμών που οφείλονται σε ανισορροπία.

Η άμεση σχέση μεταξύ εκκεντρικότητας και ανισορροπίας

Η εκκεντρότητα και η ανισορροπία είναι θεμελιωδώς συνδεδεμένες. Η ανισορροπία είναι το *μέτρο* της επίδρασης της εκκεντρότητας σε μια δεδομένη ταχύτητα, ενώ η εκκεντρότητα είναι η *φυσική αιτία*. Το μέγεθος της ανισορροπίας είναι άμεσα ανάλογο με τη μάζα του ρότορα και την εκκεντρότητά του.

Ο τύπος είναι απλός:

Ανισορροπία (U) = Μάζα (M) × Εκκεντρότητα (e)

Αυτή η σχέση υπογραμμίζει γιατί η εκκεντρότητα είναι τόσο κρίσιμη. Ακόμα και μια πολύ μικρή εκκεντρότητα (μόλις λίγα μικρόμετρα) σε έναν βαρύ, υψηλής ταχύτητας ρότορα μπορεί να δημιουργήσει μια τεράστια δύναμη ανισορροπίας, οδηγώντας σε σοβαρούς κραδασμούς και ταχεία φθορά στα ρουλεμάν.

Τύποι εκκεντρικότητας

Είναι σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ διαφορετικών μορφών εκκεντρότητας και σχετικών γεωμετρικών ατελειών:

1. Εκκεντρικότητα Μαζών

Αυτή είναι η πραγματική εκκεντρότητα όπως ορίζεται παραπάνω—η μετατόπιση μεταξύ του κέντρου μάζας και του γεωμετρικού κέντρου. Αυτός είναι ο τύπος που προκαλεί ανισορροπία και αποτελεί τον στόχο όλων των διαδικασιών εξισορρόπησης. Δεν μπορεί να φανεί ή να μετρηθεί απευθείας με έναν επιλογέα όταν ο ρότορας είναι ακίνητος.

2. Γεωμετρική Εκκεντρότητα (Runout)

Αυτό αναφέρεται σε μια απόκλιση της επιφάνειας του ρότορα από έναν τέλειο κύκλο. Είναι ένα μέτρο του πόσο «εκτός κύκλου» είναι ένας άξονας ή ένας ρότορας. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως μηχανική εκκεντρότηταΓια παράδειγμα, ένας άξονας μπορεί να έχει ελαφρώς οβάλ σχήμα ή μια τροχαλία μπορεί να έχει υποστεί μηχανική κατεργασία ελαφρώς εκτός κέντρου σε έναν άξονα. Αυτός ο τύπος ατέλειας *μπορεί* να μετρηθεί με έναν ωρολογιακό δείκτη κατά τη διάρκεια μιας αργής κύλισης. Ενώ δεν αντιπροσωπεύει άμεσα την ανισορροπία μάζας, μια εκκεντρική γεωμετρική μορφή συχνά συμβάλλει στην ανισορροπία μάζας.

3. Ηλεκτρική εκκένωση

Αυτό δεν πρόκειται για φυσική ατέλεια, αλλά για σφάλμα μέτρησης που συμβαίνει με τους αισθητήρες εγγύτητας χωρίς επαφή. Εάν η επιφάνεια του ρότορα παρουσιάζει διακυμάνσεις στη μαγνητική διαπερατότητα ή την ηλεκτρική αγωγιμότητα, ο αισθητήρας μπορεί να δώσει ψευδή ένδειξη που μιμείται γεωμετρική εκτροπή. Αυτός ο «θόρυβος» πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη διάρκεια των δυναμικών δοκιμών του ρότορα.

Αιτίες της εκκεντρικότητας

Η εκκεντρότητα μάζας εισάγεται στους ρότορες με διάφορους τρόπους:

• Ανοχές κατασκευής: Καμία διαδικασία κατασκευής δεν είναι τέλεια. Πάντα θα υπάρχουν μικρά σφάλματα στην κατεργασία, τη χύτευση και τη συναρμολόγηση.
• Μη ομοιόμορφη πυκνότητα υλικού: Οι εγκλεισμοί, τα κενά ή η πορώδης υφή μέσα σε μια χύτευση ή σφυρηλάτηση σημαίνουν ότι το υλικό δεν είναι απόλυτα ομοιογενές, προκαλώντας τη μετατόπιση του κέντρου μάζας.
• Ασύμμετρος Σχεδιασμός: Εξαρτήματα όπως οι στροφαλοφόροι άξονες είναι εγγενώς ασύμμετρα.
• Σφάλματα συναρμολόγησης: Μια τροχαλία ή ρουλεμάν που δεν είναι τέλεια κεντραρισμένο σε έναν άξονα θα δημιουργήσει μια έκκεντρη μάζα.
• Θερμική παραμόρφωση: Η ανομοιόμορφη θέρμανση ή ψύξη μπορεί να προκαλέσει την κάμψη ενός ρότορα, μετατοπίζοντας προσωρινά το κέντρο μάζας του. Αυτό είναι γνωστό ως θερμικό διάνυσμα.

Πώς αντιμετωπίζεται η εκκεντρικότητα

Δεδομένου ότι η εκκεντρότητα της μάζας είναι η αιτία της ανισορροπίας, διορθώνεται μέσω της διαδικασίας εξισορρόπησηΠροσθέτοντας ή αφαιρώντας μικρές ποσότητες βάρους, ένας τεχνικός δημιουργεί μια αντίθετη δύναμη που ουσιαστικά τραβάει την κεντρική γραμμή μάζας του ρότορα πίσω στην ευθυγράμμιση με την γεωμετρική κεντρική γραμμή του, ελαχιστοποιώντας την καθαρή φυγόκεντρο δύναμη και την προκύπτουσα δόνηση.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο