Κατανόηση της εκκεντρικότητας σε περιστρεφόμενα μηχανήματα
Σε δυναμική του ρότορα, εκκεντρικότητα είναι η ακτινική απόκλιση μεταξύ του κέντρου μάζας ενός ρότορα (του κέντρου βάρους του) και του γεωμετρικού του κέντρου — του πραγματικού κέντρου του άξονά του. Σε έναν απόλυτα ισορροπημένο ρότορα, τα δύο αυτά κέντρα θα συμπίπταν, αλλά οι κατασκευαστικές ατέλειες και η μη ομοιόμορφη πυκνότητα του υλικού εξασφαλίζουν ότι σχεδόν πάντα παραμένει κάποια εκκεντρότητα. Όταν ένας εκκεντρικός ρότορας περιστρέφεται, η εκκεντρική μάζα δημιουργεί μια φυγόκεντρος δύναμη, και αυτή η δύναμη είναι η βασική αιτία του ανισορροπία δόνηση. Με άλλα λόγια, η εκκεντρότητα είναι η γεωμετρία που κρύβεται πίσω από τη συνηθέστερη βλάβη των μηχανημάτων.
1. Ορισμός: Τι είναι η εκκεντρότητα;
Η εκκεντρότητα είναι μια απόσταση — συνήθως της τάξης των λίγων μικρομέτρων — που μετράται κάθετα προς τον άξονα περιστροφής και χωρίζει το σημείο όπου βρίσκεται το πραγματικό κέντρο βάρους από το σημείο όπου περιστρέφεται ο άξονας. Επειδή αποτελεί ιδιότητα της κατανομής της μάζας και όχι της εμφάνισης της επιφάνειας, η πραγματική εκκεντρότητα της μάζας δεν είναι ορατή και δεν μπορεί να μετρηθεί με ένα μετρητή διαμέτρου σε έναν ακίνητο ρότορα. Αποκαλύπτεται μόνο όταν ο ρότορας περιστρέφεται και η μετατοπισμένη μάζα αρχίζει να ασκεί φυγόκεντρο δύναμη προς τα έξω μία φορά ανά περιστροφή.
2. Η άμεση σχέση μεταξύ εκκεντρότητας και ανισορροπίας
Η εκκεντρότητα και η ανισορροπία είναι οι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Η ανισορροπία είναι το μέτρο της επίδρασης της εκκεντρότητας σε μια δεδομένη ταχύτητα· η εκκεντρότητα είναι η φυσική αιτία. Το μέγεθος της ανισορροπίας είναι άμεσα ανάλογο με τη μάζα του ρότορα και την εκκεντρότητά του:
Ανισορροπία (U) = Μάζα (M) × Εκκεντρότητα (e)
Αυτό το απλό προϊόν εξηγεί γιατί η εκκεντρότητα είναι τόσο σημαντική. Η φυγόκεντρος δύναμη που δημιουργεί αυξάνεται με την πλατεία της ταχύτητας περιστροφής, οπότε ακόμη και λίγα μικρομέτρα εκκεντρότητας σε έναν βαρύ ρότορα υψηλής ταχύτητας μπορούν να δημιουργήσουν μια τεράστια δύναμη, προκαλώντας σοβαρές δόνηση and rapid φθορά ρουλεμάν. Μπορείτε να δείτε πόσο απότομα αυξάνεται αυτή η δύναμη ανάλογα με τη μάζα, την εκκεντρότητα και την ταχύτητα χρησιμοποιώντας ένα Υπολογιστής φυγόκεντρης δύναμης λόγω ανισορροπίας.
3. Τύποι εκκεντρότητας
Είναι σημαντικό να διακρίνουμε την πραγματική εκκεντρότητα από τις σχετικές γεωμετρικές ατέλειες, οι οποίες συχνά συγχέονται με αυτήν.
Μαζική εκκεντρότητα
Η πραγματική εκκεντρότητα που ορίστηκε παραπάνω — η απόκλιση μεταξύ του κέντρου μάζας και του γεωμετρικού κέντρου. Αυτή είναι που προκαλεί την ανισορροπία και αποτελεί τον στόχο κάθε διαδικασίας εξισορρόπησης. Δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα με ένα μετρητή διαμέτρου σε έναν ακίνητο ρότορα· εμφανίζεται μόνο δυναμικά, ως δύναμη που εμφανίζεται μία φορά ανά περιστροφή, της οποίας η κατεύθυνση (η γωνία του βαρύτερου σημείου) προσδιορίζεται από το φάση της δόνησης 1×.
Γεωμετρική εκκεντρότητα (απόκλιση)
Η απόκλιση της επιφάνειας του ρότορα από τον τέλειο κύκλο — ένα μέτρο του πόσο «ασύμμετρος» είναι ένας άξονας ή ένας ρότορας, που ονομάζεται επίσης μηχανική εκκεντρότητα. Ένας άξονας μπορεί να είναι ελαφρώς οβάλ ή μια τροχαλία να έχει κατασκευαστεί εκτός κέντρου στον άξονά της. Σε αντίθεση με την εκκεντρότητα μάζας, αυτό can μετράται με ένα μετρητή διαμέτρου κατά τη διάρκεια μιας αργής περιστροφής. Δεν αντιπροσωπεύει άμεσα την ανισορροπία μάζας, αλλά μια εκκεντρική γεωμετρική μορφή συμβάλλει πολύ συχνά σε αυτήν. Η διακριτή αλλά στενά συνδεδεμένη έννοια της εκκεντρότητα του ρότορα περιγράφει αυτή τη γεωμετρική μετατόπιση στο πλαίσιο των κινητήρων και του διακένου.
Ηλεκτρική εκτροπή
Δεν πρόκειται καθόλου για φυσική ατέλεια, αλλά για ένα φαινόμενο που οφείλεται στη μέθοδο μέτρησης και είναι χαρακτηριστικό των μεθόδων χωρίς επαφή ανιχνευτές εγγύτητας. Όταν η επιφάνεια του άξονα παρουσιάζει διακυμάνσεις στη μαγνητική διαπερατότητα ή την ηλεκτρική αγωγιμότητα, ο αισθητήρας επιστρέφει ένα ψευδές σήμα που μοιάζει με γεωμετρική εκκεντρότητα. Αυτός ο θόρυβος πρέπει να χαρακτηριστεί και να αφαιρεθεί — συνήθως μέσω αντιστάθμιση καλωδίου και την αφαίρεση της εκκένωσης με αργή περιστροφή — κατά τη διάρκεια των δοκιμών δυναμικής του ρότορα, διαφορετικά θα εκληφθεί ως πραγματική κίνηση του άξονα.
4. Αιτίες της εκκεντρικότητας
Η εκκεντρότητα μάζας εισέρχεται σε έναν ρότορα με διάφορους τρόπους:
- Ανοχές κατασκευής: Καμία διαδικασία κατεργασίας, χύτευσης ή συναρμολόγησης δεν είναι τέλεια, οπότε τα μικρά σφάλματα είναι αναπόφευκτα.
- Μη ομοιόμορφη πυκνότητα υλικού: Οι εγκλείσεις, τα κενά ή η πορώδης δομή σε ένα χυτό ή σφυρήλατο τεμάχιο καθιστούν το υλικό ανομοιογενές και μετατοπίζουν το κέντρο βάρους.
- Ασύμμετρη σχεδίαση: ορισμένα εξαρτήματα, όπως οι στροφαλοφόροι άξονες, είναι εκ φύσεως ασύμμετρα.
- Σφάλματα συναρμολόγησης: μια τροχαλία ή ένα ρουλεμάν που δεν είναι απόλυτα κεντραρισμένο στον άξονα δημιουργεί μια εκκεντρική μάζα.
- Θερμική παραμόρφωση: η άνιση θέρμανση ή ψύξη μπορεί να προκαλέσει καμπύλη στον ρότορα, μετατοπίζοντας προσωρινά το κέντρο βάρους του — ένα θερμικό τόξο, που συχνά περιγράφεται ως θερμικός φορέας, καθώς τόσο το μέγεθος όσο και η κατεύθυνσή του έχουν σημασία.
5. Πώς αντιμετωπίζεται η εκκεντρικότητα
Επειδή η εκκεντρότητα της μάζας είναι η αιτία της ανισορροπίας, διορθώνεται μέσω εξισορρόπηση. Προσθέτοντας ή αφαιρώντας μικρές ποσότητες μάζας, ο τεχνικός δημιουργεί μια αντίθετη φυγόκεντρο δύναμη που ουσιαστικά έλκει τον άξονα μάζας του ρότορα πίσω προς τον γεωμετρικό του άξονα, ελαχιστοποιώντας τη συνολική δύναμη και τους προκύπτοντες κραδασμούς. Σε ένα συναρμολογημένο μηχάνημα, αυτό γίνεται επί τόπου: ένας φορητός αναλυτής δύο καναλιών, όπως ο Balanset-1A μετρά το πλάτος και τη φάση 1× στα ρουλεμάν του ίδιου του μηχανήματος, υπολογίζει πόσο βάρος διόρθωσης τι να προσθέσει και πού, και επαληθεύει το υπολειμματική ανισορροπία μετά. Σημειώστε ότι η εξισορρόπηση ακυρώνει το effect εξαιτίας της εκκεντρότητας· δεν μετατοπίζει τη γεωμετρική επιφάνεια, οπότε ένας ρότορας με μεγάλη γεωμετρική εκκεντρότητα μπορεί να είναι καλά ισορροπημένος, αλλά να τρίβεται ή να δίνει υψηλή ένδειξη σε έναν αισθητήρα εγγύτητας.
