Κατανόηση της ανισορροπίας (ανισορροπίας) σε περιστρεφόμενα μηχανήματα

Ορισμός: Τι είναι η ανισορροπία;

Ανισορροπία (συχνά χρησιμοποιείται εναλλακτικά με την ανισορροπία) είναι μια κατάσταση σε έναν ρότορα όπου το κέντρο μάζας (ή το κέντρο βάρους) δεν είναι ευθυγραμμισμένο με το κέντρο περιστροφής. Αυτή η μετατόπιση, γνωστή ως εκκεντρικότητα, σημαίνει ότι η μάζα δεν κατανέμεται ομοιόμορφα γύρω από τον άξονα περιστροφής. Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, αυτή η ανομοιόμορφη κατανομή μάζας δημιουργεί μια καθαρή φυγόκεντρο δύναμη που τραβάει τον ρότορα μακριά από το κέντρο του, προκαλώντας δόνηση ολόκληρης της μηχανής. Η ανισορροπία είναι η πιο συνηθισμένη πηγή δονήσεων σε περιστρεφόμενα μηχανήματα.

Η Κλασική Υπογραφή της Ανισορροπίας

Η ανισορροπία έχει μια πολύ ξεχωριστή και αναγνωρίσιμη δόνηση, η οποία καθιστά σχετικά εύκολη τη διάγνωσή της:

• Συχνότητα: Η δόνηση συμβαίνει ακριβώς 1x την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα. Εάν το μηχάνημα επιταχύνει ή επιβραδύνει, η συχνότητα της δόνησης θα την ακολουθεί τέλεια.
• Κατεύθυνση: Η δόνηση εντοπίζεται κυρίως στο ακτινικός κατεύθυνση (οριζόντια και κάθετη). Συνήθως υπάρχει πολύ μικρή αξονική (ωστική) δόνηση.
• Πλάτος: Το πλάτος της δόνησης είναι ανάλογο με το τετράγωνο της ταχύτητας περιστροφής. Εάν διπλασιάσετε την ταχύτητα, η δύναμη ανισορροπίας (και η προκύπτουσα δόνηση) θα τετραπλασιαστεί.
• Φάση: Η μέτρηση φάσης για ανισορροπία είναι συνήθως σταθερή και επαναλήψιμη.

Τύποι ανισορροπίας

Η ανισορροπία μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις κύριους τύπους:

1. Στατική ανισορροπία

Γνωστός και ως «ανισορροπία δύναμης», αυτός είναι ο απλούστερος τύπος. Εμφανίζεται όταν η μάζα είναι άνισα κατανεμημένη σε ένα μόνο επίπεδο, όπως ένα μόνο βαρύ σημείο σε έναν λεπτό δίσκο. Ονομάζεται «στατικό» επειδή μπορεί να ανιχνευθεί με τον ρότορα σε ηρεμία. Εάν τοποθετηθεί σε άκρες μαχαιριού χωρίς τριβή, ο ρότορας θα κυλήσει μέχρι το βαρύ σημείο να βρεθεί στο κάτω μέρος. Μπορεί να διορθωθεί με ένα μόνο βάρος τοποθετημένο 180° απέναντι από το βαρύ σημείο.

2. Ανισορροπία ζευγαριού

Αυτό συμβαίνει όταν υπάρχουν δύο ίσα βαριά σημεία στα αντίθετα άκρα ενός ρότορα, που βρίσκονται 180° το ένα από το άλλο. Αυτό δημιουργεί μια κίνηση "ζευγάρωμα" ή ταλάντωσης που προσπαθεί να περιστρέψει τον ρότορα από άκρο σε άκρο. Ένας ρότορας με καθαρή ανισορροπία ζεύγους είναι στατικά ισορροπημένος (δεν θα κυλήσει σε άκρες μαχαιριού), αλλά θα δονείται έντονα όταν περιστρέφεται. Απαιτεί δύο βάρη διόρθωσης σε δύο ξεχωριστά επίπεδα για να αντισταθμίσει την κίνηση ταλάντωσης.

3. Δυναμική Ανισορροπία

Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη κατάσταση που συναντάται σε πραγματικές μηχανές. Είναι ένας συνδυασμός στατικής και ζευγών ανισορροπιών. Η διόρθωση της δυναμικής ανισορροπίας απαιτεί διορθώσεις μάζας σε τουλάχιστον δύο διαφορετικά επίπεδα κατά μήκος του ρότορα, μια διαδικασία γνωστή ως δυναμική εξισορρόπηση.

Συνήθεις αιτίες ανισορροπίας

Η ανισορροπία μπορεί να υπάρχει από την κατασκευή ή να αναπτύσσεται κατά τη λειτουργία. Συνήθεις αιτίες περιλαμβάνουν:

• Ατέλειες κατασκευής: Πορώδες στα χυτά, ανομοιόμορφη πυκνότητα υλικού και ανοχές κατεργασίας.
• Σφάλματα συναρμολόγησης: Λανθασμένα τοποθετημένα εξαρτήματα, ανομοιόμορφα σφιγμένα μπουλόνια ή κακώς ευθυγραμμισμένα κλειδιά.
• Φθορά: Ανομοιόμορφη διάβρωση, διάβρωση ή φθορά στα πτερύγια του ανεμιστήρα ή στις πτερωτές της αντλίας.
• Συσσώρευση υλικού: Συσσώρευση βρωμιάς, σκόνης ή προϊόντος στους ρότορες ανεμιστήρων, φυσητήρων και φυγοκεντρητών.
• Βλάβη εξαρτήματος: Ένα πεταμένο βάρος ζυγοστάθμισης ή μια σπασμένη λεπίδα θα δημιουργήσει αμέσως μια σοβαρή κατάσταση ανισορροπίας.

Γιατί η διόρθωση της ανισορροπίας είναι κρίσιμη

Το να επιτρέπεται σε ένα μηχάνημα να λειτουργεί με σημαντική ανισορροπία είναι επιζήμιο για την υγεία του. Η σταθερή κυκλική δύναμη προκαλεί:

• Πρόωρη αστοχία ρουλεμάν: Τα ρουλεμάν υπόκεινται σε υψηλά δυναμικά φορτία, με αποτέλεσμα την ταχεία φθορά.
• Κόπωση και ρωγμές: Η δόνηση προκαλεί καταπόνηση λόγω κόπωσης στον άξονα, τη θεμελίωση και άλλα εξαρτήματα.
• Μειωμένη Απόδοση: Η ενέργεια σπαταλιέται με τη μορφή κραδασμών και θερμότητας αντί να εκτελείται χρήσιμο έργο.
• Κίνδυνοι ασφαλείας: Η σοβαρή ανισορροπία μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφική βλάβη.

Η ανισορροπία διορθώνεται μέσω μιας συστηματικής διαδικασίας εξισορρόπησης, η οποία είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους βελτίωσης της αξιοπιστίας των μηχανημάτων.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο