Calculadora de diseño de plataforma de equilibrio
Herramienta de diseño completa para máquinas equilibradoras de rotores montados sobre resortes
Parámetros de diseño de la plataforma
Basado en ISO 21940, ISO 2041 y principios de diseño de máquinas equilibradoras
Resultados del diseño de la plataforma
Requisitos de primavera
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Características dinámicas
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Predicciones de rendimiento
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Recomendaciones de diseño:
Teoría del diseño de plataformas de equilibrio
Máquinas con cojinetes blandos y duros
Cojinete blando: Frecuencia natural de la plataforma < 30% de velocidad mínima del rotor
- Mejor sensibilidad al desequilibrio
- Capacidad de rango de velocidad más amplio
- Requiere una base menos masiva
- Más susceptible a las vibraciones externas
Cojinete duro: Frecuencia natural de la plataforma > 3× velocidad máxima del rotor
- Mediciones más estables
- Mejor para equilibrar la producción
- Menos sensible a los cambios de rotor
- Requiere soportes muy rígidos
Selección de frecuencia natural
Para cojinetes blandos: fn < 0,3 × (RPMmín / 60)
Para cojinetes duros: fn > 3 × (RPMmáx / 60)
Cálculo de la rigidez del resorte
Consideraciones de sensibilidad
La sensibilidad de la plataforma depende de:
- Relación de masa (plataforma/rotor)
- Separación de frecuencias naturales
- Nivel de amortiguación
- Ubicación y tipo de sensor
Comprobaciones críticas de diseño
- Oleada de primavera: Frecuencia natural del resorte > 13× frecuencia de la plataforma
- Deflexión estática: No debe exceder la altura sólida del resorte.
- Estabilidad lateral: Evitar los modos de balanceo de la plataforma
- Aislamiento de cimentación: Considere el doble aislamiento si es necesario
Aplicaciones típicas
| Tipo de rotor | Rango de velocidad | Tipo de plataforma | Fn típica |
|---|---|---|---|
| Rotores pequeños | 1000-10000 RPM | Cojinete blando | 2-5 Hz |
| Motores eléctricos | 600-3600 RPM | Cojinete blando | 1-3 Hz |
| Turbinas | 3000-20000 RPM | Cojinete blando | 5-15 Hz |
| Cigüeñales | 300-2000 RPM | Cojinete duro | 100+ Hz |
Ejemplos de uso y guía de selección de valores
Ejemplo 1: Máquina equilibradora de motores eléctricos
Guión: Diseñar una plataforma de balanceo para motores eléctricos de hasta 50 kg, operando a 1500-3000 RPM
- Masa del rotor: 50 kg (peso máximo del motor)
- Masa de la plataforma: 100 kg (2× masa del rotor para estabilidad)
- Rango de velocidad: 1500-3000 RPM
- Tipo de plataforma: Cojinete suave (mejor sensibilidad)
- Ballestas: 4 resortes en las esquinas
- Mojadura: Luz (ζ = 0,05)
- Deflexión máxima: 25 milímetros
- Resultado: fn ≈ 6,25 Hz, rigidez del resorte ≈ 5,8 kN/m cada uno
Ejemplo 2: Rotor de turbina grande
Guión: Rotor de turbina de alta velocidad, 200 kg, 10000-20000 RPM
- Masa del rotor: 200 kilos
- Masa de la plataforma: 300 kg (1,5× para rotores pesados)
- Rango de velocidad: 10000-20000 RPM
- Tipo de plataforma: Cojinete blando
- Ballestas: 6 resortes (hexagonales para estabilidad)
- Mojadura: Moderado (ζ = 0,1)
- Deflexión máxima: 15 mm (más rígido para mayor precisión)
- Resultado: fn ≈ 41,7 Hz, se necesitan resortes muy rígidos
Cómo elegir valores
Selección masiva de plataformas
- Rotores ligeros (< 50 kg): Masa de la plataforma = 2-3 × masa del rotor
- Rotores medianos (50-200 kg): Masa de la plataforma = 1,5-2 × masa del rotor
- Rotores pesados (> 200 kg): Masa de la plataforma = 1-1,5 × masa del rotor
- Regla: Plataforma más pesada = más estable pero menos sensible
Selección del tipo de plataforma
- Cojinete blando: Elija cuándo:
- Se necesita un amplio rango de velocidad
- Se requiere alta sensibilidad
- Aplicaciones de investigación y desarrollo
- Tipos de rotores variables
- Cojinete duro: Elija cuándo:
- Equilibrio de producción
- Operación de una sola velocidad
- Rotores pesados
- Base mínima disponible
Configuración de resorte
- 3 resortes (triangulares): Estabilidad mínima, solo rotores ligeros
- 4 resortes (rectangulares): Más común, bueno para plataformas rectangulares.
- 6 resortes (hexagonales): Mejor estabilidad para rotores grandes/pesados
- 8-12 resortes: Plataformas muy grandes o requisitos especiales
Requisitos de amortiguación
- Sin amortiguación: Rotores rígidos, lejos de la resonancia
- Luz (ζ = 0,05): Elección estándar para la mayoría de aplicaciones
- Moderado (ζ = 0,1): Al pasar por resonancia
- Pesado (ζ = 0,2): Rotores flexibles o requisitos especiales
Deflexión máxima
- 10-15 milímetros: Alta precisión, rotores pequeños
- 20-30 milímetros: Aplicaciones estándar
- 30-50 milímetros: Rotores grandes/pesados
- Regla: No debe exceder 80% de longitud libre del resorte
Calculadora de plataforma de equilibrio
Diseña una plataforma de balanceo para rotores en dos planos. Calcula la frecuencia natural, la rigidez del resorte y la sensibilidad de la plataforma según la norma ISO 1940-1.
Cojinete blando: fn < 0,3 × fmin | Cojinete duro: fn > 3 × fmáx.
💼 Aplicaciones
- Equilibrio del ventilador (suave): Rotor de 45 kg + plataforma de 35 kg = 80 kg. Velocidad: 1480 RPM = 24,7 Hz. Fn requerida < 0,3×24,7 = 7,4 Hz. Diseño: fn = 6 Hz. Resortes: 4 × 22 kN/m. Sensibilidad: detecta desequilibrios de 0,5 g·mm/kg.
- Turbocompresor (duro): Rotor de 12 kg, 24 000 RPM = 400 Hz. Se requiere fn > 3 × 400 = 1200 Hz. Plataforma o soporte rígido. Medición con acelerómetro.
- Rotor de bomba (blando): Rotor de 185 kg, 2980 RPM. Plataforma: 95 kg. fn = 4,2 Hz. Desviación: 8 mm. Amortiguación: moderada (ζ = 0,1). Detecta 2 g·mm/kg (clase G2.5).
Tipos de plataforma:
Cojinete blando: Baja fn. Gran deflexión. Mide la vibración relativa del rotor. Válido para todas las velocidades, incluida la variable.
Cojinete duro: Alta función. Estructura rígida. Mide la vibración absoluta. Ideal para velocidad fija, diseño compacto.
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