Comprensión de los rotores en voladizo
Definición: ¿Qué es un rotor en voladizo?
Un rotor en voladizo (también llamado rotor en voladizo o rotor voladizo) es un rotor Configuración en la que la masa giratoria se extiende hacia afuera más allá de los cojinetes de soporte, montada en voladizo. En este diseño, el rotor se apoya solo en un lado, y el elemento de trabajo (impulsor, rueda de ventilador, muela abrasiva, etc.) sobresale del soporte del cojinete, en lugar de estar ubicado entre dos cojinetes.
Esta configuración es común en muchos tipos de equipos industriales y presenta desafíos únicos para equilibrando debido a la amplificación de desequilibrar fuerzas a través de la acción de voladizo.
Ejemplos comunes de rotores en voladizo
Los diseños de rotores en voladizo están muy extendidos en aplicaciones industriales y comerciales:
Ventiladores industriales y de climatización
- Impulsores de sopladores centrífugos que se extienden desde los ejes del motor
- Ventiladores de refrigeración axiales montados en las tapas de los extremos del motor
- Ventiladores industriales montados sobre pedestal
Bombas
- Impulsores de bombas centrífugas de una sola etapa
- Bombas de acoplamiento directo donde el impulsor se extiende desde el cojinete del motor
Máquinas herramientas
- muelas abrasivas en husillos en voladizo
- Fresas y portaherramientas
- Mandriles de torno
Transmisión de potencia
- Poleas y roldanas montadas en ejes de motor
- Ruedas dentadas en ejes extendidos
- Piñones de cadena
Equipos de procesamiento
- agitadores y impulsores de mezcladores
- Álabes de turbina en ejes de turbina
¿Por qué el diseño en voladizo?
A pesar de las dificultades de equilibrio, los rotores en voladizo ofrecen importantes ventajas prácticas:
1. Accesibilidad
El elemento de trabajo es fácilmente accesible para su inspección, mantenimiento y sustitución sin necesidad de desmontar toda la máquina ni alterar los cojinetes.
2. Simplicidad y costo
Eliminar un soporte de cojinete reduce la complejidad mecánica, el número de piezas y el coste de fabricación.
3. Eficiencia espacial
Su diseño compacto requiere menos espacio axial que una disposición entre cojinetes.
4. Fácil montaje
Los componentes a menudo se pueden montar directamente sobre ejes de motor estándar o maquinaria existente sin necesidad de acoplamientos especiales.
5. Requisitos del proceso
En algunas aplicaciones (bombas, mezcladores, procesamiento químico), es necesario tener el elemento de trabajo en un solo lado para acceder al fluido o material del proceso.
Desafíos de equilibrio únicos
Los rotores en voladizo presentan varios desafíos que los hacen más sensibles al desequilibrio que los diseños entre cojinetes:
1. Amplificación de momento
Cualquier desequilibrar En un rotor en voladizo, se crea no solo una fuerza centrífuga, sino también un momento (par de torsión) respecto al soporte del cojinete. Cuanto mayor sea la distancia entre la masa y los cojinetes, mayor será este momento, amplificando el efecto incluso de pequeños desequilibrios. Esto se describe mediante el principio de la palanca: Fuerza × Distancia = Momento.
2. Cargas de apoyo elevadas
La configuración en voladizo impone elevadas cargas radiales y de momento sobre los cojinetes, especialmente sobre el cojinete más cercano al rotor. El desequilibrio agrava estas cargas, acelerando el desgaste de los cojinetes.
3. Flexión y deflexión del eje
El eje en voladizo está sujeto a fuerzas de flexión, e incluso pequeños desequilibrios pueden causar una deflexión significativa del eje en el extremo en voladizo, especialmente a velocidades más altas o con mayores distancias de voladizo.
4. Efectos de acoplamiento y chavetero
Muchos rotores en voladizo se montan en los ejes del motor mediante chavetas, tornillos de fijación o acoplamientos. Estas conexiones pueden introducir o modificar el desequilibrio, y cualquier holgura empeora drásticamente la vibración.
5. Sensibilidad a la instalación
Un montaje incorrecto (no completamente asentado en el eje, inclinado, con sujetadores flojos) tiene un efecto más pronunciado en los rotores en voladizo que en los diseños entre cojinetes.
Consideraciones de equilibrado para rotores en voladizo
Un solo plano suele ser suficiente
La mayoría de los rotores en voladizo son relativamente cortos en la dirección axial y pueden equilibrarse eficazmente utilizando equilibrado de un solo plano. El plano de corrección Suele estar ubicado en el propio rotor, en el lugar más accesible.
Equilibrio estático frente a equilibrio dinámico
- Equilibrio estático: Garantiza que el centro de masa del rotor se encuentre sobre el eje de rotación. Para rotores voladizos en forma de disco, el equilibrio estático suele ser suficiente.
- Equilibrio dinámico: Para rotores con voladizos largos o con un espesor axial significativo, puede ser necesario un equilibrado dinámico en dos planos para eliminar desequilibrio de pareja.
La distancia del voladizo importa
Cuanto mayor sea la distancia de voladizo (distancia desde el cojinete más cercano al centro de masa del rotor), más importante será la calidad del equilibrio. Como regla general:
- voladizo corto (L/D) < 0,3): Menos sensible, se aplican las tolerancias de equilibrio estándar.
- Voladizo moderado (0,3 < L/D < 0,7): Mayor sensibilidad, considerar tolerancias más estrictas
- Voladizo largo (L/D > 0,7): Muy sensible, requiere un equilibrado preciso y puede necesitar equilibrado dinámico.
Donde L es la longitud del voladizo y D es el diámetro del rotor.
Mejores prácticas para el equilibrado de rotores en voladizo
1. Equilibrar la configuración final instalada cuando sea posible
Los rotores en voladizo son particularmente sensibles a cómo se montan. Idealmente, deberían funcionar balance de campo con el rotor instalado en su eje, en su configuración operativa final.
2. Verifique que el montaje sea seguro
Antes de equilibrar, asegúrese de:
- Todos los elementos de fijación (tornillos de fijación, pernos, chavetas) están correctamente apretados.
- El rotor está completamente asentado en el eje sin holguras.
- Todas las ranuras para chavetas están correctamente ajustadas sin holgura excesiva.
- El rotor es perpendicular al eje (no está inclinado ni en ángulo).
3. Utilice el radio de corrección adecuado.
Lugar pesos de corrección con el mayor radio posible (normalmente cerca del diámetro exterior). Esto maximiza el efecto de cada gramo de peso de corrección, permitiendo añadir pesos más pequeños.
4. Comprobar si se ha agotado
Medir eje sin Antes de realizar el equilibrado, es necesario corregir cualquier desviación excesiva (excentricidad, oscilación, eje doblado), ya que esto impedirá un buen equilibrado.
5. Considerar los efectos del momento en la medición de vibraciones
Al medir vibración En instalaciones con rotores en voladizo, tome lecturas tanto en los cojinetes del extremo motriz como en los del extremo opuesto, si es posible. El patrón de vibración variará significativamente entre ambas ubicaciones debido al momento generado por la masa en voladizo.
6. Utilice tolerancias más estrictas
Debido a los efectos de amplificación, considere especificar uno. Grado G Más ajustado que el que se usaría para un rotor equivalente entre cojinetes. Por ejemplo, utilice G 2.5 en lugar de G 6.3 para aplicaciones críticas.
Problemas comunes y soluciones
Problema: La vibración regresa después del equilibrado
Posibles causas:
- Los elementos de montaje sueltos se aflojaron durante el funcionamiento.
- Los contrapesos se desplazaron o se cayeron.
- La acumulación o erosión del material alteró el estado de equilibrio.
- El crecimiento térmico provocó el desplazamiento
Soluciones: Utilice compuestos fijadores de roscas, suelde o fije permanentemente contrapesos de corrección, establezca un programa de inspección regular.
Problema: No se logra un equilibrio aceptable
Posibles causas:
- Desviación del eje o eje doblado
- Desgaste de los cojinetes o holgura excesiva
- Resonancia estructural a velocidad de funcionamiento
- Montaje deficiente del rotor (inclinado, no completamente asentado)
Soluciones: Solucione los problemas mecánicos antes de equilibrar, compruebe la rectitud del eje, sustituya los cojinetes desgastados y verifique el montaje correcto.
Consideraciones de diseño para equipos nuevos
Al diseñar equipos con rotores en voladizo:
- Minimizar el voladizo: Mantenga la distancia del voladizo lo más corta posible.
- Endurecer el eje: Utilice ejes de mayor diámetro para resistir la flexión.
- Utilice rodamientos robustos: Especifique cojinetes con una capacidad de carga radial y de momento adecuada.
- Proporcionar capacidad de equilibrio: Planos de corrección de diseño o ubicaciones accesibles para añadir/quitar contrapesos
- Considere el preequilibrio: Equilibre el elemento del rotor antes de la instalación, siempre que sea posible.
- Especifique las tolerancias adecuadas: No especifique demasiado, pero tenga en cuenta que los diseños con voladizos necesitan un buen equilibrio.
Normas y directrices del sector
Si bien los rotores en voladizo no tienen normas de equilibrado separadas, están cubiertos por las normas generales de equilibrado con notas especiales:
- ISO 21940-11: Proporciona orientación para la selección de grado G aplicable a rotores en voladizo.
- API 610 (Bombas centrífugas): Especifica la calidad del equilibrio para impulsores de bombas en voladizo.
- Normas ANSI/AGMA: Proporcionar orientación para equilibrar engranajes y poleas en voladizo.
En general, aplique grados de balance estándar, pero tenga en cuenta que las configuraciones en voladizo pueden beneficiarse de un grado más ajustado para compensar los efectos de amplificación.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 