Staatilise tasakaalustamise mõistmine (ühe tasapinna tasakaalustamine)
Staatiline tasakaalustamine on rootori lihtsaim vorm tasakaalustamine. See parandab staatiline tasakaalustamatus — seisund, mille puhul rootor„massikese asub pöördeteljest kõrvale, moodustades üheainsa „raskuskoha”. Kuna see raskuskoht avaldub üksnes gravitatsiooni mõjul, saab korrigeerimist põhimõtteliselt teha ka seisva rootori puhul: asetage puhtalt staatiline rootor tasakaalustamatus hõõrdumatu pinnal, näiteks noateradel, ning see veereb, kuni raskem osa jääb põhja. Parandus tehakse üks tasapind — üks korrigeeriv raskus, mis on paigutatud raskuskeskmele 180° vastas, et tuua massikese tagasi pöörlemiskeskmesse. See ühe tasandi lihtsus on meetodi suur tugevus ja, nagu me näeme, ka selle määrav piirang.
1. Staatiline tasakaalutus vs dünaamiline tasakaalutus
Staatilist tasakaalustamatust nimetatakse ka „jõu tasakaalustamatuseks“, kuna see tekitab tsentrifugaaljõud mõjub pöörlemiskeskmest radiaalselt väljapoole. Oluline on see, et see ei tekita mingit „momenti” ega kiikuvat liikumist. See eristab seda dünaamiline tasakaalustamatus, mis ühendab jõu ja paari tasakaalutus ja selle täielikuks kõrvaldamiseks on vaja teha parandusi vähemalt kahes tasapinnas. Rotor võib olla staatiliselt täiesti tasakaalustatud, kuid omada siiski märkimisväärset pöördemomendi tasakaalustamatust, mis põhjustab selle tugevat vibratsiooni pöörlemisel – seetõttu sobib staatiline tasakaalustamine eraldi võetuna vaid teatud tüüpi rotoritele.
2. Millal piisab staatilisest tasakaalustamisest?
Staatiline tasakaalustamine sobib vaid teatud tüüpi rootoritele. Seda kasutatakse üldjuhul väga kitsaste või ketasekujuliste komponentide puhul, mille telje pikkus on läbimõõduga võrreldes väike. Selliste rootorite puhul on tõenäoline, et märkimisväärset pöördemomendi tasakaalustamatust ei esine üldse, mistõttu piisab probleemi lahendamiseks tõepoolest ühe tasandi korrigeerimisest.
Tüüpilised näited, kus piisab sageli ühe tasandi staatilisest tasakaalustamisest, on järgmised:
- Lihvkettad
- Autode veljed ja rehvid
- Üksikud, kitsad ventilaatori- või puhurirattad
- Hoorattad
- Rihmarattad ja kettad
Mis tahes märkimisväärse pikkusega rootori puhul – olgu see siis mootori ankur, mitmeastmeline pump või pikk võll – ei piisa ainult staatilisest tasakaalustamisest ja dünaamiline tasakaalustamine sisse kaks tasandit on vajalik. Ühetasandilist lähenemisviisi kirjeldatakse täpsemalt allpool ühe tasapinna tasakaalustamine.
3. Staatilise tasakaalustamise meetodid
1. Nuga teraga tasakaalustamine
See on klassikaline, pöörlemata meetod. Rotor asetatakse kahele paralleelsele, horisontaalsele ja madala hõõrdumisega teraservale. See veereb, kuni selle raskem punkt on allpool; seejärel lisatakse ülemisse otsa (180° vastas) ajutine raskus, kuni rotor jääb seisma mis tahes asendis ilma veeremata. See raskus muudetakse seejärel püsivaks. See ei vaja voolu ega elektroonikat – ainult kannatlikkust ja paari tõelisi, tasaseid terasid – ning see on endiselt täiesti sobiv välitest kitsa ketta jaoks.
2. Vertikaalne tasakaalustusmasin
Kaasaegset staatilist tasakaalustamist tehakse sageli vertikaalasendis tasakaalustusmasin. Rotor – näiteks hooratas või rehv – asetseb horisontaalsel plaadil, mida toetavad jõusensorid. Seade paneb selle aeglaselt pöörlema ning sensorid mõõdavad tasakaalustamatuse jõu suurusjärku ja suunda, kuvades ekraanil vajaliku korrigeerimise. Eelkõige rataste ja rehvide puhul rattatasakaalustuskettide kalkulaator muudab need mõõtmed klambri- või kleepuvate raskuste suurusteks.
3. Ühe tasandi väljatasakaalustamine (Balanset-1A)
Staatilist (ühetasandilist) tasakaalustamist saab teha ka täielikult kokkupandud masinal, kasutades kaasaskantavat tasakaalustussüsteemi — selle olemus seisneb välitasakaalustamine. Koos Balanset-1A, režiimis „Tasakaalustamine ühes tasapinnas (’staatiline’)” mõõdetakse rootori pöörlemiskiirust (RPM) ja vektorit 1× vibratsioon - selle RMS väärtus ja faas. Mõõtmistulemuste põhjal, mis on saadud katsetest „Run #0“ ja „Run #1“, arvutab tarkvara automaatselt mass ja paigaldusnurk rotori tasakaalustamatuse vähendamiseks vajaliku korrigeeriva raskuse, kasutades mõjukoefitsient meetod.
Tasakaalustamise tulemused salvestatakse arhiivi ning lõpetamisel bilansiaruanne neid saab sisseehitatud aruandetoimetajas luua, redigeerida ja välja printida.
Kuidas toimub ühe tasapinna tasakaalustamine Balanset-1A programmis
- Paigaldage andurid ja ühendage süsteem. Paigaldage vibratsioonisensor valitud mõõtepunkti ja ühendage see seadmega. Paigaldage faasisensor (tahhomeeter), kohaldatakse helkurlint paigaldage see rootorile ja ühendage seade Windowsiga sülearvutiga.
- Käivitage ühe tasapinna tasakaalustusrežiim. Valige peaaknas režiim „Single-plane“ ja alustage tasakaalustamist. Programm avab ühe tasandi tasakaalustamise arhiiviakna.
- Looge arhiivi kirje. Sisestage rootori nimi, paigalduskoht, lubatud hälbed (vibratsioon ja jääk-ebatasakaal) ning kuupäev. Tarkvara loob arhiivikausta, kuhu salvestatakse graafikud ja aruanded.
- Määra tasakaalustamisparameetrid menüüs „Tasakaalustamise seaded”.
- Mõjutegur: valige „Uus rootor“ (kalibreerimiseks kaks katset) või „Salvestatud koefitsiendid“ (üks katse, sama tüüpi masina puhul, mille mõjukoefitsiendid on salvestatud).
- Proovimass: valige „Gramm“ või „Protsent“. Kui kavatsete hiljem kasutada režiimi „Salvestatud koefitsient“, sisestage proovikaal mass grammides (kaaluge seda kaalul).
- Kaalu kinnitamise meetod: valige „Circum“ (mis tahes nurk ümbermõõdu suhtes) või „Fixed position“ (fikseeritud augud/labad/asendid; sisestage asendite arv).
- Massikinnituse raadius: sisestage katse- ja paranduskaalude paigaldamiseks kasutatav raadius.
- Jäta katse kaal tasandile 1: lubage seda ainult siis, kui te ei saa protsessi käigus proovikaalusid eemaldada.
- Käivitus #0 (esialgne käivitamine, katsekaalu ei ole). Viige seade stabiilsele pöörlemiskiirusele ja käivitage „Run #0“, et mõõta algset vibratsiooni. Tarkvara salvestab pöörlemiskiiruse, RMS-väärtuse ja 1× vibratsioonikomponendi faasi. Vahekaardil „Charts“ kuvatakse lainekuju ja spekter.
- Paigaldage proovikaal. Peatage seade ja paigaldage katsekaal teadaolevale raadiusele. Katsekaal peab märkimisväärselt muutma vibratsiooni amplituudi või faasi. Üldiselt kasutatakse kriteeriumina „30/30 reeglit“: katsekaal peaks muutma amplituudi umbes 30% võrra (väiksemaks või suuremaks) või faasi umbes 30° või rohkem. Kui kavatsete hiljem kasutada režiimi „Salvestatud koefitsient”, paigaldage katsekaal samale nurgale kui peegeldav märk.
- Käivita #1 (proovikaal paigaldatud). Käivitage seade uuesti, oodake, kuni kiirus stabiliseerub, ja viige läbi „Katsetus nr 1”. Tarkvara arvutab välja kaalu korrigeerimise parameetrid.
- Paigaldage paranduskaal. Peatage masin, eemaldage proovikaal ja paigaldage korrektsioonikaal. Paigaldusnurka mõõdetakse proovikaalu asukohast rootori pöörlemissuunas. Paigaldage korrigeeriv kaal samale raadiusele kui proovikaal.
- RunTrim (kontrollige tasakaalu kvaliteeti). Käivita „RunTrim”, et tulemust kontrollida. Kui jääkvibratsioon ja/või jääktasakaalustamatus Kui tolerantsi nõuded on täidetud, võib tasakaalustamise lõpetada. Kui mitte, arvutab tarkvara välja täiendava korrigeeriva raskuse ja tasakaalustamine jätkub järjestikuste lähendustega.
Tulemuste visualiseerimine: polaargraafik ja fikseeritud asukohad
Balanset-1A suudab kuvada korrigeeriva raskuse massi ja nurga polaarkoordinaatide vaade. Kui on valitud „Fikseeritud asukoht”, võib programm korrigeeriva raskuse automaatselt kaheks osaks jagada ja näidata asukohad, kuhu kumbki osa tuleb paigaldada – see mugavus kajastub ka lõiketerade korrigeerimise kalkulaator fännidele ja tiivikutele, millel on fikseeritud kinnituspunktid.
4. Tulemuse võrdlemine lubatud hälbega
Staatiline tasakaalustamine loetakse „lõpetatuks“ alles siis, kui jääv vibratsioon ja jääv tasakaalustamatus jäävad kokkulepitud lubatud piiridesse – just siin tuleb RunTrim-etapp oma väärtust tõestada. Lubatud jääv tasakaalustamatus määratakse tavaliselt kindlaks tasakaalustamise kvaliteedi G-klass kaasaegse ISO 21940-11 standard (mis hõlmas endas varasemat standardit ISO 1940-1). G-klassi ja töökindluse kiiruse teisendamine lubatud grammi-millimeetri näitajaks – ning mõistliku esmase katsekaalu valimine – on kiire, kui kasutada jääk-ebasümmeetria arvutaja (ISO 21940-11) ja a proovikaalu kalkulaator. Nii esialgse kui ka lõpliku jääk-ebatasakaalu registreerimine annab ausa ülevaate töö tulemuslikkusest ja moodustab tasakaalustamisaruande tuumiku.
5. Piirangud
Staatilise tasakaalustamise peamine puudus on see, et sellega ei ole võimalik tuvastada ega korrigeerida pöördemomendi tasakaalustamatust. Staatilise tasakaalustamise rakendamine rootorile, millel on tegelikult dünaamiline tasakaalutus, võib mõnikord olukorda veelgi halvendada – korrigeerides jõukomponenti, ignoreerides või isegi süvendades paariskomponenti. Sel põhjusel on enamiku tööstusmasinate puhul kahe tasandi dünaamiline tasakaalustamine standardne ja nõutav tava ning staatiline tasakaalustamine on kõige paremini sobiv kitsastele, kettakujulistele rootoritele, kus selle ühe tasandi eeldus tõepoolest kehtib.
