Tasakaalustusplatvormi disaini kalkulaator
Täielik vedruga rootori tasakaalustusmasinate projekteerimisvahend
Platvormi disainiparameetrid
Põhineb standarditel ISO 21940, ISO 2041 ja tasakaalustusmasinate projekteerimispõhimõtetel
Platvormi disaini tulemused
Vedrunõuded
—
—
—
Dünaamilised omadused
—
—
—
—
Toimivuse ennustused
—
—
—
Kujundussoovitused:
Tasakaalustava platvormi disaini teooria
Pehmete ja kõvade laagritega masinad
Pehme laager: Platvormi loomulik sagedus < 30% minimaalsest rootori kiirusest
- Parem tundlikkus tasakaalutuse suhtes
- Laiem kiirusvahemik
- Nõuab vähem massiivset vundamenti
- Vastuvõtlikum välisele vibratsioonile
Kõva laager: Platvormi loomulik sagedus > 3 × rootori maksimaalne kiirus
- Stabiilsemad mõõtmised
- Parem tootmise tasakaalustamiseks
- Vähem tundlik rootori muutuste suhtes
- Vajab väga jäikaid tugesid
Loodusliku sageduse valik
Pehme laagri puhul: fn < 0,3 × (p/min / 60)
Kõva laagri puhul: fn > 3 × (RPMmax / 60)
Vedru jäikuse arvutamine
Tundlikkuse kaalutlused
Platvormi tundlikkus sõltub:
- Massi suhe (platvorm/rootor)
- Looduslik sageduseraldus
- Summutustase
- Anduri paigutus ja tüüp
Kriitilised disainikontrollid
- Kevadine tõus: Vedru loomulik sagedus > 13 × platvormi sagedus
- Staatiline läbipaine: Vedru täiskõrgust ei tohi ületada
- Külgmine stabiilsus: Vältige platvormi kiikumisrežiime
- Vundamendi isolatsioon: Vajadusel kaaluge kahekordset isolatsiooni
Tüüpilised rakendused
Rootori tüüp | Kiirusvahemik | Platvormi tüüp | Tüüpiline fn |
---|---|---|---|
Väikesed rootorid | 1000–10000 p/min | Pehme laager | 2–5 Hz |
Elektrimootorid | 600–3600 p/min | Pehme laager | 1–3 Hz |
Turbiinid | 3000–20000 p/min | Pehme laager | 5–15 Hz |
Väntvõllid | 300–2000 p/min | Kõva laager | 100+ Hz |
Kasutusnäited ja väärtuste valiku juhend
Näide 1: Elektrimootori tasakaalustusmasin
Stsenaarium: Projekteerige tasakaalustusplatvorm kuni 50 kg kaaluvatele elektrimootoritele, mis töötavad kiirusel 1500–3000 p/min
- Rootori mass: 50 kg (mootori maksimaalne kaal)
- Platvormi mass: 100 kg (2 × rootori mass stabiilsuse tagamiseks)
- Kiirusvahemik: 1500–3000 p/min
- Platvormi tüüp: Pehme laager (parem tundlikkus)
- Vedrud: 4 vedru nurkades
- Summutus: Valgus (ζ = 0,05)
- Maksimaalne läbipaine: 25 mm
- Tulemus: fn ≈ 6,25 Hz, vedru jäikus ≈ 5,8 kN/m iga vedru kohta
Näide 2: Suur turbiinirootor
Stsenaarium: Kiire turbiinirootor, 200 kg, 10000–20000 p/min
- Rootori mass: 200 kg
- Platvormi mass: 300 kg (1,5× raskete rootorite puhul)
- Kiirusvahemik: 10000–20000 p/min
- Platvormi tüüp: Pehme laager
- Vedrud: 6 vedru (stabiilsuse tagamiseks kuusnurksed)
- Summutus: Mõõdukas (ζ = 0,1)
- Maksimaalne läbipaine: 15 mm (täpsuse tagamiseks jäigem)
- Tulemus: fn ≈ 41,7 Hz, vaja läheb väga jäiku vedrusid
Kuidas valida väärtusi
Platvormi massi valik
- Kerged rootorid (< 50 kg): Platvormi mass = 2–3 × rootori mass
- Keskmise suurusega rootorid (50–200 kg): Platvormi mass = 1,5–2 × rootori mass
- Rasked rootorid (> 200 kg): Platvormi mass = 1–1,5 × rootori mass
- Reegel: Raskem platvorm = stabiilsem, aga vähem tundlik
Platvormi tüübi valik
- Pehme laager: Valige, millal:
- Vajalik on lai kiirusvahemik
- Nõutav on kõrge tundlikkus
- Teadus- ja arendustegevuse rakendused
- Muutuva rootori tüübid
- Kõva laager: Valige, millal:
- Tootmise tasakaalustamine
- Ühe kiirusega töötamine
- Rasked rootorid
- Minimaalne vundament saadaval
Vedru konfiguratsioon
- 3 vedru (kolmnurksed): Minimaalne stabiilsus, ainult kerged rootorid
- 4 vedru (ristkülikukujulised): Kõige levinum, sobib hästi ristkülikukujulistele platvormidele
- 6 vedru (kuusnurkne): Parem stabiilsus suurte/raskete rootorite puhul
- 8–12 vedru: Väga suured platvormid või erinõuded
Summutusnõuded
- Summutus puudub: Jäigad rootorid, kaugel resonantsist
- Valgus (ζ = 0,05): Standardvalik enamiku rakenduste jaoks
- Mõõdukas (ζ = 0,1): Resonantsi läbimisel
- Raske (ζ = 0,2): Paindlikud rootorid või erinõuded
Maksimaalne läbipaine
- 10–15 mm: Suure täpsusega, väikesed rootorid
- 20–30 mm: Standardrakendused
- 30–50 mm: Suured/rasked rootorid
- Reegel: Vedru vaba pikkus ei tohi ületada 80%
📘 Tasakaalustusplatvormi kalkulaator
Projekteerib tasakaalustusplatvormi kahe tasapinnalise rootori tasakaalustamiseks. Arvutab platvormi omavõnkesageduse, vedru jäikuse ja tundlikkuse vastavalt standardile ISO 1940-1.
Pehme laager: fn < 0,3 × fmin | Kõva laager: fn > 3 × fmax
💼 Rakendused
- Ventilaatori tasakaalustamine (pehme): Rootor 45 kg + platvorm 35 kg = 80 kg. Kiirus: 1480 p/min = 24,7 Hz. Nõutav fn < 0,3 × 24,7 = 7,4 Hz. Projekteeritud: fn = 6 Hz. Vedrud: 4 × 22 kN/m. Tundlikkus: tuvastab 0,5 g·mm/kg tasakaalustamatust.
- Turboülelaadur (kõva): Rootor 12 kg, 24000 p/min = 400 Hz. Nõutav fn > 3×400 = 1200 Hz. Väga jäik platvorm või jäik alus. Kiirendusmõõturil põhinev mõõtmine.
- Pumba rootor (pehme): 185 kg rootor, 2980 p/min. Platvorm: 95 kg. fn = 4,2 Hz. Läbipaine: 8 mm. Summutus: mõõdukas (ζ = 0,1). Tuvastab 2 g·mm/kg (G2,5 klass).
Platvormi tüübid:
Pehme laager: Madal fn. Suur läbipaine. Mõõdab rootori suhtelist vibratsiooni. Sobib kõikidele kiirustele, sh muutuvatele.
Kõva laager: Kõrge fn. Jäik struktuur. Mõõdab absoluutset vibratsiooni. Sobib hästi fikseeritud kiiruse ja kompaktse disainiga seadmetele.