Vibratsiooni alused lihtsas keeles

← Balanset-1A teadmistebaas — kõik peatükid

See peatükk on minimaalne teooria, mida on vaja Balanset-1A-ga teadlikult (mitte lihtsalt nuppe vajutades) töötamiseks.

Mis on vibratsioon ja miks masin väriseb

Igal pöörleval rootoril (multšeri trummel, ventilaatori tiivik, võll) peaks ideaalis olema masskese täpselt pöörlemisteljel. Tegelikkuses on alati väike massinihe — tasakaalustamatus. Rootori pöörlemisel tõmbab “raske koht” seda igal pöördel küljele, tekitades tsentrifugaaljõu, mis raputab masinat pöörlemissagedusel.

Oluline: tasakaalustamatus on ainult üks vibratsiooni põhjustest. Masin väriseb ka järgmistel põhjustel:

• laagri lõtk ja kulumine,
• võlli tsentrimisviga (ühendusmuhvid, rihmad),
• praod ja lõdvad kinnitused (poldid, raam),
• kõverdunud võll,
• konstruktsiooniresonants,
• aerodünaamilised ja elektromagnetilised jõud (ventilaatorid, sagedusmuundurid).

Tasakaalustamine eemaldab ainult tasakaalustamatuse. Kõik muu tuleb remontida, mitte tasakaalustada. Sellest ka kuldreegel: seade ei suuda “tasakaalustada ära” rikkis masinat.

Milles vibratsiooni mõõdetakse

Balanset-1A mõõdab vibratsioonikiirus — RMS-väärtus ühikus mm/s. See on standardne suurus masina seisundi hindamiseks töösageduse vahemikus.

Ligikaudne kiirhindamise skaala (ISO 10816/20816 alusel, üksikasjad peatükk 06):

Põllumajandustehnikale (multšerid, niidukid) on piirid leebemad: kuni 4,8 mm/s on korras, kuni 7,1 mm/s pehmetel alustel, ja töötingimusi arvestades on “alla 8 mm/s juba hea”.

Sagedus, pöörete arv ja harmoonikud

Oletame, et rootor pöörleb 3000 p/min. See on 50 pööret sekundis = 50 Hz. Vibratsioon lagundatakse sageduskomponentideks — spekter (FFT). Spekter näitab, “kes raputab”:

• 1x (pöörlemissagedus) — klassikaline tunnus tasakaalustamatus. See on komponent, mida tasakaalustamine vähendab.
• 2x, 3x (teine, kolmas harmoonik) — sagedamini võlli joondushäire, lõdvad kinnitid, kõverdunud võll. Kui 2x on suurem kui 1x — on liiga vara tasakaalustama hakata; otsi kõigepealt valejoondust/lõtku.
• Kõrged sagedused, “müra” — laagri- ja hammasülekande defektid.
• Madalad sagedused, mis pole seotud pöörete arvuga — lõtk vundament/kinnitused, aerodünaamika.
• Võrgusageduse kordsed (nt 6 × 50 Hz = 300 Hz) — sagedusmuunduri elektromagnetiline häire. Test: lülita sagedusmuundur väljalibisemise ajal välja — kui tipp kaob, on tegu elektrilise, mitte mehaanilise põhjusega.

Praktiline reegel tehniliselt toelt: kui spektripiik nihkub proportsionaalselt nihkub koos pöörete arvu muutmisega — see on pöörlemisharmoonik; kui see jääb paigale — see on konstruktsiooniresonants või väline allikas.

Kuidas see ekraanil välja näeb:

Faas — “kuhu raske koht osutab”

Lisaks amplituudile mõõdab seade faas — nurk takomeetri impulsi (peegeldava märgi laserist möödumine) ja vibratsiooni maksimumi vahel. Faas näitab, KUS tasakaalustamatus asub. Amplituudi ja faasi muutuse põhjal pärast katseraskuse paigaldamist arvutab seade korrigeeriva raskuse massi ja nurga — see mõjukoefitsientide meetod.

Praktilised tagajärjed:

• takomeetri märki ei tohi mõõtmiste vahel ümber kleepida — faasi “null” nihkub. Takomeetrit ennast ei tohi samuti liigutada ega ümber suunata;
• pöörete arv peab olema kõigil sarja käivitustel sama;
• faas peab olema käikude vahel stabiilne (hajuvus mitte üle ~10–20°). Kui faas hüpleb — mõõtmist ei saa usaldada; otsi mehaanilist põhjust või resonantsi.

Resonants — tasakaalustamise suurim vaenlane

Igal konstruktsioonil (rootor + toed + raam) on omasagedused. Kui töökiirus langeb kokku omasagedusega, resonants tekib: vibratsioon hüppab järsult üles, faas hüpleb, seadme arvutused lõpetavad koondumise ja “seade küsib pidevalt juurde raskust”.

Resonantsi tunnused:

• väike pöörete muutus muudab vibratsiooni mitmekordselt;
• pärast arvutatud raskuse paigaldamist kasvab vibratsioon vähenemise asemel;
• amplituud ja faas on muutumatutes tingimustes ebastabiilsed.

Mida teha: tasakaalusta teisel pöörete arvul — tavaliselt allpool resonants. Tüüpiline multšeri retsept: eeltasakaalustus 600–900 p/min juures, seejärel liikumine töö pöördesagedusele. Uuemates tarkvaraversioonides on RunDown (väljajooksu) graafik — kiirenda rootor üles, lülita ajam välja ja salvesta väljajooks: piigid näitavad resonantssagedusi ning tasakaalustamiseks vali pöörete arv nende vahel.

Päris näide: kliendi rootorit ei õnnestunud tasakaalustada 1600 p/min juures, kuid 1000 p/min juures see õnnestus hästi. Põhjus — resonants 1600 lähedal.

Lineaarsus ja miks paigaldatakse pool massist

Seadme arvutus eeldab, et süsteem on lineaarne: kaks korda suurem raskus — kaks korda suurem vastus. Jäikadel masinatel heal vundamendil on see peaaegu tõsi. Kuid traktoril olev multšer, pehmetel tugedel masin või lõtku ja pragudega konstruktsioon käitub mittelineaarselt: reaktsioon raskusele ei ole sageli proportsionaalne.

Sellest tuleneb praktikas tõestatud reegel: paigalda 1/2 (halbadel masinatel 1/3) arvutatud massist ja tee kontrollkäik. Seade täpsustab siis jäägi. See on kiirem kui suure sihtmärki “ületanud” raskuse ümberkeevitamine.

Staatiline ja dünaamiline tasakaalustamatus

Staatiline — raske koht on rootori ühel küljel. Seisatud rootor vabadel tugedel veereb raske küljega ise alla. Korrigeeritakse ühe raskusega ühel tasandil.

Dünaamiline — rasked kohad on rootori eri otstes ja eri külgedel. Rootor ei lihtsalt vibreeri, vaid “vangub” pöörlemise ajal. Vaja on raskusi kahes tasandis. Staatiliselt seda ei tuvasta: kui rootorit pöörata 90°, näivad kaks raskust teineteist tasakaalustavat, kuid liikumises tõmbab iga raske koht oma suunas.

Üks tasapind või kaks?

• Üks tasand — kitsad rootorid (kettad, rihmarattad, kitsad tiivikud). ISO 21940-11 rusikareegel: kui rootori laius on väiksem kui pool selle läbimõõdust (suhe ~1:2; praktikas soovitab tugi 1:3) — piisab ühest tasandist.
• Kaks tasandit — pikad rootorid (multšeri trumlid, võllid, kombaini rootorid, ventilaatorid alates 3000 p/min). Tasakaalustamatus rootori kahes otsas mõjutab teineteist, seega mõõdab seade samaaegselt kahte kanalit (andurid X1 ja X2) ja arvutab mõlemad raskused korraga.

G-tasakaalukvaliteedi klassid (ISO 1940 / ISO 21940-11)

Jääktasakaalustamatus on määratud g · mm G-klasside järgi:

Mida suurem on pöördesagedus ja mida väiksem rootor, seda rangem on klass. Balanseti tarkvaras on tolerantsikalkulaator: sisesta rootori mass, pöördesagedus ja G-klass — see annab lubatud jääktasakaalustamatuse g·mm tasandi kohta. Reaalne näide: 80 kg rootor 3000 p/min juures, G6.3 → tolerants ≈ 802 g·mm tasandi kohta.

Ärge ajage segamini kahte hindamissüsteemi:

• mm/s (vibratsioonikiirus) — kokkupandud masina hindamine paigal, vastavalt ISO 10816/20816;
• g · mm (jääktasakaalustamatus) — rootori enda hinnang vastavalt ISO 1940/21940 standardile. Tasakaalustusmasinad töötavad g·mm-des; välitasakaalustamisel jälgitakse tavaliselt mm/s.

Minisõnastik