Pöörlevate masinate ekstsentrilisuse mõistmine
Veebilehel rootori dünaamika, ekstsentrilisus on rootoris oleva massakeskme (raskuskeskme) ja selle geomeetrilise keskme — võlli tegeliku pöörlemistelgede keskkohta — vaheline radiaalne nihe. Täiuslikult tasakaalustatud rooris langeksid need kaks keskpunkti kokku, kuid tootmise ebatäiuslikkused ja ebaühtlane materjaltihedus tagavad, et teatav ekstsentrilisus jääb peaaegu alati alles. Kui ektsentriline rootor pöörleb, tekitab tsentrist nihkes mass tsentrifugaaljõud, ja see jõud on tasakaalutus vibratsiooni algpõhjus. Ekstsentrilisus on teisisõnu kõige levinuma masinavigevuse taga olev geomeetriline nähtus.
1. Definitsioon: mis on ekstsentrilisus?
Ekstsentrilisus on kaugus — tavaliselt mõni mikromeeter — mõõdetuna risti pöörlemisteljega, mis eraldab massakeskme tegelikku asukohta võlli pöörlemiskeskmest. Kuna tegemist on massi jaotuse omadusega, mitte pinna välimuse omadusega, ei ole tegelikku massiekstsentrilisust võimalik näha ega mõõta numbrikella abil paigalseisval rootori. See avaldub alles siis, kui rootor pöörleb ja nihkes mass hakkab tsentrifugaaljõudu väljapoole viskama üks kord pöörde kohta.
2. Otsene seos ekstsentrilisuse ja tasakaalustamatuse vahel
Ekstsentrilisus ja tasakaalustamatus on sama mündi kaks külge. Tasakaalustamatus on ekstsentrilisuse mõju mõõt antud kiirusel; ekstsentrilisus on füüsiline põhjus. Tasakaalustamatuse suurus on otseselt proportsionaalne rootori’s massiga ja selle ekstsentrilisusega:
Tasakaalutus (U) = Mass (M) × Ekstsentrilisus (e)
See lihtne korrutis selgitab, miks on ekstsentrilisus nii kriitiline. Sellest tulenev tsentrifugaaljõud kasvab koos ruut pöörlemiskiiruse ruuduga, nii et isegi mõni mikromeeter ekstsentrilisust raskel ja kiiresti pöörleval rotoril võib tekitada tohutu jõu, põhjustades tõsist vibratsioon and rapid laagri kulumine. Saate näha, kui järsult see jõud kasvab massi, ekstsentrilisuse ja kiiruse suurenedes, kasutades tasakaalustamatusest tuleneva tsentrifugaaljõu kalkulaatorit.
3. Ekstsentrilisuse tüübid
On oluline eristada tõelist ekstsentrilisust sellega sageli seostatavatest geomeetrilistest ebatäiuslikkustest.
Massi ekstsentrilisus
Ülalkirjeldatud tõeline ekstsentrilisus — massikeskme ja geomeetrilise keskme vaheline nihe. See põhjustab tasakaalustamatust ja on iga tasakaalustusprotseduuri eesmärk. Seda ei saa mõõta otse indikaatorkellaga statsionaarsel rotoril; see ilmneb ainult dünaamiliselt ühe pöörde kohta toimiva jõuna, mille suund (raskuspunkti nurk) leitakse faas 1× vibratsiooni faasist.
Geomeetriline ekstsentrilisus (löök)
Rootori’s pinna kõrvalekalle ideaalsest ringist — mõõdik, mis näitab, kui “ümmargusetust” võll või rootor erineb, mida nimetatakse ka mehaaniline viskekiirus. Laager võib olla kergelt ovaalne või rihmratas töödeldud võllil tsentrist nihkes. Erinevalt massiekstsentrilisusest saab seda can mõõta indikaatorkellaga aeglasel pööramisel. See ei kujuta otseselt massitasakaalustamatust, kuid ekstsentriline geomeetriline kuju aitab sellele väga sageli kaasa. Tihedalt seotud, kuid eraldiseisev mõiste rootori ekstsentrilisus kirjeldab seda geomeetrilist nihet mootorite ja õhkpilu kliirensiga seotud kontekstis.
Elektriline kõrvalekalle
Mitte füüsiline ebatäiuslikkus, vaid mõõteartefakt, mis on omane kontaktivabu lähedusandurid. Kus võlli pind varieerub magnetilise läbitavuse või elektrilise juhtivuse poolest, annab andur vale signaali, mis jäljendab geomeetrilist lööki. Seda müra tuleb iseloomustada ja lahutada — tavaliselt kaabli kompenseerimine ja aeglase pöörlemise löögi lahutamise abil — rotordünaamilise testimise käigus, muidu maskeerib see tegeliku võlliliikumise.
4. Ekstsentrilisuse põhjused
Massi ekstsentrilisus satub rootoris osaliselt mitme tee kaudu:
- Tootmistolerantsid: ükski töötlemine, valamine ega koostamisprotsess ei ole täiuslik, mistõttu on väikesed vead vältimatud.
- Mitteühtlane materjali tihedus: lisandid, tühimikud või poorsus valudetailis või sepises muudavad materjali mittehomogeenseks ning nihutavad massi raskuskeskme.
- Asümmeetriline konstruktsioon: mõned komponendid, nagu väntvõllid, on olemuslikult asümmeetrilised.
- Kokkupaneku vead: võll, millele on paigaldatud rihmaratas või laager, mis ei ole täpselt tsentris, tekitab ektsentrilist massi.
- Termiline moonutus: ebaühtlane kuumutamine või jahutamine võib rootori kõverdada, nihutades ajutiselt selle massi raskuskeset — a termiline vibu, mida kirjeldatakse sageli termilise vektorina, kuna oluline on nii selle suurus kui ka suund.
5. Kuidas ekstsentrilisust käsitletakse
Kuna massi ekstsentrilisus on tasakaalustamatuse põhjus, kõrvaldatakse see tasakaalustamine. Lisades või eemaldades väikseid massikoguseid, loob tehnik vastutõukejõu, mis viib rootori massi teljejoone tagasi geomeetrilise teljejoone lähedale, minimeerides resultantkülgetõmbe ja sellest tuleneva vibratsiooni. Kokkupandud masinal tehakse seda kohapeal: kaasaskantav kahekanaliline analüsaator, nagu Balanset-1A mõõdab masina enda laagrites 1× amplituudi ja faasi, arvutab, kui palju korrektsioonikaal lisada ja kuhu, ning kontrollib jääktasakaalustamatus pärast seda. Pange tähele, et tasakaalustamine tühistab effect ekstsentrilisuse mõju; see ei nihuta geomeetrilist pinda, seega võib suure geomeetrilise raadialheitega rootor hästi tasakaalustatuda, kuid siiski hõõrduda või näidata lähedusanduri mõõtmisel suurt väärtust.
