Ühe tasapinna tasakaalustamise mõistmine
Ühe tasapinna tasakaalustamine on tasakaalustamine protseduur, mille käigus rootori tasakaalutus korrigeeritakse massi lisamise või eemaldamisega vaid ühes radiaaltasapinnas, mis on risti pöörlemisteljega. See on õige meetod, kui tasakaalutus on peamiselt staatiline loomulik tasakaal – see tähendab, et kui rootori massikese ei asu pöörlemisteljel, kuid puudub märkimisväärne jõud või moment, mis põhjustaks rootori pikiõõtsumist. Kuna tegemist on lihtsaima ja ökonoomseima tasakaalustamismeetodiga, on selleks vaja vaid ühte parandustasand ja tavaliselt üks proovikaal jookse lõpetamiseks.
1. Mõiste: Mis on ühetasandiline tasakaalustamine?
Igal rootoril esineb teatavat tasakaalustamatust, kuid geomeetria Selle tasakaalustamatuse olemus määrab, kuidas seda tuleb korrigeerida. Kui raskust saab käsitleda ühel tasapinnal asuvana – või kui selle väike telje suunas levik ei tekita märkimisväärset kallutusmomenti –, taastab tasakaalu üksainus korrigeerimine. See on ühetasapinnalise töö määrav tingimus: tasakaalutus käitub puhtalt radiaaljõuna, mitte jõupaarina. Kui jõupaar on olemas, võngub rootor ja ükski korrigeerimine ei suuda mõlemat otsa korraga tühistada, mis on piir, mis eraldab ühetasapinnalist dünaamiline (kahe tasandi) tasakaalustamine.
2. Millal kasutada ühetasandilist tasakaalustamist
Ühetasandiline tasakaalustamine sobib teatud rootori geomeetriate ja töötingimuste puhul.
Kett-tüüpi rootorid
Ideaalseks valikuks on rootorid, mille telje suunas mõõdetav pikkus (paksus) on võrreldes läbimõõduga väike – neid nimetatakse sageli „kitsasteks” või „õhukesteks” ketasteks. Kuna mass on koondunud peamiselt ühele tasapinnale, on pöördemomendi tekkimiseks vähe ruumi. Tüüpilised näited on:
- Lihvkettad
- Ümmarguse sae terad
- Üheastmelised ventilaatori või puhuri tiivikud
- Hoorattad
- Kettpidurite ketas
- Üksikud rihmarattad
Jäigad rootorid alla esimese kriitilise kiiruse
Sest jäigad rootorid jäädes oluliselt alla oma esimesele kriitiline kiirus, võib ühetasandiline tasakaalustamine olla piisav isegi juhul, kui rootoril on märkimisväärne telgipikkus, tingimusel et rootor töötamise ajal ei painu ega paindu. Võtmesõna on jäik: võll peab säilitama oma kuju, et üks korrigeerimine kehtiks kogu tööpiirkonnas.
Kui on teada, et tasakaalustamatus on staatiline
Kui tasakaalutus tuleneb ühest kindlast kohast – materjali kuhjumisest, puuduvast ventilaatorilabast või eksentrilisest paigaldusest – ning vibratsioonimõõtmised näitavad peamiselt faasisuunaline kui mõlemas laagris esineb liikumist, on olukord staatiline ja sobiv on ühetasandiline korrigeerimine. Võrreldes faas Mõlemas otsas toimub praktiline test: faasiga liikumine viitab staatilisele tasakaalutusele, samas kui faasivälise liikumise korral on tegemist pöördemomendiga.
3. Ühetasandiline tasakaalustamisprotseduur
Protseduur järgib lihtsat ja süstemaatilist tsüklit, mis põhineb mõju koefitsient meetod.
1. samm – Esmane mõõtmine
Kui rootor töötab tavapärasel kiirusel, mõõtke ja märkige üles algne vibratsioonivektor – nii amplituud ja faas – ühes või mitmes laagrikohas. See registreerib algse tasakaalustamatuse põhjustatud vibratsiooni ja muutub aluseks kõigele järgnevale.
2. samm – Kinnita proovikaal
Peatage masin ja kinnitage teadaoleva massiga katsekeha sobivasse nurgaasendisse (tavaliselt 0°) valitud korrigeerimistasapinnal. Keha mass peaks olema piisavalt suur, et vibratsiooni märgatavalt muuta – hea reegel on püüda saavutada vibratsioonivektori muutust umbes 25–50%. Keha mõõtmete mõistlik valik esimesel korral aitab vältida asjatuid katsetusi; Proovikaalu kalkulaator arvutab rootori massi ja pöörlemiskiiruse alusel ohutu stardimassi.
3. samm – Proovikäivitus
Käivitage masin uuesti ja mõõtke uus vibratsioonivektor samas kohas (samades kohtades). See näit kajastab esialgse tasakaalustamatuse koondmõju pluss katsekaal – need kaks vektorina liidetuna.
4. samm – Arvuta korrigeerimiskaal
Võrreldes algvektorit ja proovivektorit, teostab seade vektorite lahutamine mis eraldab katsekaalu enda mõju ja arvutab mõju koefitsient — kui palju vibratsiooni tekitab rootor kaaluühiku kohta kindla nurga all. Selle koefitsiendi alusel arvutatakse välja püsimagneti täpne mass ja nurkpositsioon korrektsioonikaal mis tühistab esialgse tasakaalustamatuse. Selle aluseks olevat matemaatikat saab läbi arvutada Ühetasapinnalise mõjukoefitsiendi kalkulaator.
5. samm – Paigalda parandus ja kontrolli
Eemaldage proovikaal, paigaldage arvutatud korrigeeriv kaal püsivalt – lisades massi või eemaldades seda (puurides või lihvides) määratud kohas – ning käivitage masin, et veenduda, et vibratsioon on langenud vastuvõetavale tasemele. Kui veidi vibratsiooni jääb alles, siis trimmi tasakaalu täpsustab tulemust ning lõplik jääktasakaalustamatus võib võrrelda ISO 21940-11 tasakaalu klass.
4. Ühe tasandi tasakaalustamine välitingimustes
Kuigi ühe tasandi tasakaalustamine on võimalik spetsiaalsel tasakaalustusmasin, selle tõeline tugevus seisneb selles, et seda on võimalik teostada kohapeal, kus rootor töötab töökäigul oma laagrites. Näiteks selline kaasaskantav kahekanaliline seade nagu Balanset-1A mõõdab 1× amplituudi ja faasi enne ja pärast kalibreerimiskaalu kasutamist, arvutab mõjukoefitsiendi ning esitab korrigeerimiseks täpse massi ja nurga – seejärel kontrollib jääk-tasakaalustamatust pärast kaalu paigaldamist. Selle optiline laser tahhomeeter, mille põhjustas riba helkurlint, annab ühe pöörde kohta faasiviite, millest arvutus sõltub. Kuna rootorit mõõdetakse tegelikes töötingimustes – tegelik kiirus, tegelik paigaldus, tegelik temperatuur – põllu tasakaalustamine annab ülevaate tegelikust töötingimusest, mida tasakaalustusseade ei suuda täielikult jäljendada.
5. Ühetasandilise tasakaalustamise eelised
- Lihtsus: kasutusel on vaid üks korrigeerimistasand, mis muudab töö planeerimise, teostamise ja mõistmise lihtsamaks.
- Kiirus: Protsess nõuab tavaliselt vaid kahte või kolme tsüklit (esialgne, proov, kontroll), mis säästab aega ja vähendab masina seisakuid.
- Kulutõhusus: Vähem mõõtmisi ja lihtsamad arvutused tähendavad madalamaid tööjõukulusid ja lihtsamaid seadmeid.
- Ligipääsetavus: ketastüüpi rootoril on palju kohti, kuhu saab lisada või eemaldada raskust, mis võimaldab paindlikult valida, kuhu korrigeerimine suunatakse.
6. Piirangud ja millal seda mitte kasutada
Selle meetodi lihtsusega kaasnevad reaalsed piirangud, mida tuleb järgida.
Paari tasakaalustamatust ei ole võimalik parandada
Kui rootoril on märkimisväärne paari tasakaalutus — vastandlikes otstes asuvad võrdse massiga punktid, kuid vastandlikes nurkpositsioonides — ühe tasandi korrigeerimisega ei ole seda võimalik tühistada. See paar ei tekita ühegi tasandi mõjualas netoradiaaljõudu, kuid põhjustab siiski rootori võbinat. Sellisel juhul on vaja kahe tasapinna (dünaamiline) tasakaalustamine.
Ei sobi pikkade rootorite jaoks
Rotorid, mille pikkuse ja läbimõõdu suhe on suurem kui umbes 0,5–1,0, vajavad üldjuhul kahe tasandi tasakaalustamist. Sellesse rühma kuuluvad mootorite ankrud, pumba võllid ja pikad ventilaatorite rootorid, kuna nende telje suunas ulatuv pikkus võimaldab tekkida pöördemomendil.
See ei pruugi vähendada vibratsiooni kõigi laagrite puhul
Ühele laagrile optimeeritud ühe tasandi korrigeerimine võib jätta teise laagri vibratsiooni suures osas muutmata, eriti pikema rootori puhul või kui rootor töötab kriitilise kiiruse lähedal.
Ei sobi paindlikele rootoritele
Esimese kriitilise kiiruse ületamisel painduvad rootorid pöörlemise ajal; nende muutuv režiimi kujundid nõuda mitme tasapinna tasakaalustamine võimalusi, mida ühetasapinnaline töö ei suuda pakkuda.
7. Seos staatilise tasakaalustamisega
Ühe tasapinna tasakaalustamine on tihedalt seotud staatiline tasakaalustamine; tegelikult on pöörlevale masinale tehtav ühetasandiline tasakaalustamine staatilise tasakaalustamatuse dünaamiline mõõtmine. Klassikalise staatilise tasakaalustamise puhul leitakse raskuskoht, kui rootor on seisukohas – see toetub teravatele servadele või rullidele ning gravitatsiooni mõjul veereb raskuskohta –, samas kui ühetasapinnalise tasakaalustamise puhul mõõdetakse sama staatilist tasakaalustamatust rootori pöörlemise ajal. Pöörlev meetod on täpsem, kuna see tuvastab tasakaalustamatuse tegelikes töötingimustes ning määrab kindlaks nii selle suurusjärgu kui ka nurga, mitte ainult suuna.
8. Tüüpilised rakendused ja tööstusharud
Ühetasandilist tasakaalustamist kasutatakse kõikjal, kus rootori geomeetria seda võimaldab:
- Puidu- ja metallitöötlemine: Ringsae terad, lihvkettad, lõikekettad
- Kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmed: üheastmelised tsentrifugaalventilaatorid ja puhurid.
- Põllumajandusseadmed: kombainide osad, üheketilised rihmarattad.
- Autotööstus: hõõrdketad, pidurikettad, ühepoolseid rihmarattaid.
- Kaupade käitlemine: konveierirattad, tugirullid.
Nende rakenduste puhul pakub ühetasandiline tasakaalustamine optimaalset tasakaalu tõhususe, lihtsuse ja kulude vahel, mis ongi põhjus, miks see jääb üheks alustehnikaks rootori tasakaalustamine.
