درک عدم تعادل در ماشین آلات دوار

تعریف: عدم تعادل چیست؟

عدم تعادل (که اغلب به جای عدم تعادل استفاده می‌شود) وضعیتی در روتور است که در آن مرکز جرم (یا مرکز ثقل) با مرکز چرخش هم‌تراز نیست. این انحراف، که به عنوان گریز از مرکز، به این معنی است که جرم به طور مساوی در اطراف محور چرخش توزیع نشده است. هنگامی که روتور می‌چرخد، این توزیع جرم ناهموار، یک نیروی گریز از مرکز خالص ایجاد می‌کند که روتور را از مرکز خود دور می‌کند و باعث ارتعاش کل دستگاه می‌شود. عدم تعادل رایج‌ترین منبع ارتعاش در ماشین‌آلات دوار است.

نشانه کلاسیک عدم تعادل

عدم تعادل دارای یک مشخصه ارتعاشی بسیار مشخص و قابل تشخیص است که تشخیص آن را نسبتاً آسان می‌کند:

• فرکانس: لرزش دقیقاً در زمانی رخ می‌دهد ۱ برابر سرعت چرخش از روتور. اگر سرعت دستگاه افزایش یا کاهش یابد، فرکانس ارتعاش کاملاً از آن پیروی خواهد کرد.
• جهت: لرزش عمدتاً در شعاعی جهت (افقی و عمودی). معمولاً ارتعاش محوری (رانشی) بسیار کمی وجود دارد.
• دامنه: دامنه ارتعاش متناسب با مجذور سرعت چرخش است. اگر سرعت را دو برابر کنید، نیروی عدم تعادل (و ارتعاش حاصل از آن) چهار برابر خواهد شد.
• Phase: اندازه‌گیری فاز برای عدم تعادل معمولاً پایدار و قابل تکرار است.

انواع عدم تعادل

عدم تعادل را می‌توان به سه نوع اصلی طبقه‌بندی کرد:

۱. عدم تعادل استاتیکی

این نوع که با نام «عدم تعادل نیرو» نیز شناخته می‌شود، ساده‌ترین نوع است. این نوع عدم تعادل زمانی رخ می‌دهد که جرم به طور ناهموار در یک صفحه واحد توزیع شده باشد، مانند یک نقطه سنگین واحد روی یک دیسک نازک. به آن «استاتیک» می‌گویند زیرا می‌توان آن را با روتور در حالت سکون تشخیص داد. اگر روی لبه‌های چاقویی بدون اصطکاک قرار گیرد، روتور تا زمانی که نقطه سنگین در پایین قرار گیرد، می‌غلتد. این مشکل را می‌توان با قرار دادن یک وزنه واحد با زاویه ۱۸۰ درجه در مقابل نقطه سنگین اصلاح کرد.

۲. عدم تعادل زوج

این اتفاق زمانی می‌افتد که دو نقطه سنگین مساوی در انتهای مخالف یک روتور، که با زاویه ۱۸۰ درجه از یکدیگر قرار دارند، وجود داشته باشد. این امر یک "کوپلینگ" یا حرکت گهواره‌ای ایجاد می‌کند که سعی می‌کند روتور را از انتها به انتها بچرخاند. روتوری با عدم تعادل کوپلینگ خالص، از نظر استاتیکی متعادل است (روی لبه‌های چاقو نمی‌غلتد)، اما هنگام چرخش به شدت می‌لرزد. برای خنثی کردن حرکت گهواره‌ای، به دو وزنه اصلاحی در دو صفحه جداگانه نیاز است.

۳. عدم تعادل دینامیکی

این رایج‌ترین وضعیتی است که در ماشین‌آلات واقعی یافت می‌شود. این ترکیبی از عدم تعادل استاتیک و کوپل است. اصلاح عدم تعادل دینامیکی نیاز به انجام اصلاحات جرمی در حداقل دو صفحه مختلف در امتداد روتور دارد، فرآیندی که به عنوان ... شناخته می‌شود. تعادل پویا.

علل شایع عدم تعادل

عدم تعادل می‌تواند از زمان تولید وجود داشته باشد یا در حین کار ایجاد شود. علل رایج عبارتند از:

• عیوب تولید: تخلخل در قطعات ریخته‌گری، چگالی ناهموار مواد و تلرانس‌های ماشینکاری.
• خطاهای مونتاژ: قطعات نادرست نصب شده‌اند، پیچ‌ها به طور ناهموار سفت شده‌اند، یا کلیدهای ناهمراستا قرار ندارند.
• ساییدگی و پارگی: فرسایش، خوردگی یا ساییدگی ناهموار روی پره‌های فن یا پروانه‌های پمپ.
• تجمع مواد: تجمع آلودگی، گرد و غبار یا مواد زائد روی روتورهای فن‌ها، دمنده‌ها و سانتریفیوژها.
• خرابی قطعه: پرتاب شدن وزنه تعادل یا شکستن تیغه آن، فوراً باعث ایجاد شرایط عدم تعادل شدید می‌شود.

چرا اصلاح عدم تعادل حیاتی است

اجازه دادن به یک ماشین برای کار با عدم تعادل قابل توجه، برای سلامت آن مضر است. نیروی چرخه‌ای ثابت باعث موارد زیر می‌شود:

• خرابی زودرس بلبرینگ: یاتاقان‌ها تحت بارهای دینامیکی بالا قرار می‌گیرند که منجر به سایش سریع می‌شود.
• خستگی و ترک خوردگی: این ارتعاش باعث ایجاد تنش خستگی در شفت، فونداسیون و سایر اجزا می‌شود.
• کاهش راندمان: انرژی به جای انجام کار مفید، به صورت ارتعاش و گرما هدر می‌رود.
• خطرات ایمنی: عدم تعادل شدید می‌تواند منجر به شکست فاجعه‌بار شود.

عدم تعادل از طریق یک روش متعادل‌سازی سیستماتیک اصلاح می‌شود، که یکی از موثرترین راه‌ها برای بهبود قابلیت اطمینان ماشین‌آلات است.

← بازگشت به فهرست اصلی