چرا بالانس کردن لرزش را کاهش نمیدهد: ۸ علت و نحوه رفع هر یک
شما این مراحل را اجرا کردید، وزنه اصلاح را نصب کردید و لرزش همان است. یا بدتر. دستگاه خراب نیست؛ مشکل چیزی است که بالانس هرگز برای رفع آن طراحی نشده است. در اینجا نحوه پیدا کردن آن چیز آورده شده است.
نکتهٔ اصلی: بالانسکردن فقط یک مسئله را برطرف میکند
بالانسکردن، عدم تقارن جرم را در یک قطعه چرخان اصلاح میکند. همین. مرکز جرم روتور با محور چرخش آن منطبق نیست، بنابراین هر چرخش یک نیروی گریز از مرکز ایجاد میکند که دستگاه را میلرزاند. وزنههای اصلاح، مرکز جرم را به محور برمیگردانند. لرزش کاهش مییابد.
اما ارتعاش در ماشینآلات دوار حداقل هشت منبع مشترک دارد. عدم تعادل تنها یکی از آنهاست. موارد دیگر - رزونانس، شل بودن، عدم همترازی، خمیدگی شفتها، روتورهای کثیف، اعوجاج حرارتی و خطاهای رویهای - ارتعاشاتی ایجاد میکنند که به نظر میرسد از بسیاری جهات مانند عدم تعادل عمل میکند: سنکرون است (۱× دور در دقیقه)، دورهای است و دستگاه را در جهت شعاعی میلرزاند. بخش ناامیدکننده این است که اضافه کردن وزنههای اصلاحی به دستگاهی که از لقی یا رزونانس رنج میبرد، نه تنها بینتیجه است، بلکه میتواند اوضاع را بدتر کند.
Balanset-1A یک بالانسر است، اما همچنین یک آنالیزور ارتعاش با آنالیز طیف FFT و حالت ارتعاشسنج است. این ابزارهای تشخیصی کلید شناسایی هشت علتی هستند که واقعاً با آنها مواجه هستید - قبل از اینکه وقت خود را صرف وزنههای آزمایشی کنید.
"عدم تعادل کاذب" - ۵ عیب که آن را تقلید میکنند
رزونانس
سرعت کار با فرکانس طبیعی سازه مطابقت دارد. یک نیروی نامتعادل کوچک بارها تقویت میشود. زاویه فاز حتی در دور موتور ثابت نیز تغییر میکند - این سرنخ تشخیصی است. Balanset-1A نمیتواند یک زاویه اصلاح ثابت را محاسبه کند زیرا زاویه دائماً در حال تغییر است.
شلشدگی مکانیکی
پیچهای شل، پایههای نرم، پایههای ترکخورده، نشیمنگاههای یاتاقان فرسوده. واکنش دستگاه غیرخطی میشود - وقتی یک وزنه آزمایشی اضافه میکنید، سیستم متفاوت از آنچه ریاضی انتظار دارد "حرکت" میکند. ضرایب تأثیر اشتباه هستند، بنابراین اصلاح اشتباه است.
ناهمترازی
ناهمترازی زاویهای یا افست بین شفت محرک و متحرک. نیروهایی ایجاد میکند که شبیه عدم تعادل هستند اما مؤلفهٔ قوی ۲× دارند. اگر ارتعاش محوری از حدود ۵۰٪ ارتعاش شعاعی بیشتر شد، پیش از تلاش برای بالانسکردن، به ناهمترازی مشکوک شوید.
شفت خمیده
خروج از مرکز هندسی که مانند عدم تقارن جرمی ساده رفتار نمیکند. ممکن است با وزنههای سنگین، لرزش را در یک سرعت کاهش دهید، اما لرزش در سرعتهای دیگر بدتر میشود و تنش شفت افزایش مییابد. میزان انحراف را با یک نشانگر عقربهای بررسی کنید - اگر از 0.03 تا 0.05 میلیمتر بیشتر شد، آن را صاف یا تعویض کنید.
عیوب یاتاقان
اجزای غلتشی آسیبدیده، حلقههای حفرهدار یا حلقههای بیرونی شل. باعث ایجاد ارتعاش در فرکانسهای خاص نقص یاتاقان میشود که هارمونیک سرعت شفت نیستند. بالانس کردن هیچ تاثیری ندارد. طیف Balanset-1A این موارد را به صورت پیکهایی بالاتر از محدوده نرمال ۱×–۴× نشان میدهد.
تکنسینی که مدام وزنههای آزمایشی را به یک دستگاه شل اضافه میکند، بیشترین آسیب را وارد میکند. هر تکرار، پاسخ را به طور غیرقابل پیشبینی تغییر میدهد. پس از سه یا چهار تلاش ناموفق، وزنههای اصلاحی از اجراهای قبلی در موقعیتهای تصادفی جوش داده میشوند و بالانسکردن بعدی را حتی سختتر میکنند. قانون: اگر اولین وزنه آزمایشی تغییر تمیز و تکرارپذیری ایجاد نکرد (≥20% در دامنه یا فاز)، متوقف شوید. قبل از اضافه کردن فلز بیشتر، عیبیابی کنید.
طنین: تلهای که حداقل یک بار همه را گرفتار میکند
نزدیک به رزونانس، زاویه فاز بین نیروی عدم تعادل و پاسخ ارتعاش با تغییرات کوچک سرعت به سرعت تغییر میکند. اگر دستگاه با سرعت ۱۴۸۰ دور در دقیقه کار کند و فرکانس طبیعی سازه ۱۵۰۰ دور در دقیقه باشد، یک رانش سرعت ۱% میتواند فاز را ۳۰ تا ۴۰ درجه تغییر دهد. نرمافزار متعادلسازی در هر بار اجرا زاویه متفاوتی را میبیند و هر بار تصحیح متفاوتی را محاسبه میکند.
آزمایش تشخیصی ساده است: در حالت ارتعاشسنج Balanset-1A، سرعت را ثابت نگه دارید و فاز را بررسی کنید. اگر در حالی که RPM پایدار است، بیش از 10 تا 20 درجه منحرف شود، نزدیک به رزونانس هستید. راه حل، وزنههای آزمایشی بیشتر نیست - یا تغییر سرعت کار (کار با RPM متفاوت) یا اصلاح سختی یا جرم سازه برای تغییر فرکانس طبیعی از سرعت کار است.
سستی: چیزی که محاسبات را خراب میکند
ریاضی متعادلسازی، جبر خطی است. این جبر فرض میکند که دو برابر کردن نیروی عدم تعادل، پاسخ ارتعاش را دو برابر میکند. شل بودن، این فرض را نقض میکند. یک پایه یاتاقان شل ممکن است در یک جهت سفت باشد اما در جهت دیگر شل باشد. یک پایه نرم، دستگاه را در یک دامنه ارتعاش خاص از یک پایه بلند میکند و سفتی مؤثر را در اواسط چرخه تغییر میدهد.
قبل از بالانس کردن هر دستگاهی، موارد زیر را بررسی کنید: تمام پیچهای لنگر محکم بسته شدهاند، پایه نرمی وجود ندارد (گیج فیلر زیر هر پایه)، هیچ ترک در صفحه پایه وجود ندارد، هیچ لقی در پایههای یاتاقان وجود ندارد. اگر طیف Balanset-1A به جای یک پیک واضح ۱×، "جنگلی" از هارمونیکها را نشان میدهد، ابتدا ساختار را تعمیر کنید.
ناهمترازی: امضای ۲×
ناهمترازی کوپلینگ عمدتاً در ۲× RPM (و گاهی ۳×) نیرو ایجاد میکند. اگر FFT دستگاه Balanset-1A مؤلفهٔ قوی ۲× را، بهویژه همراه با ارتعاش محوری زیاد، نشان دهد، مسئله ناهمترازی است نه بالانس. ابتدا شافتها را با لیزر همراستا کنید؛ سپس بررسی کنید که آیا هنوز به بالانس نیاز است یا نه. اغلب نیازی نیست.
وضعیت روتور: پروانههای کثیف و شفتهای خمیده
مشکل روتور کثیف
گرد و غبار، تجمع مواد، رسوبات کلسیم، خوردگی - هر یک از این موارد روی پرههای فن، پروانههای پمپ یا روتورهای سانتریفیوژ باعث توزیع ناهموار جرم میشوند. دستگاه میلرزد. وسوسه این است که آن را "به همان شکلی که هست" متعادل کنید و به تولید برگردید.
این کار را نکنید. Balanset-1A برای روتور کثیف یک راهحل اصلاحی محاسبه میکند. دستگاه نمیداند روتور کثیف است؛ فقط ارتعاش را اندازه میگیرد و محاسبه میکند. اما رسوبات در حین کار پوستهپوسته میشوند. در یک فنِ مکنده که گاز داغ را جابهجا میکند، ممکن است تکهای رسوب ساعت ۲ بامداد شنبه جدا شود. آنگاه روتور فوراً دچار دیسبالانس میشود؛ حتی بدتر، زیرا وزنههای اصلاحی شما جرم کثیفیِ جداشده را جبران میکردند. اکنون خود وزنهها منبع دیسبالانساند.
اگر روتور کثیفی را بالانس کرده و سپس تمیز کنید، ارتعاش فوراً بازمیگردد. جرمی را که جبران کرده بودید برداشتهاید، اما وزنههای اصلاحی باقی ماندهاند. راهحل این است: همهٔ وزنههای اصلاح قدیمی را بردارید، روتور را کاملاً تمیز کنید و سپس از ابتدا بالانس کنید. تمیزکاری را مرحلهٔ صفر بدانید، نه کاری فرعی.
خم شدن شفتها: چرا وزنههای سنگین با یک سرعت ثابت کمکی نمیکنند
یک شفت خمیده باعث ایجاد خروج از مرکز میشود - مرکز هندسی با مرکز چرخش مطابقت ندارد. این حالت مانند عدم تعادل در سرعت ۱ برابر دور در دقیقه به نظر میرسد. تفاوت اساسی: یک شفت خمیده ارتعاشی ایجاد میکند که به سرعت وابسته است، به گونهای که یک عدم تعادل ساده اینطور نیست. گاهی اوقات میتوانید ارتعاش را در یک سرعت خاص با یک وزنه اصلاحی بزرگ کاهش دهید، اما در هر سرعت دیگری ارتعاش بدتر است. و تنش شفت افزایش مییابد و عمر یاتاقان و کوپلینگ را کوتاه میکند.
این تأیید به صورت مکانیکی انجام میشود: در حالی که شفت را به آرامی با دست میچرخانید، میزان انحراف را با یک نشانگر عقربهای اندازهگیری کنید. اگر انحراف کل نشان داده شده (TIR) از حد مجاز دستگاه - معمولاً 0.02 تا 0.05 میلیمتر برای روتورهای دقیق، و تا 0.1 میلیمتر برای روتورهای سنگین صنعتی - بیشتر شود، شفت باید صاف یا تعویض شود. بالانس کردن نمیتواند هندسه را اصلاح کند.
خطاهای رویهای: وزن آزمایشی، زاویه و دما
گاهی اوقات دستگاه سالم است و مشکل در روش کار است. اینها خطاهایی هستند که باعث میشوند تکنسینها فکر کنند "دستگاه خراب است" در حالی که در واقع دادههای ورودی اشتباه هستند.
وزنه آزمایشی خیلی کوچک است
سیستم Balanset-1A با اندازهگیری نحوه واکنش سیستم به یک وزنه آزمایشی شناخته شده، آن را یاد میگیرد. اگر وزنه آزمایشی خیلی کوچک باشد، تغییر در دامنه و فاز در نویز اندازهگیری پنهان میشود. نرمافزار ضرایب تأثیر را از نویز محاسبه میکند و اصلاح حاصل اساساً تصادفی است.
هدف: وزنه آزمایشی باید دامنه یا فاز را حداقل 20-30% تغییر دهد. اگر 10 گرم اضافه کردید و عدد به سختی تغییر کرد، 20 گرم یا 30 گرم را امتحان کنید. با احتیاط شروع کنید، اما در صورت نیاز از افزایش وزنه نترسید. محاسبات به یک سیگنال واضح نیاز دارند.
خطاهای اندازهگیری زاویه
بالانسکردن یک محاسبهٔ برداری است. وزنهٔ درست در زاویهٔ نادرست ارتعاش را بدتر میکند. یک وزنهٔ ۱۰ گرمی در زاویهٔ درست، دیسبالانس را خنثی میکند. همان وزنهٔ ۱۰ گرمی در زاویهٔ ۱۸۰ درجه نسبت به زاویهٔ درست دو برابر عدم تعادل. دو خطای رایج باعث این امر میشوند: اندازهگیری زاویهها در خلاف جهت چرخش در حالی که نرمافزار انتظار چرخش در خلاف جهت چرخش (یا برعکس) را دارد، و جابجایی تاکومتر یا علامت بازتابنده بین دورها، که مرجع صفر را تغییر میدهد.
هر دو قاتل خاموش هستند - نرمافزار یک اصلاح مطمئن نشان میدهد، آن را نصب میکنید و لرزش بالا میرود. اگر لرزش پس از نصب اصلاح محاسبهشده افزایش یافت، اولین چیزی که باید بررسی شود این است که آیا زاویه در جهت صحیح اندازهگیری شده است یا خیر.
اعوجاج حرارتی: مشکل "امروز صبح خوب بود"
موتوری که در دمای سیمپیچ ۲۰ درجه سانتیگراد متعادل شده است، ممکن است در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد به شدت بلرزد. فنهای گاز داغ که گاز فرآیندی ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل میکنند، دچار کمان حرارتی میشوند - شفت یا پروانه با افزایش دما کمی تاب برمیدارد و توزیع جرم را تغییر میدهد. تعادلی که در سرما به دست آوردهاید، در گرما از بین میرود.
راهحل: پیش از آخرین ران بالانسِ تریم، دستگاه را به حالت پایدار حرارتی برسانید (دمای کامل کارکرد و شرایط پایدار). برای دستگاههایی که داغ کار میکنند، بالانس را در حالت «داغ» انجام دهید. اگر ارتعاش از سرد تا گرم بهطور چشمگیری تغییر میکند، هر دو وضعیت را ثبت کنید؛ برخی مشتریان ارتعاش بیشتر هنگام راهاندازی سرد را میپذیرند، چون میدانند پس از گرمشدن دستگاه کاهش مییابد.
ابتدا عیبیابی کنید، سپس بالانس کنید.
Balanset-1A شامل آنالیز طیف FFT + حالت ارتعاشسنج + بالانس ۱/۲ صفحهای است. یک دستگاه برای تشخیص و اصلاح. نیازی به آنالیزور جداگانه نیست.
جدول تصمیمگیری: طیف به شما چه میگوید؟
دستگاه Balanset-1A را در حالت طیف FFT باز کنید. به پیکها نگاه کنید. الگو را با خطا مطابقت دهید.
| الگوی طیف | رفتار فاز | به احتمال زیاد تقصیر | اقدام |
|---|---|---|---|
| پیک تمیز ۱×، بدون هارمونیک دیگر | پایدار | عدم تعادل | با تعادل پیش بروید |
| قوی ۱×، رانش فاز ±۱۰–۲۰ درجه در دور موتور ثابت | ناپایدار | رزونانس | تغییر سرعت یا اصلاح ساختار |
| هارمونیکهای زیاد: ۲×، ۳×، ۴×، زیرهارمونیکها | نامنظم | شلشدگی مکانیکی | محکم کنید، پایه نرم را تعمیر کنید، پایه را بررسی کنید |
| ۲× قوی همراه با ارتعاش محوری زیاد | پایدار | ناهمترازی | شفتهای تراز لیزری |
| قوی ۱× + ۲×، وزن آزمایشی هیچ اثر مشخصی ندارد | پایدار | شفت خمیده | میزان انحراف را بررسی کنید، صاف کنید/تعویض کنید |
| پیکهای فرکانس بالا (غیر هارمونیک سرعت شفت) | قابل اعمال نیست | عیب یاتاقان | بلبرینگ را تعویض کنید |
| ۱× اوجی که پس از گرم شدن تغییر میکند | شیفت با دما | اعوجاج حرارتی | بالانس در دمای عملیاتی |
| ۱× اما اصلاح آن را بدتر میکند | پایدار | خطای زاویه | جهت چرخش و مرجع را تأیید کنید |
قبل از شروع هرگونه کار متعادلسازی، ۵ دقیقه را در حالت طیف FFT صرف کنید. اگر طیف یک پیک ۱× تمیز با فاز پایدار نشان داد - ادامه دهید. اگر چیز دیگری نشان داد - ابتدا عیبیابی کنید. همین عادت ساده، اکثر تلاشهای ناموفق متعادلسازی را از بین میبرد. پنج دقیقه تجزیه و تحلیل طیف، از یک ساعت آزمایش وزن بیهوده جلوگیری میکند.
گزارش میدانی: فن با عیبی که مدام برمیگشت
یک کارخانهٔ فرآوری غلات دربارهٔ یک فن مکندهٔ بزرگ ۴۵ کیلوواتی با سرعت ۱۴۷۰ RPM با ما تماس گرفت. آنها در شش ماه سه بار آن را بالانس کرده بودند. هر بار ارتعاش به حدود ۲ mm/s کاهش مییافت، اما ظرف ۳ تا ۴ هفته دوباره به بیش از ۸ mm/s میرسید. تکنسین قبلی پس از هر بالانس وزنههای اصلاحی را جوش داده بود؛ سه مجموعه از سه بازدید جداگانه که همگی هنوز روی پروانه بودند.
اولین کاری که انجام دادم این بود که Balanset-1A را در حالت طیف اجرا کردم. تبدیل فوریه سریع (FFT) یک پیک واضح ۱× را در ۲۴.۵ هرتز (سرعت شفت) نشان داد - بنابراین به نظر میرسید که عدم تعادل وجود دارد. فاز پایدار بود. هیچ لقی وجود نداشت. هیچ نشانهای از عدم همترازی وجود نداشت. آن قسمت بررسی شد.
سپس به پروانه نگاه کردم. پوشش غبار دانه درشت، به ضخامت ۳ تا ۵ میلیمتر، به طور ناهموار توزیع شده بود. تکنسین قبلی هر بار در مقابل غبار تعادل خود را حفظ کرده بود. غبار جمع میشد، جابجا میشد، تا حدی میافتاد - و لرزش دوباره برگشت. وزنههای اصلاحی حاصل از سه بازدید، حالا با هم در تضاد بودند.
همهٔ وزنههای اصلاحی پیشین را برداشتیم (سه مجموعه، در مجموع ۱۱ وزنه). پروانه را تا فلز خالص تمیز کردیم و از ابتدا بالانس کردیم. اصلاح دوصفحهای: ۲۲ گرم در جلو و ۱۵ گرم در عقب.
فن مکندهٔ ۴۵ کیلوواتی، ۱۴۷۰ RPM، فرآوری غلات — ۳ بار در ۶ ماه بالانس شد
علت ریشهای: بالانسکردن در حضور رسوبات گردوغبار که با گذر زمان جابهجا میشوند. سه مجموعه وزنهٔ اصلاحی پیشین برداشته شد. پروانه تا فلز خالص تمیز شد. یک بالانس تازهٔ دوصفحهای انجام شد.
کارخانه یک برنامه تمیزکاری ماهانه برای پروانه نصب کرد. شش ماه بعد: لرزش هنوز ۱.۱ میلیمتر بر ثانیه است. نیازی به بالانس مجدد نیست. سه بازدید قبلی - برداشتن وزنههای قدیمی، جوشکاری، اندازهگیری - در مجموع هزینهای بیشتر از یک تشخیص صحیح داشت.
چکلیست پیش از بالانس
قبل از اینکه وزنه آزمایشی را روی هر دستگاهی قرار دهید، تمام موارد موجود در این لیست را بررسی کنید. اگر هر یک از بررسیها ناموفق بود، ابتدا آن را اصلاح کنید. بالانس کردن دستگاهی که یکی از این بررسیها را با شکست مواجه کند، اتلاف وقت است.
- 1روتور تمیز است؟فلز خالص. بدون گرد و غبار، بدون رسوب، بدون تجمع محصول. اگر نمیتوانید آن را تمیز کنید، ریسک را مستند کنید و به مشتری بگویید که ممکن است تعادل برقرار نباشد.
- 2شفت مستقیم؟نشانگر صفحه مدرج را بررسی کنید. TIR در محدوده تلرانس دستگاه (0.02-0.05 میلیمتر برای دقت بالا، 0.1 میلیمتر برای صنایع سنگین) باشد. در صورت خارج شدن، آن را صاف یا تعویض کنید.
- 3شلشدگی وجود ندارد؟تمام پیچها گشتاوردهی شدهاند. گیج فیلر زیر هر پایه - بدون پایه نرم. بدون ترک در صفحه پایه. پایههای یاتاقان محکم. طیف: بدون "جنگلی" از هارمونیکها.
- 4همراستایی قابل قبول است؟ارتعاش محوری کمتر از 50% شعاعی. هیچ 2× قوی در طیف وجود ندارد. در صورت مشکوک بودن، ابتدا با لیزر تراز کنید.
- 5نزدیک به رزونانس نیست؟فاز پایدار (در محدوده ±10 درجه) در دور موتور ثابت. در صورت تغییر فاز، قبل از بالانس، سرعت را تغییر دهید یا ساختار را اصلاح کنید.
- 6در دمای عملیاتی؟برای ماشینهای با کارکرد گرم: تعادل در حالت پایدار حرارتی، نه در حالت سرد. اگر تفاوت سرد/گرم قابل توجه است، هر دو را مستند کنید.
- 7تاکومتر و مرجع در جای خود ثابتاند؟علامت بازتابنده در جای خود قرار دارد. دورسنج محکم شده است. جهت زاویه تأیید شده است (با یا در خلاف جهت چرخش). پس از اولین اجرا، هیچ مرجعی را جابجا نکنید.
سوالات متداول
حدس زدن را کنار بگذارید. شروع به تشخیص کنید.
Balanset-1A: طیف FFT + ارتعاشسنج + بالانس دو صفحهای در یک کیت. عیب واقعی را تشخیص دهید، آن را تعمیر کنید، تأیید کنید. ارسال به سراسر جهان از طریق DHL. ۲ سال گارانتی. بدون نیاز به آبونمان.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیانگذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فنهای صنعتی، سنگشکنها، سانتریفیوژها، شفتها و اسپیندلها. دستگاههای Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آنها بهعنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و بهتنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه بهعنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همینجا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تکصفحهای و دوصفحهای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرمافزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.
0 Comment