بالانس روتور چیست؟

پاسخ سریع

Rotor balancing فرآیندی است که طی آن توزیع جرم یک جسم چرخان بهبود می‌یابد، به طوری که مرکز جرم آن بر محور هندسی چرخش منطبق شود. این امر نیروهای گریز از مرکز را به حداقل می‌رساند و ارتعاش را کاهش می‌دهد., بلبرینگ بارها، سر و صدا و مصرف انرژی. اصلاح با اضافه کردن یا حذف وزن در مکان‌ها و زوایای خاص، با هدایت اندازه‌گیری‌های ارتعاش و تحلیل فاز انجام می‌شود. معیار پذیرش توسط ... تعریف می‌شود. ایزو ۱۹۴۰-۱ (ایزو ۲۱۹۴۰-۱۱) نمرات G. دو نوع هستند استاتیک (تک صفحه‌ای) برای روتورهای دیسک مانند و پویا (دو صفحه‌ای) برای روتورهای کشیده.

عدم تعادل رایج‌ترین منبع ارتعاش در ماشین‌آلات دوار است. وقتی توزیع جرم ناقص باشد - به دلیل تلرانس‌های تولید، ناهمگنی مواد، خوردگی، تجمع رسوب یا آسیب - نیروهای گریز از مرکز ایجاد می‌شوند که با مربع سرعت افزایش می‌یابند. یک عدم تعادل کوچک در سرعت پایین می‌تواند در سرعت بالا مخرب باشد.

متعادل‌سازی با اندازه‌گیری مکرر پاسخ ارتعاش و تنظیم توزیع جرم تا زمان رسیدن به مقدار باقی‌مانده، این مشکل را برطرف می‌کند. عدم تعادل در محدوده تلرانس باشد. این هم یک فرآیند تولید (در ماشین‌های بالانس کارگاهی) و هم یک فرآیند تعمیر و نگهداری (بالانس میدانی در تجهیزات نصب شده) است.

روش ضریب نفوذ

بالانس مدرن - چه در ماشین‌های اختصاصی و چه در محل - از ... استفاده می‌کند. روش ضریب نفوذ (وزن آزمایشی). اصل فیزیکی: اگر بدانیم که چگونه یک جرم مشخص در یک موقعیت مشخص، ارتعاش را تغییر می‌دهد، می‌توانیم جرم و موقعیت مورد نیاز برای لغو عدم تعادل اولیه را محاسبه کنیم.

ضریب نفوذ
α = (Vمحاکمه − ویاولیه) / تی
α = ضریب تأثیر (ارتعاش به ازای واحد عدم تعادل) | V = بردار ارتعاش (دامنه∠فاز) | T = بردار وزنه آزمایشی (جرم∠زاویه)
محاسبه اصلاح
C = −Vاولیه / آلفا
C = بردار وزن اصلاح (جرم∠زاویه) - وزنی که ارتعاشی برابر و مخالف V ایجاد می‌کنداولیه

برای متعادل‌سازی دو صفحه‌ای، سیستم به یک ماتریس ۲×۲ تبدیل می‌شود (چهار ضریب تأثیر که کوپلینگ متقابل بین صفحات را در نظر می‌گیرند)، اما اصل کار یکسان است. Balanset-1A این مشکل را به طور خودکار حل می‌کند - اپراتور فقط دستگاه را روشن می‌کند و وزنه‌های آزمایشی را وصل می‌کند.

انتخاب وزنه آزمایشی

وزنه آزمایشی باید تغییر قابل توجهی در ارتعاش (در حالت ایده‌آل ۱۰-۳۰۱TP۳T از سطح اولیه) ایجاد کند، بدون اینکه بارهای خطرناکی ایجاد کند. یک تخمین اولیه مفید:

تخمین وزن آزمایشی
mمحاکمه ≈ (10 × M) / (R × (n/1000)²)
متر بر حسب گرم | M = جرم روتور (کیلوگرم) | R = شعاع آزمایشی (میلی‌متر) | n = دور در دقیقه - یک قاعده سرانگشتی برای تقریباً 10% از عدم تعادل G 6.3

چه زمانی باید تعادل برقرار کرد - اثر ارتعاش

چطور متوجه می‌شوید که لرزش ناشی از عدم تعادل است نه ... ناهم‌ترازی, ، شل بودن، یا عیوب بلبرینگ?

عدم تعادل، اثر ارتعاش

فرکانس: اوج غالب دقیقاً در ۱× دور در دقیقه (سرعت دویدن) در فورفورتو spectrum.

جهت: عمدتاً شعاعی (افقی و عمودی) است. مؤلفه محوری کوچک است.

Phase: زاویه فاز پایدار و تکرارپذیر در ۱x. فاز با گذشت زمان تغییر نمی‌کند.

وابستگی به سرعت: دامنه با مجذور سرعت (متناسب با ω²) افزایش می‌یابد.

تضاد با ناهم‌ترازی: ناهمراستایی باعث ایجاد مولفه‌های قابل توجه ۲× و/یا محوری ۱× می‌شود. عیوب یاتاقان باعث ایجاد فرکانس‌های غیرهمزمان می‌شود.

قبل از بالانس کردن، همیشه تشخیص را بررسی کنید. Balanset-1A آنالایزر طیف (حالت F1) طیف کامل را نشان می‌دهد فورفورتو طیف، که امکان تأیید غلبه ۱× را قبل از اقدام به متعادل‌سازی فراهم می‌کند.

روش‌های اصلاح

اضافه کردن جرم

  • وزنه‌های گیره‌ای: وزنه‌های فنری از جنس روی یا فولاد. رایج برای فن‌ها و چرخ‌ها. سریع، غیر دائمی.
  • وزنه‌های پیچی: وزنه‌های دقیق که با پیچ و مهره در سوراخ‌های شیاردار یا شیارهای T شکل محکم شده‌اند. استاندارد برای روتورها و توربین‌های بزرگ.
  • وزنه‌های جوشکاری شده: صفحات یا میله‌های فولادی که به روتور جوش داده شده‌اند. دائمی. رایج برای فن‌های صنعتی سنگین و روتورهای سنگ شکن.
  • اپوکسی/بتونه: چسب دو جزئی با پرکننده فلزی. مناسب برای سطوح ناهموار. محدود به دماهای متوسط.
  • پیچ‌های تنظیم: رزوه شده در سوراخ‌های شعاعی. رایج در هاب‌ها و اسپیندل‌های کوپلینگ. قابل تنظیم.

برداشتن جرم

  • حفاری: مواد را از محل سنگین خارج کنید. کنترل دقیق جرم برداشته شده (جرم = چگالی × حجم). برگشت‌ناپذیر.
  • فرزکاری/سنگ‌زنی: مواد را از روی رینگ یا سطح آن پاک کنید. این اتفاق معمولاً در چرخ‌های توربینی و روتورهای ترمز رخ می‌دهد.

تقسیم وزن

وقتی زاویه محاسبه‌شده دقیق بین موقعیت‌های قابل دسترس قرار می‌گیرد (مثلاً بین سوراخ‌های پیچ روی یک کوپلینگ)، تصحیح با استفاده از تجزیه برداری بین دو موقعیت مجاور تقسیم می‌شود. Balanset-1A شامل یک محاسبه‌گر خودکار تقسیم وزن است.

متعادل‌سازی میدانی (درجا)

متعادل‌سازی میدان به معنای متعادل‌سازی یک روتور است بدون اینکه آن را از دستگاه جدا کنید. این امر زمان از کارافتادگی ناشی از جداسازی قطعات را از بین می‌برد و شرایط عملیاتی واقعی (هم‌ترازی، پیش‌بار یاتاقان، اثرات فونداسیون) را که بالانس کارگاهی نمی‌تواند تکرار کند، در نظر می‌گیرد.

کیت متعادل کننده میدانی Balanset-1A

The Balanset-1A یک سیستم متعادل‌سازی میدانی قابل حمل کامل است: آنالیزور ارتعاش ۲ کاناله، تاکومتر لیزری، توکار ایزو ۱۹۴۰ محاسبه‌گر تلرانس، حالت‌های بالانس تک صفحه‌ای (F2) و دو صفحه‌ای (F3)، تقسیم خودکار وزن و تولید گزارش رسمی بالانس (F6). دقت اندازه‌گیری: سرعت ±5%، فاز ±1°. مناسب برای G 16 تا G 2.5.

The Balanset-4 برای روتورهای پیچیده چند یاتاقانه یا نظارت همزمان بر چندین ماشین، به ۴ کانال گسترش می‌یابد.

مزایای متعادل‌سازی میدان

  • بدون جداسازی قطعات: ساعت‌ها یا روزها از خرابی ماشین‌های بزرگ جلوگیری می‌کند.
  • شرایط عملیاتی واقعی: شامل ترازبندی، پیش‌بار یاتاقان، وضعیت حرارتی، اثرات فونداسیون.
  • متعادل‌سازی تریم: عدم تعادل ناشی از مونتاژ را که بالانس کارگاهی قادر به رفع آن نیست، اصلاح می‌کند.
  • تأیید پس از تعمیر و نگهداری: بررسی سریع پس از تعویض پروانه، تعویض کوپلینگ یا تعمیر اساسی یاتاقان.

استانداردها و تلرانس‌ها

ایجاد تعادل "تا حد امکان خوب" نیست - بلکه "در محدوده تحمل" است. این تحمل توسط استانداردهای بین‌المللی تعریف می‌شود:

📏 استانداردهای متعادل‌سازی کلیدی
استانداردموضوعمحتوای کلیدی
ایزو ۱۹۴۰-۱ / ایزو ۲۱۹۴۰-۱۱درجه‌های کیفیت متعادل (درجه‌های G)مقیاس G 0.4–G 4000. فرمول: Uبه ازای هر = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = استاندارد برای فن‌ها، پمپ‌ها، موتورها.
ایزو ۱۹۴۰-۲ / ایزو ۲۱۹۴۰-۲واژگانتعاریف: انواع عدم تعادل، طبقه‌بندی روتور، انواع ماشین، اصطلاحات کیفیت.
ایزو ۱۴۶۹۴Industrial fansدسته‌های BV (تعادل) و FV (لرزش) مختص پروانه‌های فن.
ایزو ۱۰۸۱۶ / ایزو ۲۰۸۱۶ارزیابی ارتعاش ماشینعملیات را اندازه‌گیری می‌کند نتیجه کیفیت ترازو. طبقه‌بندی ناحیه A/B/C/D.
ایزو ۲۱۹۴۰-۱۲روتورهای انعطاف‌پذیررویه‌های چند سرعته و چند صفحه‌ای برای روتورهای بالاتر از سرعت بحرانی خمش اول.
ایزو ۲۱۹۴۰-۱۴رویه‌های متعادل‌سازیرویه‌های کلی برای بالانس در چندین صفحه.
API 610 / API 617پمپ‌های نفتی / کمپرسورهابرای الزامات تعادل روتور، به گریدهای G استاندارد ISO 1940 مراجعه کنید.
فرمول تلرانس ISO 1940-1
یوبه ازای هر = (۹۵۴۹ × G × M) / n
یوبه ازای هر = عدم تعادل باقیمانده مجاز (g·mm) | G = شیب (mm/s) | M = جرم (kg) | n = حداکثر دور در دقیقه

مثال‌های کارشده

مورد ۱: فن سانتریفیوژ - متعادل‌سازی میدان تک صفحه‌ای

ماشین: فن تغذیه گریز از مرکز ۲۲ کیلوواتی، ۱۴۶۰ دور در دقیقه، جرم پروانه ۳۸ کیلوگرم. ارتعاش بیش از حد: ۸.۲ میلی‌متر بر ثانیه RMS روی یاتاقان انتهایی محرک. FFT پیک غالب ۱× را با فاز پایدار تأیید می‌کند.

Setup: Balanset-1A حسگر روی یاتاقان DE، دورسنج لیزری روی شفت. حالت F2 (تک صفحه‌ای — L/D < 0.4).

مرحله ۱: سرعت اولیه: ۸.۲ میلی‌متر بر ثانیه در زاویه ۴۷ درجه.

مرحله ۲: وزن آزمایشی: ۱۵ گرم در زاویه ۰ درجه روی توپی فن، R = ۲۰۰ میلی‌متر.

مرحله ۳: اجرای آزمایشی: ۵.۹ میلی‌متر بر ثانیه در زاویه ۱۱۲ درجه.

مرحله ۴: نرم‌افزار محاسبه می‌کند: اصلاح = ۲۲ گرم در دمای ۱۹۸ درجه, ، R = 200 میلی‌متر.

مرحله ۵: وزنه جوشکاری شده ۲۲ گرمی را در زاویه ۱۹۸ درجه نصب کنید. وزنه آزمایشی را بردارید.

مرحله ۶: تأیید: ۰.۹ میلی‌متر بر ثانیه. تلرانس ISO G 6.3 → Uبه ازای هر = ۱ ۵۷۰ گرم بر میلی‌متر. نمره کسب شده: حدود ۱۸۰ گرم بر میلی‌متر. ✅ قابل قبول.

مورد ۲: مجموعه موتور-پمپ — دو صفحه‌ای

ماشین: موتور ۴۵ کیلووات + پمپ گریز از مرکز، ۲۹۵۰ دور در دقیقه، جرم روتور ۵۵ کیلوگرم. ارتعاش: بلبرینگ DE ۶.۱ میلی‌متر بر ثانیه، بلبرینگ NDE ۴.۸ میلی‌متر بر ثانیه. اختلاف فاز حدود ۱۴۰ درجه → عدم تعادل دینامیکی.

Setup: دو حسگر Balanset-1A (DE + NDE)، حالت F3. صفحات تصحیح: توپی کوپلینگ (صفحه ۱) و انتهای فن موتور (صفحه ۲).

اجراها: اولیه → صفحه آزمایشی ۱ (۱۰ گرم در ۰ درجه) → صفحه آزمایشی ۲ (۸ گرم در ۰ درجه).

نتیجه: نرم‌افزار ماتریس ۲×۲ را حل می‌کند. اصلاح: صفحه ۱ = ۱۸ گرم در دمای ۲۴۵ درجه, ، صفحه ۲ = ۱۲ گرم در دمای ۶۸ درجه.

تأیید: دی ای: ۰.۷ میلی‌متر بر ثانیه, ، تجربه نزدیک به مرگ: 0.5 میلی‌متر بر ثانیه. محدودیت G 6.3: 1 122 گرم بر میلی‌متر. ✅ هر دو صفحه در محدوده تلرانس خوبی قرار دارند.

مورد ۳: روتور خردکننده — درشت G 16

ماشین: سنگ شکن آسیاب چکشی، ۹۸۰ دور در دقیقه، جرم روتور ۴۲۰ کیلوگرم. پس از تعویض چکش، لرزش به ۱۴.۵ میلی متر بر ثانیه افزایش یافت.

مشخصات: G 16 (باربری سنگین، شرایط سخت). Uبه ازای هر = ۹ ۵۴۹ × ۱۶ × ۴۲۰ / ۹۸۰ = ۶۵ ۵۰۰ گرم بر میلی‌متر.

Procedure: روتور تک صفحه‌ای (دیسک مانند). آزمایش ۱۵۰ گرم در زاویه ۰ درجه روی لبه. اصلاح: ۲۸۰ گرم در دمای ۳۱۵ درجه. ورق فولادی جوش داده شده.

نتیجه: ۲.۸ میلی‌متر بر ثانیه. باقیمانده حدود ۵۶۰۰ گرم بر میلی‌متر مربع. ✅ کاملاً در محدوده G 16.

← بازگشت به فهرست واژه‌نامه