آشنایی با دستگاه بالانس
A ماشین بالانس (که به آن بالانسکننده کارگاهی نیز گفته میشود) ابزاری اختصاصی است که عدم تعادل در یک روتور پس از آنکه روتور از ماشین اصلی خود خارج شد. این دستگاه روتور را در یک سیستم تعلیق کالیبرهشده میچرخاند و جابهجایی حاصل را اندازهگیری میکند. لرزش یا نیرو، و از روی این قرائتها اندازه و موقعیت زاویهای نابالانسی را در هر صفحه اصلاح — تا اپراتور بتواند دقیقاً در نقطهای که لازم است سوراخکاری، سنگزنی یا افزودن وزن را انجام دهد. دستگاههای بالانس ستون فقرات تولید روتور و تعمیرات با دقت بالا هستند، جایی که یک قطعه باید پیش از بازگشت به سرویس، بالانس بودن آن تأیید شود.
۱. تعریف: دستگاه بالانس چیست؟
در اصل، یک ماشین تعادلساز یک آزمایش کنترلشده در نیروی گریز از مرکز. وقتی یک روتور نامتعادل میچرخد، نقطهٔ سنگین آن نیرویی چرخشی تولید میکند که متناسب با نامتقارنبودن جرم باقیمانده و مجذور سرعت است. ماشین روتور را با سرعت ثابت و معلوم میچرخاند، نیروی یا حرکت یکبار در هر دور را که این نقطهٔ سنگین تولید میکند حس میکند و آن را به مقدار جرم اصلاحی و زاویهای که باید اعمال شود، تجزیه میکند. از آنجا که روتور بر روی تکیهگاههای دقیق خودِ دستگاه و نه یاتاقانهای کاری آن نصب شده است، این اندازهگیری روتور را به عنوان یک مؤلفه، مستقل از تأثیرات کوپلینگ، شالودهریزی و مونتاژ، ایزوله میکند.
تمرکز در سطح مؤلفه دقیقاً همان دلیلی است که بالانسگیری در کارگاه نتایج بسیار دقیقی به دست میآورد. یک چرخ توربین جدید، پمپ پروانه, آرماتور موتور الکتریکی یا اسپیندل ماشینابزار معمولاً روی یک دستگاه برای یک بالانس دقیق تنظیم میشود. درجه کیفیت بالانس پیش از مونتاژ، یک نقطه شروع تمیز و قابل تکرار فراهم میکند که تنها با اصلاح در محل قابل تضمین نیست.
۲. اجزای کلیدی یک دستگاه متعادل کننده
یک ماشین بالانس افقی معمولی از تعداد کمی زیرسیستم کاملاً مشخص ساخته شده است که هر یک از آنها به دقت اندازهگیری کمک میکند:
- تخت / پایه: یک پایهٔ سخت و سنگین که پایداری را فراهم میکند و از آلوده شدن اندازهگیری توسط ارتعاشات خارجی کف جلوگیری میکند. جرم و صلبیت در اینجا بهطور مستقیم کوچکترین عدم تعادلی را که دستگاه میتواند تشخیص دهد محدود میکنند.
- سیستم تعلیق (پایهها): دو تکیهگاه — گاهی به نام پایههای یاتاقان — که یاتاقانهای روتور را حمل میکنند. آنها عمداً در یک جهت سفت و در جهت اندازهگیری انعطافپذیر هستند، بنابراین روتور تنها در جایی که حسگرها بتوانند آن را بخوانند، آزاد است حرکت کند.
- حسگرها: تبدیلکنندهها که روی تعلیق نصب شدهاند — معمولاً شتابسنجها, مبدلهای سرعت, ، یا سلولهای نیرو — که پاسخ نامتعادل را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند.
- سیستم محرک: یک موتور الکتریکی با تسمه، درایو انتهایی یا درایو هوایی که روتور را به سرعت تعادل ثابت و کنترلشدهای میرساند.
- سنسور مرجع چرخشی: معمولاً یک فتوسل که یک نوار را میخواند نوار بازتابنده, ، یا یک پروب مجاورت روی شیار کلیدی. پالس یکبار در هر دور آن — همان نقشی را که یک دورسنج نقشها در کار میدانی — برقرار میکند فاز زاویه، گفتن به ماشین که در آن نقطهٔ سنگین قرار دارد.
- ابزار دقیق: یک کنسول میکروپروسسوری که سیگنالهای حسگر را در سرعت حرکت فیلتر میکند، اعمال میکند ضرایب نفوذ, و مقدار عدم تعادل و زاویه را برای هر صفحه نمایش میدهد.
۳. ماشینهای با یاتاقان سخت در مقابل ماشینهای با یاتاقان نرم
ماشینهای بالانس بر اساس نحوه رفتار تعلیقشان نسبت به سرعت بالانس طبقهبندی میشوند — و این تمایز نحوه کالیبراسیون و آنچه اندازهگیری میکنند را تعیین میکند.
الف) دستگاه متعادل کننده یاتاقان سخت
تعلیق بسیار سفت است و دستگاه اندازهگیری میکند نیرو توسط عدم تعادل ایجاد شده است. فرکانس طبیعی سیستم تعلیق روتور در وضعیت مناسبی قرار دارد. بالا سرعت توازن، بنابراین روتور بسیار پایینتر میچرخد. رزونانس و قرائت پایدار است. مزیت قاطع این است کالیبراسیون دائمی: به محض اینکه اپراتور ابعاد روتور و موقعیت یاتاقانها را وارد کند، دستگاه بدون نیاز به اجرای آزمایشی برای هر قطعه جدید، ناهمسانی را بهطور مستقیم و صحیح میخواند. این سرعت و انعطافپذیری، دستگاههای دارای یاتاقان سخت را به انتخاب استاندارد در کارگاههای بالانس صنعتی مدرن تبدیل کرده است.
ب) دستگاه متعادل کننده یاتاقان نرم
تعلیق بسیار انعطافپذیر است و دستگاه اندازهگیری میکند جابجایی (ارتعاش). در اینجا فرکانس طبیعی سیستم بهخوبی قرار دارد. زیر سرعت تعادل، بنابراین روتور بالاتر از حالت تشدید میچرخد. این دستگاهها فوقالعاده حساس هستند — مناسب روتورهای بسیار کوچک یا سبک — اما نیاز به یک اجرای کالیبراسیون با یک نمونهٔ شناختهشده دارند وزن آزمایشی برای هر نوع روتور، زیرا رابطه بین جابجایی و عدم تعادل به روتور و تنظیمات خاص آن بستگی دارد. در این معامله، حساسیت در برابر زمان تنظیم قرار میگیرد.
۴. ماشین توازن در مقابل توازن میدانی
بالانس در کارگاه و بالانس میدانی به دو پرسش متفاوت پاسخ میدهند و یک برنامه قابلیت اطمینان که بهخوبی اجرا شود از هر دوی آنها استفاده میکند.
- ماشین بالانس (بالانس در کارگاه): روتور به صورت یک قطعهٔ مستقل خارج و متعادل میشود. این کار دقت بسیار بالایی را فراهم میکند و برای روتورهای جدید یا بازسازیشده ایدهآل است، زیرا تضمین میکند که خود قطعه پیش از ورود به سرویس، دارای تلرانس دقیقی است.
- بالانس میدانی: روتور در حالی که در یاتاقانهای خود و تحت شرایط عملیاتی خود نصب شده است، متعادل میشود. این کار کل روتور را اصلاح میکند. مجموعه، مونتاژ — شامل کلیدها، کوپلینگها، هابهای فن و تأثیرات عملیاتی — و رفع عدم تعادل در دستگاههای در حال سرویس بدون نیاز به بازسازی عمده.
این دو مکمل یکدیگر هستند. روتور معمولاً هنگام ساخت یا تعمیر در کارگاه بالانس میشود، سپس یک بالانس نهایی به آن داده میشود. تعادل تریم در میدان برای جذب تأثیرات مونتاژ و بهرهبرداری. در یک دستگاه مونتاژشده، آن گام میدانی اصلاً به دستگاه اختصاصی نیازی ندارد: یک آنالیزور قابلحمل دوکاناله مانند Balanset-1A مقادیر ۱× دامنه و فاز را در یاتاقانهای خودِ ماشین اندازهگیری میکند، ضرایب تأثیر را محاسبه میکند و صحت نهایی را بررسی میکند. عدم تعادل باقیمانده در برابر درجه ISO انتخابشده بررسی میکند — در عمل همان اندازهگیریای را انجام میدهد که یک بالانسکننده کارگاهی انجام میدهد، اما روی روتور همانطور که واقعاً کار میکند.
۵. استانداردها و پذیرش
نامتعادلی گزارششده توسط یک ماشین در مقابل یک حد پذیرش استخراجشده از ISO 21940-11 (جانشین مدرن استاندارد دیرآشنای ISO 1940-1)، که تعریف میکند درجات کیفیت توازن — G6.3، G2.5، G1.0 و غیره — که تعادل نامی باقیماندهٔ مجاز را برای جرم روتور و سرعت سرویس معین تعیین میکنند. خود ماشینها تحت ایزو ۲۱۹۴۰-۲۱, که نحوهٔ تأیید دقت ماشین بالانس و حداقل عدمتعادل باقیماندهٔ قابل دستیابی را پوشش میدهد. تبدیل یک درجه به مقدار مجاز گرممیلیمتر و تقسیم آن بین دو صفحه با استفاده از محاسبهی عدم توازن باقیمانده (ISO 21940-11)، در حالی که ماشین حساب حساسیت دستگاه بالانس به تأیید این موضوع کمک میکند که یک ماشین واقعاً میتواند عدمتعادلی را که یک ردهٔ سختگیرانه طلب میکند، تشخیص دهد.
