درک پدیده خروج از مرکز در ماشین آلات دوار

تعریف: خروج از مرکز چیست؟

در زمینه دینامیک روتور، گریز از مرکز به فاصله شعاعی یا انحراف بین مرکز جرم روتور (که مرکز ثقل نیز نامیده می‌شود) و مرکز هندسی آن (مرکز واقعی شکل یا شفت آن) اشاره دارد. در یک روتور کاملاً متعادل، این دو مرکز بر هم منطبق می‌شوند. با این حال، به دلیل نقص‌های تولید و چگالی غیر یکنواخت مواد، تقریباً همیشه مقداری خروج از مرکز ذاتی وجود دارد. هنگامی که یک روتور خارج از مرکز می‌چرخد، مرکز جرم انحراف یافته، نیروی گریز از مرکز ایجاد می‌کند که علت اصلی ارتعاش ناشی از ... عدم تعادل.

رابطه مستقیم بین خروج از مرکز و عدم تعادل

ناهم‌مرکزی و نابالانسی اساساً با هم مرتبط هستند. نابالانسی *معیار* اثر ناهم‌مرکزی در یک سرعت معین است، در حالی که ناهم‌مرکزی *علت فیزیکی* آن است. مقدار ناهم‌مرکزی مستقیماً با جرم روتور و ناهم‌مرکزی آن متناسب است.

فرمول ساده است:

عدم تعادل (U) = جرم (M) × خروج از مرکز (e)

این رابطه نشان می‌دهد که چرا خروج از مرکز بسیار مهم است. حتی یک خروج از مرکز بسیار کوچک (فقط چند میکرومتر) در یک روتور سنگین و پرسرعت می‌تواند نیروی عدم تعادل عظیمی ایجاد کند که منجر به لرزش شدید و سایش سریع یاتاقان‌ها می‌شود.

انواع برون‌مرکزی

تمایز قائل شدن بین اشکال مختلف خروج از مرکز و نقص‌های هندسی مرتبط با آن مهم است:

۱. خروج از مرکز جرم

این همان خروج از مرکز واقعی است که در بالا تعریف شد - انحراف بین مرکز جرم و مرکز هندسی. این نوعی است که باعث عدم تعادل می‌شود و هدف تمام روش‌های متعادل‌سازی است. وقتی روتور ثابت است، نمی‌توان آن را مستقیماً با یک نشانگر عقربه‌ای مشاهده یا اندازه‌گیری کرد.

۲. خروج از مرکز هندسی (Runout)

این به انحراف سطح روتور از یک دایره کامل اشاره دارد. این معیاری است که نشان می‌دهد یک شفت یا روتور چقدر "خارج از دایره" است. این همچنین به عنوان ... شناخته می‌شود. انحراف مکانیکیبرای مثال، یک محور ممکن است کمی بیضی شکل باشد، یا یک قرقره ممکن است کمی خارج از مرکز روی یک محور ماشینکاری شده باشد. این نوع نقص *را* می‌توان با یک شاخص عقربه‌ای در طول یک غلتش آهسته اندازه‌گیری کرد. اگرچه این نقص مستقیماً نشان‌دهنده عدم تعادل جرم نیست، اما یک شکل هندسی خارج از مرکز اغلب در عدم تعادل جرم نقش دارد.

۳. انحراف الکتریکی

این یک نقص فیزیکی نیست، بلکه خطایی در اندازه‌گیری است که در پروب‌های مجاورتی غیرتماسی رخ می‌دهد. اگر سطح روتور دارای تغییراتی در نفوذپذیری مغناطیسی یا رسانایی الکتریکی باشد، پروب می‌تواند خوانش اشتباهی ارائه دهد که انحراف هندسی را تقلید می‌کند. این «نویز» باید در طول آزمایش دینامیکی روتور در نظر گرفته شود.

علل بی‌نظمی

خروج از مرکز جرم از طریق روش‌های مختلفی به روتورها وارد می‌شود:

• تلرانس‌های تولیدی: هیچ فرآیند تولیدی بی‌نقص نیست. همیشه خطاهای جزئی در ماشینکاری، ریخته‌گری و مونتاژ وجود خواهد داشت.
• چگالی مواد غیر یکنواخت: وجود ناخالصی‌ها، حفره‌ها یا تخلخل در داخل قطعه ریخته‌گری یا آهنگری به این معنی است که ماده کاملاً همگن نیست و باعث تغییر مرکز جرم می‌شود.
• طراحی نامتقارن: اجزایی مانند میل‌لنگ ذاتاً نامتقارن هستند.
• خطاهای مونتاژ: قرقره یا یاتاقانی که کاملاً در مرکز شفت قرار نگرفته باشد، جرمی خارج از مرکز ایجاد می‌کند.
• اعوجاج حرارتی: گرمایش یا سرمایش ناهموار می‌تواند باعث خم شدن روتور شود و به طور موقت مرکز جرم آن را تغییر دهد. این به عنوان بردار حرارتی شناخته می‌شود.

چگونه با بی‌نظمی برخورد می‌شود

از آنجایی که خروج از مرکز جرم علت عدم تعادل است، از طریق فرآیند زیر اصلاح می‌شود: متعادل کردنبا اضافه کردن یا کم کردن مقادیر کمی وزن، یک تکنسین نیروی مخالفی ایجاد می‌کند که به طور مؤثر خط مرکزی جرم روتور را به سمت خط مرکزی هندسی آن می‌کشد و نیروی گریز از مرکز خالص و ارتعاش حاصل را به حداقل می‌رساند.

← بازگشت به فهرست اصلی