درک پدیده خروج از مرکز در ماشین آلات دوار
در دینامیک روتور, گریز از مرکز انحراف شعاعی بین مرکز جرم یک روتور (مرکز ثقلهٔ آن) و مرکز هندسی آن — مرکز واقعی محورش. در یک روتور کاملاً متعادل این دو مرکز با هم همتراز خواهند بود، اما نقصهای ساخت و عدم یکنواختی چگالی ماده تضمین میکند که همواره مقداری انحراف باقی بماند. وقتی یک روتور دارای انحراف میچرخد، جرم خارج از مرکز نیرویی تولید میکند نیروی گریز از مرکز، و آن نیرو علت ریشهای عدم تعادل ارتعاش. به عبارت دیگر، اکسانتریسیتی هندسهٔ پشت رایجترین نقص ماشینآلات است.
۱. تعریف: اکسانتریسیتی چیست؟
اکسانتریسیتی فاصلهای است — معمولاً چند میکرومتر — که عمود بر محور چرخش اندازهگیری میشود و محل مرکز واقعی جرم را از محل چرخش شفت جدا میکند. از آنجا که این ویژگی مربوط به نحوهٔ توزیع جرم است نه ظاهر سطح، انحراف جرم واقعی قابل مشاهده نیست و نمیتوان آن را با نشانگر عقربهای روی یک روتور ثابت خواند. این ویژگی تنها زمانی آشکار میشود که روتور بچرخد و جرم جابهجا شده در هر دور نیروی گریز از مرکز را به سمت بیرون وارد کند.
۲. رابطه مستقیم بین اکسانتریسیتی و عدم تعادل
اکسانتریسیتی و عدم تعادل دو روی یک سکه هستند. عدم تعادل، معیاری از اثر اکسانتریسیتی در یک سرعت معین است؛ اکسانتریسیتی علت فیزیکی آن است. مقدار عدم تعادل بهطور مستقیم با جرم روتور و اکسانتریسیتی آن متناسب است:
عدم تعادل (U) = جرم (M) × خروج از مرکز (e)
این حاصلضرب ساده توضیح میدهد که چرا اکسانتریسیتی تا این حد حیاتی است. نیروی گریز از مرکز ناشی از آن با افزایش ... رشد میکند. مربع مجذور سرعت دورانی، بنابراین حتی چند میکرومتر اکسانتریسیتی در یک روتور سنگین و پرسرعت میتواند نیرویی عظیم ایجاد کند و موجب ارتعاش شدید شود. لرزش و سریع سایش یاتاقان. میتوانید با استفاده از یک ... ببینید که آن نیرو با جرم، اکسانتریسیتی و سرعت تا چه حد تند افزایش مییابد. محاسبهگر نیروی گریز از مرکز ناشی از عدم تعادل.
۳. انواع اکسانتریسیتی
مهم است که اکسانتریسیته واقعی را از نقصهای هندسی مرتبط که اغلب با آن اشتباه گرفته میشوند، متمایز کنیم.
اکسانتریسیتی جرمی
اکسنتریسیتی واقعی تعریفشده در بالا — اختلاف بین مرکز جرم و مرکز هندسی. این همان چیزی است که باعث عدم تعادل میشود و هدف هر فرآیند بالانس است. این مقدار را نمیتوان مستقیماً با نشانگر عقربهای روی یک روتور ثابت اندازهگیری کرد؛ تنها بهصورت دینامیکی، بهعنوان نیرویی که یکبار در هر دور ظاهر میشود و جهت آن (زاویه نقطه سنگین) از طریق … بهدست میآید. فاز از ارتعاش ۱×.
اکسانتریسیته هندسی (راناوت)
انحراف سطح روتور از یک دایره کامل — معیاری برای میزان “نامنظم بودن” یک شفت یا روتور، که همچنین به آن راناوت مکانیکی. یک ژورنال ممکن است کمی بیضیشکل باشد، یا یک قرقره که بهصورت نامرکزی روی محورش ماشینکاری شده باشد. برخلاف نامرکزی جرمی، این میتواند در حین غلتش آهسته با نشانگر عقربهای اندازهگیری میشود. این مستقیماً نشاندهنده عدم تعادل جرم نیست، اما اغلب یک فرم هندسی نامتقارن در آن نقش دارد. مفهوم متمایز اما مرتبط از اکسانتریسیتی روتور این جابجایی هندسی را در زمینه موتورها و فاصله هوایی توصیف میکند.
انحراف الکتریکی
اصلاً یک نقص فیزیکی نیست، بلکه یک خطای اندازهگیری ویژهٔ اندازهگیری بدون تماس است. پروبهای مجاورتی. هرگاه سطح شفت در نفوذپذیری مغناطیسی یا رسانایی الکتریکی تغییر کند، پروب سیگنال کاذبی بازمیگرداند که شبیه انحراف هندسی است. این نویز باید مشخص و کم شود — معمولاً از طریق جبران کابل و تفریق رولآوت غلتشی آهسته — در حین آزمایش دینامیک روتور، وگرنه به عنوان حرکت واقعی شفت تظاهر خواهد کرد.
۴. علل اکسانتریسیتی
اکسسنتریتی جرمی از چندین مسیر وارد روتور میشود:
- تلرانسهای ساخت: هیچ فرآیند ماشینکاری، ریختهگری یا مونتاژی بینقص نیست، بنابراین خطاهای جزئی اجتنابناپذیرند.
- تراکم ناهمگن ماده: وجود دانهبندی، حفرهها یا تخلخل در ریختهگری یا آهنگری، ماده را ناهمگن کرده و مرکز جرم را جابجا میکند.
- طراحی نامتقارن: برخی از قطعات، مانند میللنگها، ذاتاً نامتقارن هستند.
- خطاهای مونتاژ: یک قرقره یا بلبرینگ که کاملاً روی محور مرکزی خود قرار نگرفته باشد، یک جرم نامتقارن ایجاد میکند.
- تحریف حرارتی: گرمایش یا سرمایش نامنظم میتواند یک روتور را تاب دهد و مرکز جرم آن را بهطور موقت جابهجا کند — یک کمان حرارتی, که اغلب به عنوان یک بردار حرارتی توصیف میشود، زیرا هم اندازه و هم جهت آن اهمیت دارد.
۵. نحوه اصلاح اکسانتریسیتی
از آنجا که انحراف مرکزی جرمی علت عدم تعادل است، از طریق متعادل کردن. با افزودن یا حذف مقادیر اندکی جرم، تکنسین نیروی گریز از مرکز مقابل ایجاد میکند که عملاً محور مرکز جرم روتور را به سمت محور هندسی آن بازمیگرداند و نیروی خالص و ارتعاش ناشی از آن را به حداقل میرساند. در یک دستگاه مونتاژشده این کار در محل انجام میشود: یک آنالیزور قابل حمل دوکاناله مانند Balanset-1A دامنه و فاز ۱× را در یاتاقانهای خود ماشین اندازهگیری میکند، محاسبه میکند که چقدر وزن اصلاحی برای افزودن و در کجا، و تأیید میکند عدم تعادل باقیمانده بعداً. توجه داشته باشید که تعادلدهی لغو میکند اثر اثر اکسانتریسیتی؛ این کار سطح هندسی را جابهجا نمیکند، بنابراین روتوری با راناوت هندسی زیاد ممکن است بهخوبی بالانس شود اما همچنان دچار سایش شود یا روی پروب مجاورتی خوانش بالایی نشان دهد.
