درک متعادلسازی تکصفحهای
بالانس تک صفحهای یک است متعادل کردن روشی که در آن عدمتعادل روتور عدم تعادل با اضافه یا حذف جرم در یک صفحه شعاعی، عمود بر محور چرخش، اصلاح میشود. این روش درست است زمانیکه عدمتعادل بهطور غالب استاتیک از نوع باشد — یعنی وقتی مرکز جرم روتور از محور چرخش جابهجا است اما هیچ کوپل یا گشتاور معنیداری نیست که روتور را از انتها به انتها تکان دهد. بهعنوان سادهترین و اقتصادیترین تکنیک توازنسازی، نیاز به تنها یک صفحه اصلاح و، معمولاً، یک وزن آزمایشی اجرا شود تا تکمیل شود.
۱. تعریف: توازنسازی تکصفحه چیست؟
هر روتور دارای مقدار معینی عدمتعادل است، اما geometry آن عدمتعادل تعیین میکند که چگونه باید اصلاح شود. زمانیکه نقطه سنگین را میتوان در یک صفحه در نظر گرفت — یا زمانیکه پخش محوری کوچک آن هیچ گشتاور اهتزاز معنیداری ایجاد نمیکند — یک اصلاح تنها کافی است تا تعادل برقرار شود. این شرط تعریفکننده برای کار تکصفحه است: عدمتعادل بهصورت یک نیروی شعاعی خالص رفتار میکند، نه بهصورت یک کوپل نیرو. جاییکه کوپل وجود دارد، روتور تکان میخورد و هیچ اصلاح تنها نمیتواند هر دو انتهای آن را یکزمان حذف کند، که این مرز است که تکصفحه را از تعادل دینامیکی (دوصفحهای).
۲. چه زمانی از توازنسازی تکصفحه استفاده کنیم
توازنسازی تکصفحه برای هندسههای روتور و شرایط کاری خاصی مناسب است.
روتورهای دیسکی
روتورهایی که طول محوری (ضخامت) آنها در مقایسه با قطرشان کوچک است، کاندیدای ایدهآل هستند — اغلب به عنوان دیسکهای «باریک» یا «نازک» توصیف میشوند. از آنجایی که جرم عمدتاً در یک صفحه متمرکز است، فرصت کمی برای توسعه کوپل وجود دارد. نمونههای معمول عبارتاند از:
- چرخهای سنگزنی
- تیغههای اره گرد
- پروانههای فن یا دمنده تک مرحلهای
- چرخ طیارها
- روتورهای دیسک ترمز
- قرقرههای تکی
روتورهای صلب زیر اولین سرعت بحرانی
برای روتورهای صلب بسیار زیر اولین سرعت بحرانی خود کار میکنند سرعت بحرانی، تعادلیابی تکصفحه میتواند حتی زمانی کافی باشد که روتور دارای طول محوری قابل توجهی باشد، مشروط بر اینکه روتور در طول کار خمیدگی یا انعطافپذیری نداشته باشد. کلمه کلیدی: سفت و سخت: شفت باید شکل خود را حفظ کند تا یک اصلاح در سراسر محدوده کاری معتبر بماند.
هنگامی که عدم تعادل برای یک منبع ثابت شناخته شده است
اگر عدم تعادل از یک منبع موضعی واحد ناشی شود — انباشتگی ماده، پره فن گمشده، نصب خارجمرکز — و قرائتهای لرزش نشان دهند عمدتاً in-phase حرکت در هر دو یاتاقان، وضعیت ثابت است و تعادلیابی تکصفحه مناسب است. مقایسه فاز در دو انتها آزمون عملی است: سیگنالهای حرکت همفاز عدم تعادل ثابت را نشان میدهند، در حالی که حرکت نسبت عکس هشداری از یک کوپل است.
۳. روش تعادلیابی تکصفحه
این روش یک حلقه سیستماتیک مستقیم را دنبال میکند که بر اساس ضریب نفوذ method.
مرحله 1 — اندازه گیری اولیه
با روتور کار کننده در سرعت عادی، بردار لرزش اولیه را اندازهگیری و ثبت کنید — هم دامنه و فاز — در یک یا چند محل یاتاقان. این لرزشی را که توسط عدم تعادل اصلی ایجاد میشود ضبط میکند و مرجع برای تمام مراحل بعدی است.
گام ۲ — بستن یک وزن آزمایشی
ماشین را متوقف کنید و یک وزن آزمایشی شناخته شده را در موضع زاویهای مناسب (معمولاً 0°) بر روی صفحه تصحیح انتخابشده بسته دهید. وزن باید به اندازهای بزرگ باشد که لرزش را بهطور قابل توجهی تغییر دهد — یک قاعده مفید این است که برای تغییر حدود 25–50% در بردار لرزش تلاش کنید. اندازهگیری معقولانه در اولین بار از اجراهای بی مصرف جلوگیری میکند؛ ماشین حساب وزن آزمایشی از وزن روتور و سرعت جرم شروع ایمن فراهم میکند.
گام ۳ — اجرای آزمایشی
ماشین را دوباره راهاندازی کنید و بردار لرزش جدید را در موقعیت یکسان اندازهگیری کنید. این قرائت نتیجه ترکیبی عدم تعادل اصلی را نشان میدهد plus وزن آزمایشی — دو وزنی که به صورت برداری جمع شدهاند.
مرحله ۴ — محاسبه وزن تصحیح
دستگاه با مقایسه بردارهای اولیه و آزمایشی، محاسبه را انجام میدهد تفریق برداری که اثر خاص وزن آزمایشی را جدا میکند و محاسبه میکند ضریب نفوذ — میزان ارتعاشی که روتور برای هر واحد وزن در زاویه مشخصی ایجاد میکند. از این ضریب، جرم دقیق و موضع زاویهای برای تصحیح دائمی محاسبه میشود وزن اصلاحی که عدم تعادل اولیه را خنثی میکند. ریاضیات پایهای را میتوان از طریق ماشینحساب ضریب تأثیر تکصفحهای.
مرحله ۵ — نصب تصحیح و تأیید
وزن آزمایشی را خارج کنید، وزن تصحیح محاسبهشده را به صورت دائمی نصب کنید — با افزودن جرم یا با حذف آن (حفاری، آسیابکاری) در موقعیت مشخصشده — و دستگاه را اجرا کنید تا ارتعاش به سطح قابلقبول کاهش یافته باشد. اگر ارتعاش جزئی باقی بماند، یک تعادل تریم نتیجه را بهبود میبخشد، و نهایی عدم تعادل باقیمانده را میتوان در برابر یک ISO 21940-11 درجه تعادل.
۴. تعادلیابی تکصفحهای در محل
اگرچه تعادلیابی تکصفحهای میتواند در یک دستگاه متعادل کنندهانجام شود، نقطه قوت واقعی آن این است که میتواند in situانجام شود، با روتور در یاتاقانهای خود در سرعت کار. دستگاه قابلحمل دوکانال مانند بالانس-1a دامنه ۱× و فاز را قبل و بعد از وزن آزمایشی اندازه میگیرد، ضریب تأثیر را محاسبه میکند و جرم و زاویه دقیق برای تصحیح را گزارش میدهد — سپس عدم تعادل باقیمانده را هنگام نصب وزن تأیید میکند. لیزر نوری آن دورسنجتوسط یک نوار نوار بازتابندهفعالسازی میشود، مرجع فاز در هر دورش را فراهم میکند که محاسبه به آن وابسته است. از آنجا که روتور در شرایط کار واقعی اندازهگیری میشود — سرعت واقعی، نصب واقعی، دمای واقعی — متعادل سازی میدان وضعیت کارکردی واقعی را ثبت میکند که یک دستگاه تعادلیابی نمیتواند به طور کامل بازتولید کند.
۵. مزایای تعادلیابی تکصفحهای
- سادگی: تنها یک صفحه تصحیح درگیر است، کار را آسانتر برای برنامهریزی، اجرا و درک میکند.
- سرعت: روش معمولاً نیاز به تنها دو یا سه اجرا دارد (اولیه، آزمایشی، تایید)، زمان را صرفهجویی میکند و متوقف کردن ماشین را کاهش میدهد.
- Cost-effectiveness: اندازهگیریهای کمتر و محاسبات سادهتر به معنای هزینه کار کمتر و تجهیزات کمتر پیچیده است.
- دسترسیپذیری: نقاط بسیاری روی یک روتور نوع دیسکی برای اضافه یا حذف وزن قابل دسترسی است، انعطافپذیری در مکان تصحیح را فراهم میکند.
6. محدودیتها و زمان عدم استفاده
سادگی روش با محدودیتهای واقعی همراه است که باید احترام گذاشته شوند.
نمیتواند عدم تعادل کوپل را تصحیح کند
اگر روتور مشکل قابل توجهی داشته باشد عدم تعادل زوجین — نقاط سنگین برابر در انتهای مقابل اما در موقعیتهای زاویهای مقابل — تصحیح یک صفحه نمیتواند آن را لغو کند. کوپل هیچ نیروی شعاعی خالصی برای صفحه تک برای عمل بر آن تولید نمیکند، اما باز هم باعث لرزش روتور میشود. این مورد نیاز به بالانس دو صفحهای (دینامیکی).
برای روتورهای طولانی مناسب نیست
روتورهایی با نسبت طول به قطر بیشتر از تقریباً 0.5 تا 1.0 عموماً به تعادل دو صفحه نیاز دارند. تکههای آرمیچر موتور، شافت پمپ و روتورهای فن طولانی در این گروه قرار میگیرند زیرا اندازه محوری آنها اجازه توسعه کوپل را میدهد.
ممکن است در هر یاتاقان لرزش را کاهش ندهد
تصحیح یک صفحه بهینهشده برای یک یاتاقان ممکن است لرزش را در یاتاقان دیگر تقریباً دست نخورده بگذارد، به خصوص روی روتور طولانیتر یا یک روتور که نزدیک سرعت بحرانی کار میکند.
برای روتورهای انعطافپذیر ناکارآمد
روتورهایی که بالای اولین سرعت بحرانی خود کار میکنند، هنگام چرخش خم میشوند؛ تغییر آنها شکلهای حالت require متعادلسازی چند صفحهای تکنیکهایی که کار یک صفحه نمیتواند فراهم کند.
7. ارتباط با تعادل ایستایی
بالانس تک صفحهای ارتباط نزدیکی با بالانس استاتیک؛ در واقع، تعادل یک صفحه انجام شده روی ماشین چرخان یک اندازهگیری پویا از عدم تعادل ایستایی. تعادل ایستایی کلاسیک نقطه سنگین را با روتور در حالت سکون تشخیص میدهد — بر روی لبههای چاقو یا غلتکها تکیه میدهد و اجازه میدهد گرانش آن را به نقطه سنگین بچرخاند — در حالی که تعادل یک صفحه همان عدم تعادل ایستایی را هنگام چرخش روتور اندازهگیری میکند. رویکرد چرخشی دقیقتر است زیرا عدم تعادل را تحت شرایط کاری واقعی احساس میکند و هم بزرگی و هم زاویه آن را کمیت میکند، نه تنها جهت آن.
8. کاربردهای معمولی و صنایع
تعادل تکصفحهای در هر جایی استفاده میشود که هندسه روتور برای آن مناسب باشد:
- تجهیزات چوبکاری و فلزکاری: تیغه ارههای گرد، چرخهای سنگزنی، دیسکهای برش
- تهویه مطبوع: پنکههای گریزمرکزی تکمرحلهای و دمندهها.
- تجهیزات کشاورزی: اجزاء ترکومباین، قرقرههای تکصفحهای.
- خودرو: فلایویلها، روتورهای ترمز، قرقرههای تکصفحهای.
- جابجایی مواد: قرقرههای نوار نقّال، غلتکهای سازندی.
برای این کاربردها، تعادل تکصفحهای یک توازن بهینه بین اثربخشی، سادگی و هزینه برقرار میکند، که دقیقاً همین دلیل است که آن یکی از تکنیکهای بنیادی در بالانس روتور.
