درک تعادل دو صفحهای
بالانس دو صفحهای یک است بالانس دینامیکی رویه ای که در آن وزنههای اصلاحی در دو صفحه جداگانه در طول روتور قرار میگیرند تا هر دو را حذف کنند عدم تعادل استاتیک and عدم تعادل زوجین در یک زمان. این روش استاندارد برای اکثریت قریبالاتفاق ماشینهای دوار صنعتی است — هر روتوری که طول محوری آن با قطر آن مساوی یا بیشتر باشد. برخلاف بالانس تک صفحهای، که فقط تغییر مرکز جرم روتور را اصلاح میکند، توازنسازی دوصفحهای با هر دو انتقالی مقابله میکند نیروی گریز از مرکز و لحظهای که باعث میشود روتور در اطراف مرکز خود تاب بخورد یا تکان بخورد.
1. تعریف: چرا دو صفحه؟
عدمتعادل هر روتور سفت عدم تعادل را میتوان به دو جزء مستقل تجزیه کرد. عدم تعادل استاتیک یک نقطه سنگین خالص است که مرکز جرم آن از محور شافت جابهجا شده است؛ نیروی همفاز را در هر دو بلبرینگ ایجاد میکند و حتی اگر روتور بر روی لبههای تیز بدون چرخش متوازن باشد نیز نمایان میشود. عدم تعادل زوجین یک جفت نقاط سنگین برابر است که 180 درجه از یکدیگر در انتهای مخالف روتور قرار دارند: هیچ تغییر خالص در مرکز جرم ایجاد نمیکند، بنابراین از نظر ایستایی نامرئی است، اما در سرعت لحظهای راککنندهای ایجاد میکند که دو بلبرینگ را از فاز یکدیگر بیرون میبرد.
یک صفحه تصحیحکننده منفرد میتواند تنها جزء استاتیکی را خنثی کند. برای خنثی کردن یک کوپل، باید دو تصحیح داشت که باهم یک لحظه مخالف تشکیل دهند — و این، طبق تعریف، دو صفحه را نیاز دارد. چون روتورهای واقعی از ترکیب دلخواهی از عدم تعادل استاتیکی و کوپل تشکیل شدهاند (حالتی که اغلب عدم تعادل شبهایستا هنگامی که این دو باهم ترکیب شوند)، دو صفحه تصحیح حداقل مورد نیاز برای توصیف و تصحیح کامل روتور صلب است لرزش.
2. تعادل دو صفحه چه زمان لازم است؟
در هر یک از موارد زیر از دو صفحه استفاده کنید:
روتورهای بلند یا تنگ
طبق قاعده کلی، هر روتوری با نسبت طول به قطر بیشتر از تقریباً 0.5 تا 1.0 باید در دو صفحه متعادل شود. نمونههای معمولی عبارتند از:
- آرمیچر موتور الکتریکی
- شفت پمپ و کمپرسور
- روتورهای فن چند مرحلهای
- شفتهای محرک و کوپلینگها
- اسپیندل و ابزارهای چرخشی
- روتورهای توربین
یک دیسک باریک — چرخ سنگزنی، ریلی تنهایی، فلایویل نازک — در انتهای مقابل قرار دارد و عادتاً میتواند در یک صفحه تصحیح شود، زیرا برای پشتیبانی از یک کوپل معنیدار بسیار کوتاه است.
عدم تعادل کوپل قابل مشاهده
هنگامی که 1× اندازهگیری شده فاز در دو تکیهگاه بلبرینگ بهمیزان قابل توجهی از مرحله است — نزدیک 180° جدا شدهاند، نشان دهنده یک حرکت تاب خوردگی یا تمایل — عدم تعادل کوپل موجود است و تنها تصحیح دو صفحهای آن را حذف خواهد کرد.
هنگامی که تعادل تک صفحه ناکافی باشد
یک نشانه تشخیصی کلاسیک: تلاش تک صفحهای لرزش را در یک بلبرینگ کاهش میدهد اما آن را در بلبرینگ دیگر بالا میبرد. این مبادله امضای یک کوپل غیر تصحیح شده است و به شما میگوید که صفحه دوم مورد نیاز است.
روتورهای صلب با توزیع جرم
Even a روتور صلب بسیار در زیر اولین سرعت بحرانی از دو صفحه بهره میبرد اگر جرم آن بر یک طول محوری قابل توجه پخش شود، و اطمینان حاصل کند که لرزش در هر بلبرینگ بهحداقل میرسد نه تنها در یکی.
3. روش تعادل دو صفحه
تعادل دو صفحهای نسبت به کار تک صفحهای پیچیدهتر است زیرا تصحیح در هر یک از صفحات لرزش را در هر دو بلبرینگ تغییر میدهد. راهحل پذیرفته شده روش ضریب نفوذاست، با دو وزنههای آزمایشی در طول دنبالهای از دوره های اندازه گیری.
مرحله 1 — اندازه گیری اولیه
دستگاه را با سرعت متعادل انتخاب شده اجرا کنید و بردارهای ارتعاش 1× اولیه (دامنه و فاز) را در هر دو بلبرینگ ثبت کنید. آنها را “بلبرینگ 1” و “بلبرینگ 2” برچسب گذاری کنید. این جفت اثر ترکیبی تمام عدم تعادل در روتور را نشان میدهد.
مرحله ۲ — تعریف سطوح اصلاح
دو تا انتخاب کنید صفحات اصلاحی جایی که میتوان جرم را اضافه یا حذف کرد. آنها را تا جای ممکن دور و در دسترس قرار دهید — عادت اً نزدیک انتهای هر روتور، روی فلنج های اتصال، یا روی هاب های فن. جدایی صفحه گسترده یک تصحیح جفت قوی و خوب شرطی فراهم میکند.
مرحله 3 — وزن آزمایشی در صفحة 1
دستگاه را متوقف کنید و یک وزن آزمایشی با جرم و زاویه مشخص را در صفحة اول نصب کنید. دوباره اجرا کنید و ارتعاش جدید را در هر دو بلبرینگ ثبت کنید. بردار تغییر در هر بلبرینگ دو ضریب تأثیر را آشکار میکند: اثر صفحة 1 بر بلبرینگ 1، و اثر صفحة 1 بر بلبرینگ 2.
مرحله 4 — وزن آزمایشی در صفحة 2
اولین وزن آزمایشی را برداشته، یک وزن آزمایشی در صفحة دوم نصب کنید، اجرا کنید و دوباره اندازه بگیرید. این دو ضریب باقی مانده را تولید میکند: صفحة 2 بر بلبرینگ 1، و صفحة 2 بر بلبرینگ 2.
مرحله 5 — محاسبة تصحیحها
دستگاه اکنون چهار ضریب تأثیر پیچیده را نگاه داشته است که به صورت ماتریس 2×2 مرتب شدهاند. استفاده از ریاضیات برداری و معکوس ماتریس، دو معادلة همزمان را برای جرم دقیق و زاویة مورد نیاز در هر صفحه حل میکند تا ارتعاش در هر دو بلبرینگ را به طور همزمان به سمت صفر هدایت کند. یک ماشین حساب ضریب تأثیر تکصفحهای حسابی برداری بنیادی را برای یک صفحه نشان میدهد؛ مورد دوصفحهای به سادگی آن را به یک ماتریس گسترش میدهد، در حالی که محاسبهی وزن آزمایشی کمک به تعیین یک جرم آزمایشی معقول اولیه میکند.
مرحله 6 — نصب و تأیید
هر دو وزن محاسبه شده را به طور دائم نصب کنید و برای تأیید اجرا کنید. ارتعاش در هر دو بلبرینگ اکنون باید راحتانه در محدودة هدف قرار گیرد. اگر کمی باقیمانده باقی بماند، یک تعادل تریم — که ضرایب تأثیر اندازهگیری شده را دوباره استفاده میکند — نتیجه را بدون دوره های آزمایشی بیشتر پالایش میکند.
4. ماتریس ضریب تأثیر توضیح داده شده است
قدرت روش در آن ماتریس 2×2 نهفته است، زیرا هر صفحه هر دو bearings:
- اثرات مستقیم: جرمی در صفحه تصحیح 1 تاثیر قویتری بر بلبرینگ مجاور 1 دارد، و جرمی در صفحه تصحیح 2 بر بلبرینگ مجاور 2.
- اثرات متقابل: جرمی در صفحه تصحیح 1 همچنین بلبرینگ 2 را تحریک میکند (معمولاً با قوت کمتر)، و جرمی در صفحه تصحیح 2 همچنین بلبرینگ 1 را تحریک میکند.
حل ماتریس تمام چهار تعامل را به طور همزمان در نظر میگیرد، بنابراین دو تصحیح با یکدیگر همکاری میکنند نه با یکدیگر مخالفت. ریاضیات در دست انسان بیرحم است — خطای علامت یا درجه خطای فاز از طریق معکوسسازی منتشر میشود — که دقیقاً دلیلی است که یک دستگاه تعادلیابی اختصاصی ارزش خود را ثابت میکند.
برای دو صفحه تصحیح (1، 2) و دو بلبرینگ (A، B)، سیستم عبارت است از Vآ = αA1·W1 + αA2·W2 and VB = αب۱·W1 + αB2·W2، جایی که هر جملهٔ V، α و W یک بردار مختلط (دامنه و فاز) است. نرمافزار تعادلیابی این سیستم 2×2 را معکوس میکند تا اوزان تصحیح W را پیدا کند1 and W2 that make Vآ and VB vanish.
۵. تعادلیابی دو صفحهٔ تصحیح در محل
تعادلیابی دو صفحهٔ تصحیح روش روزمرهٔ متعادل سازی میدان، و این دقیقاً آنچیزی است که یک دستگاه تحلیلگر دوکاناله قابلحمل برای انجام آن ساخته شده است. با دستگاهی مانند بالانس-1a، یک تکنسین یک شتاب سنج را در هر بلبرینگ نصب میکند، یک دورسنج لیزری نوری را برای مرجع فاز نصب میکند، و مستقیم از طریق شش مرحله بالا عبور میکند — اجرای اولیه، دو اجرای آزمایشی، حل، تصحیح، تأیید — بدون منفک کردن دستگاه یا ارسال روتور به مغازهٔ تعادلیابی. زیرا کار انجام میشود in situ، در بلبرینگهای موجود دستگاه و در سرعت عملیاتی واقعی، نتیجه شرایط نصب واقعی را منعکس میکند — سختی بلبرینگ، انعطافپذیری بنیاد، بارهای حرارتی و فرآیند — که یک مغازهٔ کارگاهی دستگاه متعادل کننده نمیتواند بازتولید کند. سپس دستگاه عدم تعادل نهایی را بررسی میکند عدم تعادل باقیمانده در برابر درجهٔ ISO انتخاب شده قبل از امضای گزارش.
۶. مزایای تعادلیابی دو صفحهٔ تصحیح
- تصحیح کامل: هم عدم تعادل ایستایی و هم عدم تعادل جفتی را حذف میکند، تصویر کامل روتور سفتوسخت.
- ارتعاش را در تمام یاتاقانها کاهش میدهد: کل سیستم روتور را بهینهسازی میکند، نه تنها یک انتها.
- عمر اجزا را افزایش میدهد: ارتعاش پایینتر در هر دو تکیهگاه به معنی فرسایش کمتر یاتاقانها، درزها و میلاتصالها، و ریسک کمتر است برای خستگی cracking.
- استاندارد صنعتی: مورد نیاز بسیاری از سازندگان تجهیزات و برای روتورهای صلب در ISO 21940-11 (جانشین معاصری برای ISO 1940-1).
- برای اکثر ماشینها مناسب: مؤثر برای روتورهای صلب کارکن در زیر اولین سرعت بحرانیشان، که اکثریت قاطعی از تجهیزات صنعتی را پوشش میدهد.
7. موقعیت آن: تعادلسازی تکصفحهای، دوصفحهای و چندصفحهای
| روش | هواپیماها | اصلاح میکند | Typical rotor |
|---|---|---|---|
| تک صفحهای | 1 | فقط استاتیک | دیسکهای نازک، قرقرههای باریک، فنهای تک |
| دو هواپیما | 2 | ایستا + دوقطبی | اکثر روتورهای صلب صنعتی |
| Multi-plane | 3 or more | ایستا + دوقطبی + خمش مدال | روتورهای انعطافپذیر بالای سرعت بحرانی |
در مقایسه با کار تعادلسازی تکصفحهای، تعادلسازی دوصفحهای درگیرتر است و زمان بیشتری میبرد، اما برای هر چیزی غیر از باریکترین روتورهای نوع دیسک، کاهش ارتعاش بسیار بهتری فراهم میکند. از سوی دیگر، یک روتور انعطافپذیر در حال اجرا بالای یک یا بیشتر سرعتهای بحرانی ممکن است به سه یا بیشتر صفحه نیاز داشته باشد — به تعادلسازی چندصفحهای مراجعه کنید — اما برای تجهیزات صنعتی عمدهی دو صفحه کاملاً کافی است.
8. چالشهای معمول و راهحلها
صفحات تصحیح قابلدسترس نیست
چالش: در یک ماشین مونتاژشده، موقعیتهای صفحه ایدهآل ممکن است قابل دسترسی نباشد.
راه حل: از هر چیزی که در دسترس است استفاده کنید — مثل کوپلینگهای هاب، پرههای فن، فلنجهای خارجی — و بگذارید ضرایب دستگاه جذب کنند هندسه نامطلوبتر را، زیرا ماتریس بر روی ماشین واقعی اندازهگیری شده است.
پاسخ ضعیف وزن آزمایشی
چالش: اگر وزن آزمایشی به سختی خوانشها را تغییر دهد، ضرایب تأثیر نویزی میشوند و راهحل بیاعتبار میگردد.
راه حل: جرم آزمایشی بزرگتری استفاده کنید یا آن را به شعاع بیشتری منتقل کنید تا تأثیر آن بسیار بالاتر از حد نویز اندازهگیری قرار گیرد.
رفتار غیرخطی
چالش: rotors with شلشدگی مکانیکی, نرمی پا، یا کار نزدیک رزونانس ممکن است بهطور خطی به وزنها پاسخ ندهد — شرطی که روش فرض میکند.
راه حل: ابتدا خرابیهای مکانیکی را برطرف کنید (بستهای سفت را تنگ کنید، soft foot را درمان کنید) و، جایی که ممکن است، تعادل را دور از سرعتهای بحرانی انجام دهید. تأیید کنید که مشکل واقعاً عدمتعادل است و نه ناهمترازی تظاهر به آن.
