ابزار مهندسی رایگان
محاسبه‌گر وزن آزمایشی برای بالانس روتور
جرم وزنه آزمایشی توصیه شده برای بالانس روتور تک صفحهای را محاسبه کنید. جرم روتور، سرعت، شعاع اصلاح، سختی تکیه‌گاه و شدت ارتعاش را در نظر بگیرید.
نتایج
فرمول وزن آزمایشی
جرم وزنه آزمایشی با استفاده از یک فرمول مهندسی کاربردی که شرایط تکیه‌گاه و شدت ارتعاش را در نظر می‌گیرد، محاسبه میشود:
- Mt — جرم وزنه آزمایشی (گرم)
- Mr — جرم روتور (g) — بر حسب kg وارد میشود و به‌صورت داخلی به گرم تبدیل میشود
- Ksupp — ضریب سختی تکیه‌گاه (0.5-5.0)
- Kvib — ضریب سطح ارتعاش (0.5–3.0) — از ارتعاش اندازه‌گیری‌شده بر حسب mm/s به دست می‌آید
- Rt — شعاع نصب وزنه آزمایشی (cm) — بر حسب mm وارد میشود و به‌صورت داخلی به cm تبدیل میشود
- N — سرعت روتور (RPM)
ضریب سختی تکیه‌گاه (Ksupp)
این ضریب چگونگی تأثیر ساختار تکیه‌گاه ماشین بر پاسخ ارتعاش به عدم تعادل را توضیح می‌دهد:
| Ksupp | نوع پشتیبانی | توضیحات |
|---|---|---|
| 5.0 | خیلی سفت و سخت | بلوک بتنی عظیم، سازه فولادی صلب. ارتعاش با عدم تعادل به‌سختی تغییر میکند — نیاز به سنگین‌تر وزن آزمایشی (Ksupp بالا). |
| 4.0 | صلب | فونداسیون بتنی، پایه محکم. معمول برای پمپ‌ها و کمپرسورهای بزرگ. |
| ۲.۰–۳.۰ | متوسط | پایه استاندارد صنعتی، صفحه پایه روی بتن. رایج‌ترین حالت برای فن‌ها، موتورها و ماشین‌آلات عمومی. |
| 1.0 | انعطاف‌پذیر | پایه‌های فنری، جداکننده‌های لاستیکی. دستگاه آزادانه می‌لرزد — سبک‌تر وزن آزمایشی کافی (Ksupp پایین). |
| 0.5 | بسیار انعطاف‌پذیر | پایه معلق، جداکننده‌های نرم، جیگ/گهواره متعادل‌کننده. حداکثر پاسخ ارتعاش - سبک‌ترین وزن آزمایشی. |
قاعده کلی: تکیه‌گاه‌های سفت و سخت (Ksupp = 4-5) ارتعاش را “جذب” می‌کنند، بنابراین برای ایجاد تغییر قابل اندازهگیری به وزنه آزمایشی سنگین‌تری نیاز دارید. تکیه‌گاه‌های انعطاف‌پذیر (Ksupp = 0.5-1) پاسخ را تقویت می‌کنند، بنابراین وزنه آزمایشی سبک‌تری جواب می‌دهد.
ضریب سطح ارتعاش (Kvib)
این ضریب، شدت ارتعاش فعلی دستگاه را قبل از بالانس نشان می‌دهد:
| Kvib | سطح ارتعاش | وضعیت |
|---|---|---|
| 1 | کم (<2 میلی‌متر بر ثانیه) | دستگاه به نرمی کار میکند. فقط تنظیم دقیق. وزنه آزمایشی سبک‌تر - در غیر این صورت ممکن است سیگنال عدم تعادل موجود را تحت تأثیر قرار دهد. |
| 2 | متوسط (۲ تا ۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه) | لرزش قابل توجه. کار متعادل‌سازی استاندارد. |
| 3 | بالا (۴.۵-۷.۱ میلی‌متر بر ثانیه) | مشکل عدم تعادل واضح. سناریوی معمول بالانس میدانی. انتخاب پیش‌فرض. |
| 5 | زیاد (۷.۱–۱۱ میلی‌متر بر ثانیه) | عدم تعادل قابل توجه. بالانس فوری لازم است. وزنه آزمایشی بزرگتر قابل قبول است — ارتعاش از قبل زیاد است. |
| 8 | خیلی زیاد (> 11 میلی‌متر بر ثانیه) | سطح خطرناک. عدم تعادل زیاد. وزنه آزمایشی سنگین‌تر برای اطمینان از تغییر بردار قابل اندازهگیری قابل قبول است. |
چرا این فرمول کار میکند؟
فرمول Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) اصول فیزیک را در بر می‌گیرد:
- روتورهای سنگین‌تر به وزنههای آزمایشی سنگین‌تری نیاز دارند (رابطه خطی با Mr)
- سرعت‌های بالاتر نیروی گریز از مرکز بیشتری به ازای هر گرم تولید میکند، بنابراین به وزنه آزمایشی کمتری نیاز است (عکس مجذور N)
- شعاع بزرگتر یعنی گشتاور بیشتر در هر گرم، بنابراین وزن کمتری مورد نیاز است (معکوس Rt)
- تکیه‌گاه‌های سفت‌تر برای ایجاد تغییر ارتعاش قابل تشخیص به وزن بیشتری نیاز است (Ksupp بالاتر = ۴-۵)
- تکیه‌گاه‌های انعطاف‌پذیر پاسخ را تقویت می‌کنند، بنابراین به وزن کمتری نیاز است (Ksupp کمتر = 0.5-1)
- ارتعاش موجود بالاتر به معنای عدم تعادل موجود بزرگتر است - به تناسب وزن آزمایشی بزرگتر (Kvib بالاتر)
مثال عملی
با توجه به: Mr = 111 kg = 111,000 g, N = 1111 RPM, Rt = 111 mm = 11.1 cm, Ksupp = 1.0، ارتعاش = 11 mm/s → Kvib = 1.5
مرحله ۱: ضریب سرعت: (N/100)² = (1111/100)² = 11.11² = 123.43
مرحله ۲: مخرج: Rt(cm) × (N/100)² = 11.1 × 123.43 = 1,370.1
مرحله ۳: صورت کسر: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111,000 × 1.0 × 1.5 = 166,500
مرحله ۴: Mt = 166,500 / 1,370.1 = ۱۲۱.۵ گرم
نتیجه: تقریباً استفاده کنید ۱۲۲ گرم وزنه آزمایشی در شعاع ۱۱۱ میلی‌متر.
⚠️ نکته ایمنی: وزنه آزمایشی بیش از حد سنگین میتواند باعث لرزش شدید و خطرناک شود. اگر وزنه محاسبه شده خیلی بزرگ به نظر می‌رسد، با نصف آن شروع کنید و به تدریج آن را افزایش دهید. همیشه مطمئن شوید که وزنه آزمایشی محکم وصل شده است و در حین چرخش جدا نمیشود.
مقایسه با روش ISO 21940
رویکرد کلاسیک ISO از تراز درجه G برای محاسبه عدم تعادل مجاز استفاده میکند، سپس 5-10% را به عنوان وزن آزمایشی در نظر می‌گیرد. این فرمول Vibromera یک میانبر میدانی کاربردی است که نتایج مشابهی را ارائه می‌دهد، در حالی که مستقیماً شرایط دنیای واقعی (سختی تکیه‌گاه و سطح ارتعاش فعلی) را که روش ISO ایدهآل فرض میکند، در نظر می‌گیرد.
وزنه آزمایشی (که وزنه آزمون یا وزنه کالیبراسیون نیز نامیده میشود) جرمی معلوم است که هنگام اجرای آزمایشی بالانس تک‌صفحه‌ای، به‌طور موقت در شعاعی مشخص به روتور متصل میشود. دستگاه بالانس با اندازهگیری تغییر ارتعاش ناشی از وزنه آزمایشی، جرم و زاویه صحیح وزنه اصلاحی دائمی را محاسبه میکند.
وزنه آزمایشی پس از اجرای اندازهگیری برداشته میشود و وزنه اصلاحی محاسبه‌شده جای آن را می‌گیرد.
Ksupp تأثیر سازه تکیه‌گاهی ماشین بر حساسیت ارتعاش به نابالانسی را در نظر می‌گیرد:
- Ksupp = 5 (بسیار صلب) — فونداسیون‌های بتنی حجیم، پایه‌های سنگین. این تکیه‌گاه‌ها نیروهای نابالانسی را “جذب” می‌کنند، بنابراین برای ایجاد تغییر قابل‌اندازه‌گیری در ارتعاش، به وزنه آزمایشی سنگین‌تر نیاز دارید.
- Ksupp = 2–3 (متوسط) — تکیه‌گاه‌های متداول صنعتی. رایج‌ترین حالت.
- Ksupp = 0.5–1 (انعطاف‌پذیر) — جداگرهای فنری، تکیه‌گاه‌های لاستیکی، گهواره‌های بالانس. ماشین آزادانه ارتعاش میکند، بنابراین حتی یک وزنه آزمایشی کوچک نیز پاسخ واضحی ایجاد میکند.
Ksupp بالاتر → وزنه آزمایشی سنگین‌تر. Ksupp پایین‌تر → وزنه آزمایشی سبک‌تر.
Kvib شدت فعلی ارتعاش پیش از بالانس را نشان می‌دهد:
- ارتعاش کم (Kvib=1) — ماشین از قبل نسبتاً روان کار میکند. چون سیگنال موجود ضعیف است، به وزنه آزمایشی کوچک‌تری نیاز است — نمی‌خواهید وزنه آزمایشی غالب شود.
- ارتعاش زیاد (Kvib=5–8) — نابالانسی زیادی وجود دارد. وزنه آزمایشی بزرگتر قابل‌قبول است، زیرا ماشین از قبل به‌شدت ارتعاش میکند. وزنه آزمایشی باید نسبت به ارتعاش موجود، تغییری محسوس ایجاد کند.
نیروی گریز از مرکز ناشی از نابالانسی با مربع سرعت افزایش می‌یابد: F = m×r×ω². در سرعت‌های بالاتر، حتی جرم کوچکی نیز نیروی بزرگی ایجاد میکند. بنابراین، در RPM بالا، وزنه آزمایشی میتواند به همان نسبت کوچک‌تر باشد.
ضریب (N/100)² سرعت را نرمال میکند تا فرمول نتیجه را مستقیماً بر حسب گرم بدهد. در 1000 RPM، (N/100)² = 100. در 3000 RPM، (N/100)² = 900 — در نتیجه به وزنه آزمایشی با جرم 9× کمتر نیاز است.
وزنه آزمایشی را در صفحه اصلاح (موقعیت محوری نصب وزنههای دائمی) و در بیشترین شعاع در دسترس قرار دهید تا جرم موردنیاز به حداقل برسد. روشهای رایج اتصال:
- بولت/پیچ — مطمئن‌ترین روش؛ اگر سوراخهای رزوه‌شده موجود است، از آن‌ها استفاده کنید
- وزنه مغناطیسی — روشی سریع برای روتورهای فولادی، محدود به سرعت‌های پایین
- نوار چسب — موقت، فقط برای کاربردهای کم‌سرعت
- بست شیلنگ + بولت‌ها — برای شفت‌های بدون سوراخ
همیشه بررسی کنید که وزنه آزمایشی در سرعت کار نتواند جدا شود!
روشهای شرح داده‌شده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شده‌اند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابل‌حمل برای بالانس کردن روتور در محل است.
ابزارها و نرم‌افزارهای حرفه‌ای بالانس میدانی. با دستگاه‌های سری Balanset، انطباق با استاندارد ISO 21940-11 را در محل انجام دهید. در بیش از 50 کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیان‌گذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فن‌های صنعتی، سنگ‌شکن‌ها، سانتریفیوژها، شفت‌ها و اسپیندل‌ها. دستگاه‌های Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آن‌ها به‌عنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و به‌تنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه به‌عنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همین‌جا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تک‌صفحه‌ای و دوصفحه‌ای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرم‌افزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.
