Pyörivien koneiden epätasapainon ymmärtäminen

Määritelmä: Mitä on epätasapaino?

Epätasapaino (käytetään usein synonyymeinä epätasapainon kanssa) on roottorin tila, jossa massakeskipiste (tai painopiste) ei ole linjassa pyörimiskeskipisteen kanssa. Tämä siirtymä, joka tunnetaan nimellä eksentrisyys, tarkoittaa, että massa ei ole jakautunut tasaisesti pyörimisakselin ympäri. Kun roottori pyörii, tämä epätasainen massan jakautuminen luo keskipakoisvoiman, joka vetää roottoria poispäin keskipisteestään ja saa koko koneen värähtelemään. Epätasapaino on yleisin värähtelyn lähde pyörivissä koneissa.

Epätasapainon klassinen tunnusmerkki

Epätasapainolla on hyvin selkeä ja tunnistettava värähtelykuva, minkä ansiosta se on suhteellisen helppo diagnosoida:

• Taajuus: Värähtely tapahtuu täsmälleen 1x pyörimisnopeus roottorin. Jos kone kiihtyy tai hidastuu, värähtelyn taajuus seuraa sitä täydellisesti.
• Suunta: Tärinä on pääasiassa säteittäinen suunta (vaakasuora ja pystysuora). Aksiaalista (työntö)värähtelyä esiintyy tyypillisesti hyvin vähän.
• Amplitudi: Värähtelyn amplitudi on verrannollinen pyörimisnopeuden neliöön. Jos nopeus kaksinkertaistetaan, epätasapainovoima (ja siitä johtuva värähtely) nelinkertaistuu.
• Vaihe: Vaihe-epätasapainon mittaus on tyypillisesti vakaa ja toistettavissa.

Epätasapainon tyypit

Epätasapaino voidaan luokitella kolmeen päätyyppiin:

1. Staattinen epätasapaino

Tunnetaan myös nimellä "voimaepätasapaino", ja tämä on yksinkertaisin tyyppi. Se tapahtuu, kun massa jakautuu epätasaisesti yhteen tasoon, kuten yksi raskas kohta ohuella levyllä. Sitä kutsutaan "staattiseksi", koska se voidaan havaita roottorin ollessa levossa; jos se asetetaan kitkattomille veitsen reunoille, roottori pyörii, kunnes raskas kohta on pohjalla. Se voidaan korjata yhdellä painolla, joka asetetaan 180° vastakkaiseen kulmaan raskasta kohtaa nähden.

2. Pariskunnan epätasapaino

Tämä tapahtuu, kun roottorin vastakkaisissa päissä on kaksi yhtä suurta painopistettä, jotka sijaitsevat 180° kulmassa toisistaan. Tämä luo "pari"- eli keinuntaliikkeen, joka yrittää kiertää roottoria pääty yli pään. Roottori, jossa on puhdas pari-epätasapaino, on staattisesti tasapainotettu (se ei pyöri veitsenterillä), mutta se värähtelee voimakkaasti pyöriessään. Se vaatii kaksi korjauspainoa kahdessa erillisessä tasossa keinuntaliikkeen vastustamiseksi.

3. Dynaaminen epätasapaino

Tämä on yleisin oikeissa koneissa esiintyvä ongelma. Se on sekä staattisen että kytkimen epätasapainon yhdistelmä. Dynaamisen epätasapainon korjaaminen edellyttää massakorjausten tekemistä vähintään kahdessa eri tasossa roottoria pitkin, prosessia, joka tunnetaan nimellä dynaaminen tasapainotus.

Yleisiä epätasapainon syitä

Epätasapainoa voi olla jo valmistuksen aikana tai se voi kehittyä käytön aikana. Yleisiä syitä ovat:

• Valmistuksen epätäydellisyydet: Valukappaleiden huokoisuus, epätasainen materiaalitiheys ja työstötoleranssit.
• Kokoonpanovirheet: Väärin asennetut komponentit, epätasaisesti kiristetyt pultit tai väärin kohdistetut kiilat.
• Kuluminen: Epätasainen eroosio, korroosio tai kuluminen puhaltimen lapoissa tai pumpun juoksupyörissä.
• Materiaalin kertyminen: Lian, pölyn tai tuotteen kertyminen tuulettimien, puhaltimien ja sentrifugien roottoreille.
• Komponentin vika: Heittynyt vastapaino tai katkennut terä aiheuttavat välittömästi vakavan epätasapainon.

Miksi epätasapainon korjaaminen on kriittistä

Koneen käyminen merkittävällä epätasapainolla on haitallista sen terveydelle. Jatkuva syklinen voima aiheuttaa:

• Ennenaikainen laakerivika: Laakerit altistuvat suurille dynaamisille kuormille, mikä johtaa nopeaan kulumiseen.
• Väsymys ja halkeilu: Tärinä aiheuttaa väsymisjännitystä akselille, perustukselle ja muille komponenteille.
• Alentunut tehokkuus: Energiaa hukkaantuu värähtelyn ja lämmön muodossa hyödyllisen työn tekemisen sijaan.
• Turvallisuusriskit: Vakava epätasapaino voi johtaa katastrofaaliseen vikaantumiseen.

Epätasapaino korjataan systemaattisella tasapainotuksella, joka on yksi tehokkaimmista tavoista parantaa koneiden luotettavuutta.

← Takaisin päähakemistoon