Mitä on roottorin tasapainotus? Kattava opas

Määritelmä: Tasapainottamisen ydinkäsite

Roottorin tasapainotus on systemaattinen prosessi, jolla parannetaan pyörivän kappaleen (roottorin) massajakaumaa sen varmistamiseksi, että efektiivinen massakeskiviiva on samassa linjassa sen todellisen geometrisen keskiviivan kanssa. Kun roottori on epätasapainossa, pyörimisen aikana syntyy keskipakovoimia, jotka johtavat liialliseen tärinään, meluun, laakerin käyttöiän lyhenemiseen ja mahdollisesti katastrofaalisiin rikkoutumiseen. Tasapainotuksen tavoitteena on minimoida nämä voimat lisäämällä tai poistamalla tarkkoja määriä painoa tietyistä kohdista, mikä vähentää tärinää hyväksyttävälle tasolle.

Miksi tasapainottaminen on kriittinen kunnossapitotehtävä?

Epätasapaino on yksi yleisimmistä värähtelyn lähteistä pyörivissä koneissa. Tarkkuustasapainotuksen suorittaminen ei ole pelkästään värähtelyn vähentämistä; se on kriittinen huoltotoimenpide, joka tarjoaa merkittäviä etuja:

• Pidempi laakerin käyttöikä: Epätasapainovoimat välittyvät suoraan laakereihin. Näiden voimien vähentäminen pidentää laakereiden käyttöikää merkittävästi.
• Parannettu koneen luotettavuus: Alhaisempi tärinä vähentää kaikkien koneen osien, kuten tiivisteiden, akselien ja rakenteellisten tukien, rasitusta, mikä johtaa vähentyneisiin rikkoutumiin.
• Parannettu turvallisuus: Korkeat tärinätasot voivat aiheuttaa komponenttien rikkoutumisen ja aiheuttaa merkittäviä turvallisuusriskejä henkilöstölle.
• Alennettu melutaso: Mekaaninen tärinä on ensisijainen teollisuusmelun lähde. Hyvin tasapainotettu kone käy paljon hiljaisemmin.
• Alhaisempi energiankulutus: Energia, joka muuten menisi hukkaan luomalla värähtelyä ja lämpöä, muuttuu hyödylliseksi työksi, mikä parantaa tehokkuutta.

Tasapainotustyypit: staattinen vs. dynaaminen

Tasapainotusmenetelmät luokitellaan niiden korjaaman epätasapainon tyypin perusteella. Kaksi päätyyppiä ovat staattinen ja dynaaminen tasapainotus.

Staattinen tasapainotus (yksitasoinen tasapainotus)

Staattinen epätasapaino tapahtuu, kun roottorin massakeskipiste on siirtynyt pyörimisakselistaan. Tämä visualisoidaan usein yhtenä "raskaana pisteenä". Staattinen tasapainotus korjaa tämän kohdistamalla yhden korjauspainon 180° vastakkaiseen suuntaan kuin raskas kohta. Sitä kutsutaan "staattiseksi", koska tämäntyyppinen epätasapaino voidaan havaita roottorin ollessa levossa (esimerkiksi veitsenterävalsseilla). Se sopii kapeille, kiekonmuotoisille roottoreille, kuten tuulettimille, hiomalaikoille ja vauhtipyörille, joiden pituuden ja halkaisijan suhde on pieni.

Dynaaminen tasapainotus (kaksitasoinen tasapainotus)

Dynaaminen epätasapaino on monimutkaisempi ilmiö, joka sisältää sekä staattisen epätasapainon että "parin" epätasapainon. Parin epätasapaino tapahtuu, kun roottorin vastakkaisissa päissä on kaksi yhtä suurta raskasta kohtaa 180° päässä toisistaan. Tämä luo keinuntaliikkeen eli momentin, joka voidaan havaita vain roottorin pyöriessä. Dynaaminen tasapainotus on tarpeen useimmille roottoreille, erityisesti niille, joiden pituus on suurempi kuin niiden halkaisija (kuten moottorin ankkurit, akselit ja turbiinit). Se vaatii korjausten tekemistä vähintään kahdessa eri tasossa roottorin pituudella sekä voiman että parin epätasapainon tasapainottamiseksi.

Tasapainotusmenettely: Näin se tehdään

Nykyaikainen tasapainotus suoritetaan tyypillisesti erikoislaitteilla ja systemaattisella lähestymistavalla, usein vaikutuskerroinmenetelmää käyttäen:

1. Alkuperäinen suoritus: Koneella mitataan olemassa olevan epätasapainon aiheuttama alkuperäinen värähtelyn amplitudi ja vaihekulma. Käytetään värähtelyanturia ja takometriä (vaihereferenssinä).
2. Koepainoajo: Tunnettu koepaino kiinnitetään väliaikaisesti roottoriin tunnettuun kulma-asentoon korjaustasossa.
3. Toinen juoksu: Kone käynnistetään uudelleen ja mitataan uusi värähtelyn amplitudi ja vaihe. Värähtelyn muutos (vektoriero) johtuu yksinomaan koepainosta.
4. Laskeminen: Tietämällä, miten koepaino vaikutti värähtelyyn, tasapainotuslaite laskee "vaikutuskertoimen". Tätä kerrointa käytetään sitten korjauspainon tarkan määrän ja tarkan kulman määrittämiseen, johon se on asetettava alkuperäisen epätasapainon korjaamiseksi.
5. Korjaus ja vahvistus: Koepaino poistetaan, laskettu pysyvä korjauspaino asennetaan ja suoritetaan viimeinen ajo sen varmistamiseksi, että tärinä on vähentynyt hyväksyttävälle tasolle. Kahden tason tasapainotuksessa tämä prosessi toistetaan toiselle tasolle.

Asiaankuuluvat standardit ja toleranssit

Hyväksyttävät tärinätasot eivät ole mielivaltaisia. Ne määritellään kansainvälisissä standardeissa, erityisesti ISO 21940 sarja (joka korvasi vanhemman ISO 1940 -standardin). Nämä standardit määrittelevät "tasapainolaatuluokat" (esim. G 6.3, G 2.5, G 1.0) eri koneluokille. Pienempi G-luku osoittaa tiukempaa toleranssia. Näitä luokkia käytetään laskemaan tietyn roottorin suurin sallittu jäännösepätasapaino sen massan ja käyttönopeuden perusteella varmistaen, että se täyttää käyttövaatimukset.

← Takaisin päähakemistoon