הבנת האקסצנטריות במכונות מסתובבות

הגדרה: מהי אקסצנטריות?

בהקשר של דינמיקת הרוטור, תִמהוֹנִיוּת מתייחס למרחק הרדיאלי או להסטה בין מרכז המסה של הרוטור (הנקרא גם מרכז הכובד) לבין המרכז הגיאומטרי שלו (המרכז האמיתי של צורתו או צירו). ברוטור מאוזן לחלוטין, שני מרכזים אלה יתאימו. עם זאת, עקב פגמים בייצור וצפיפות חומר לא אחידה, כמעט תמיד קיימת אקסצנטריות אינהרנטית מסוימת. כאשר רוטור אקסצנטרי מסתובב, מרכז המסה המוסטה מייצר כוח צנטריפוגלי, שהוא שורש הוויברציה עקב לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל.

הקשר הישיר בין אקסצנטריות לחוסר איזון

אקסצנטריות וחוסר איזון קשורים זה בזה באופן מהותי. חוסר איזון הוא *מדד* להשפעת האקסצנטריות במהירות נתונה, בעוד שאקסצנטריות היא *הסיבה הפיזיקלית*. כמות חוסר האיזון היא ביחס ישר למסת הרוטור ולאקסצנטריות שלו.

הנוסחה פשוטה:

חוסר איזון (U) = מסה (M) × אקסצנטריות (e)

קשר זה מדגיש מדוע אקסצנטריות כה קריטית. אפילו אקסצנטריות קטנה מאוד (רק כמה מיקרומטרים) על רוטור כבד ובעל מהירות גבוהה יכולה ליצור כוח חוסר איזון עצום, המוביל לרעידות חמורות ולבלאי מהיר של המיסבים.

סוגי אקסצנטריות

חשוב להבחין בין צורות שונות של אקסצנטריות לבין פגמים גיאומטריים קשורים:

1. אקסצנטריות המונית

זוהי האקסצנטריות האמיתית כפי שהוגדרה לעיל - ההיסט בין מרכז המסה למרכז הגיאומטרי. זהו הסוג שגורם לחוסר איזון והוא המטרה של כל הליכי האיזון. לא ניתן לראות או למדוד אותה ישירות באמצעות מחוון חוגה כאשר הרוטור נייח.

2. אקסצנטריות גיאומטרית (Runout)

זה מתייחס לסטייה של פני הרוטור ממעגל מושלם. זהו מדד למידת "העוגלות" של ציר או רוטור. זה ידוע גם בשם ריצה מכניתלדוגמה, יונת ציר עשויה להיות מעט אליפסה, או גלגלת עשויה להיות מעובדת מעט מחוץ למרכז על הציר. פגם מסוג זה *ניתן* למדוד באמצעות מחוון חוגה במהלך גלגול איטי. אמנם הוא אינו מייצג חוסר איזון מסה באופן ישיר, אך צורה גיאומטרית אקסצנטרית תורמת לעתים קרובות לחוסר איזון מסה.

3. ניתוק חשמלי

זה לא פגם פיזי אלא שגיאה במדידה המתרחשת עם גלאי קרבה ללא מגע. אם על פני הרוטור יש שינויים בחדירות המגנטית או במוליכות החשמלית, הגלאי יכול לתת קריאה שגויה המחקה ריצה גיאומטרית. יש לקחת בחשבון את ה"רעש" הזה במהלך בדיקה דינמית של הרוטור.

גורמים לאקסצנטריות

אקסצנטריות מסה מוחדרת לרוטורים באמצעים שונים:

• סבילות ייצור: אין תהליך ייצור מושלם. תמיד יהיו שגיאות קלות בעיבוד שבבי, ביציקה ובהרכבה.
• צפיפות חומר לא אחידה: תכלילים, חללים או נקבוביות בתוך יציקה או חישול פירושם שהחומר אינו הומוגני לחלוטין, מה שגורם למרכז המסה להזיז את עצמו.
• עיצוב אסימטרי: רכיבים כמו גלי ארכובה הם אסימטריים מטבעם.
• שגיאות הרכבה: גלגלת או מיסב שאינם ממורכזים בצורה מושלמת על הציר ייצרו מסה אקסצנטרית.
• עיוות תרמי: חימום או קירור לא אחידים יכולים לגרום לרוטור להתכופף, ובכך להזיז את מרכז המסה שלו באופן זמני. תופעה זו ידועה כווקטור תרמי.

כיצד מטפלים באקסצנטריות

מכיוון שאקסצנטריות מסה היא הגורם לחוסר איזון, היא מתוקנת באמצעות תהליך של מְאַזֵןעל ידי הוספה או הסרה של כמויות קטנות של משקל, טכנאי יוצר כוח מנוגד אשר למעשה מושך את קו המרכז של הרוטור בחזרה ליישור עם קו המרכז הגיאומטרי שלו, ובכך ממזער את הכוח הצנטריפוגלי נטו ואת הרטט הנובע מכך.

← חזרה לאינדקס הראשי