הוראות איזון פיר דינמי: סטטי לעומת דינמי, נוהל שטח ודירוגי ISO 21940

מהו איזון דינמי?

לכל חלק מסתובב - מרוטור של מקדחת חיתוך במשקל 200 ק"ג ועד לציר של מקדחת שיניים במשקל 5 גרם - יש חוסר איזון שיורי מסוים. סבולות ייצור, חוסר עקביות בחומרים, קורוזיה ומשקעים מצטברים מזיזים את מרכז המסה הרחק מציר הסיבוב הגיאומטרי. התוצאה היא כוח צנטריפוגלי שגדל בריבוע המהירות: כפול הסל"ד והכוח גדל פי ארבעה.

רוטור שמסתובב במהירות של 3,000 סל"ד עם 10 גרם בלבד של חוסר איזון ברדיוס של 150 מ"מ מייצר כ-150 ניוטון של כוח סיבוב - מספיק כדי להרוס מיסבים תוך שבועות. איזון דינמי מפחית כוח זה לרמה שנקבעה בתקנים בינלאומיים (ISO 21940‑11, לשעבר ISO 1940), מאריך את חיי המיסב מחודשים לשנים ומקצר את זמן ההשבתה הקשור לרעידות.

איזון סטטי לעומת איזון דינמי

מטוס יחיד

איזון סטטי

מרכז הכובד של הרוטור מוטה מציר הסיבוב ב מישור אחד. כאשר מונחים על תומכים בעלי להב סכין, הצד הכבד מתגלגל לתחתית - ניתן לזהות זאת מבלי להסתובב.

תיקון: הוספה או הסרה של מסה בזווית אחת מול הנקודה הכבדה. מישור תיקון אחד מספיק.

חל על: חלקים צרים דמויי דיסקה שבהם L/D נמוך מכ-0.5 - גלגלי תנופה, אבני השחזה, מאיצים חד-דיסקיים, להבי מסור, דיסקי בלם.

שני מטוסים

איזון דינמי

שני קיזוזי מסה (או יותר) יושבים בפנים מטוסים שונים לאורך הרוטור. הם עשויים לבטל זה את זה באופן סטטי - הרוטור יושב במקום על קצוות הסכין - אך ליצור זוג נדנדה בעת סיבוב. לא ניתן לזהות או לתקן את הזוג הזה ללא סיבוב.

תיקון: שתי משקולות מפצות בשני מישורים נפרדים. המכשיר מחשב מסה וזווית עבור כל מישור ממטריצת מקדם ההשפעה.

חל על: רוטורים מוארכים - צירים, מאווררים עם אימפלרים רחבים, רוטורים של משטח חיתוך, גלילים, אימפלרים של משאבה רב-שלבית, טורבינות.

ארבעה סוגים של חוסר איזון

תקן ISO 21940‑11 מבחין בארבעה דפוסי חוסר איזון בסיסיים. הבנת איזו מהם דומיננטית עוזרת לבחור את אסטרטגיית האיזון הנכונה.

בפועל, כמעט לכל רוטור שנתקלים בו בשטח יש חוסר איזון דינמי - שילוב של כוח ורכיבי צמד. זו הסיבה שאיזון דו-מישורי הוא הליך ברירת המחדל עבור כל רוטור שאינו דיסק דק.

מתי להשתמש באיזון חד-מישורי לעומת איזון דו-מישורי

הגורם המכריע הוא הרוטור יחס גיאומטריה L/D (אורך צירי לקוטר חיצוני) בשילוב עם מהירות הפעולה שלו.

דירוגי איכות איזון ISO 21940‑11

תקן ISO 21940‑11 (היורש של ISO 1940‑1) מקצה לכל סוג של מכונות מסתובבות איכות איזון בדרגה G, המוגדר כמהירות המרבית המותרת של מרכז הכובד של הרוטור במ"מ/שנייה. חוסר האיזון הספציפי השיורי המותר e_לְכָל (בגרם·מ"מ/ק"ג) נגזר מהדירוג ומהירות הפעולה:

דוגמה מעשית: רוטור מאוורר

רוטור של מאוורר צנטריפוגלי שוקל 80 ק"ג, פועל ב-1,450 סל"ד, ורדיוס התיקון הוא 250 מ"מ. דרגה נדרשת: G 6.3.

תקנים קשורים: תקן ISO 21940‑11 (רוטורים קשיחים), תקן ISO 21940‑12 (רוטורים גמישים), תקן ISO 10816‑3 (מגבלות עוצמת הרעידות), תקן ISO 1940 (קודם מדור קודם).

הליך איזון שדות בן שבעה שלבים

זוהי שיטת מקדם ההשפעה לאיזון שדה דו-מישורי, המיושמת באמצעות מכשיר נייד כגון באלאנסט-1א. אותה לוגיקה עובדת עם כל מנתח איזון דו-ערוצי.

1

הכן את הרוטור והרכבת החיישנים

נקו את בתי המיסב מלכלוך ושומן - החיישנים חייבים להיות צמודים למשטח המתכת. הרכיבו את חיישן הרטט 1 על בית המיסב הקרוב ביותר ל... מטוס 1 (בדרך כלל בצד ההינע). התקן חיישן 2 ליד מטוס 2 (הצד שאינו מניע). חבר סרט מחזיר אור לציר של מד הלייזר. חבר את כל הכבלים ליחידת המדידה.

2

מדידת רטט ראשוני (הפעלה 0)

In the software, open the balancing wizard — F3 - Two-plane (או F7 - Balancing) — and start on the Run 0 - Initial tab. Start the rotor and bring it to stable operating speed. The instrument measures vibration amplitude (mm/s) and phase angle (°) at both sensors simultaneously. This is the קו הבסיס — "מחלת" הרוטור לפני הטיפול. רשום את הערכים ועצור את המכונה.

טיפ לשטח: יש להמתין לפחות 10-15 שניות לאחר שהסל"ד מתייצב לפני הרישום. שינויים תרמיים וזרמי אוויר שוקעים בשניות הראשונות.

3

התקנת משקולת ניסיון במישור 1 (הפעלה 1)

עצור את הרוטור. חבר משקל ניסיון of known mass at an arbitrary angular position in Plane 1. Mark this position clearly — it becomes your 0° reference for angle measurement later. Enter the trial weight Mass, g ו Radius, mm in the software's Trial weight group — without the mass entered, the program can only report the correction as a percentage of the trial weight. Switch to the Run 1 - Trial Pl.1 tab, restart the rotor and record vibration at both sensors. The instrument now knows how the rotor's vibration field changes when mass is added in Plane 1.

Field tip: Use a bolt with a washer clamped to the rotor rim, or a hose clamp with a nut for quick attachment. The trial weight should produce a measurable vibration change (20–30% amplitude change or 20–30° phase shift at either sensor).

⚖

כמה צריכה לשקול משקולת הניסיון? השתמש בנוסחה האמפירית: Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) איפה מ'_r = rotor mass (g), K_support = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), K_רעידה = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), R_t = רדיוס התקנה (ס"מ), N = סל"ד. או השתמשו ב מחשבון משקל ניסיון מקוון — הזינו את פרמטרי הרוטור שלכם וקבלו את המסה המומלצת באופן מיידי.

4

הזזת משקולת ניסיון למישור 2 (ריצה 2)

Stop the rotor. Remove the trial weight from Plane 1. Attach the same trial weight (or one of similar known mass) at an arbitrary position in Plane 2. Mark this second reference point. Switch to the Run 2 - Trial Pl.2 tab, restart and record vibration at both sensors. Now the instrument has the complete influence coefficient matrix — four complex coefficients linking unbalance in either plane to vibration at either sensor.

טיפ לשטח: אם אתם משתמשים במסת משקולת ניסיון שונה במישור 2, הזינו את הערך הנכון בתוכנה - החישובים יתאימו אוטומטית.

5

חישוב משקלי תיקון

The instrument solves the influence coefficient equations and displays the Correction mass (g) ו Angle (°) for Plane 1 and Plane 2. The angle is measured from the trial weight position in the direction of rotor rotation. In the Correction method group you choose Add mass (weld or bolt a counterweight) or Remove mass (drill or grind material). The displayed angle is always the angle you actually work at: with Remove mass selected the software has already added 180° to the computed angle, so drill or remove exactly where it indicates — do not add another 180°.

6

התקן משקולות תיקון

Remove the trial weight from Plane 2. Fabricate or select correction weights matching the calculated masses. Install each correction weight at the same radius as the trial weight — the calculated mass is valid only at that radius. If you must use a different radius, enter both radii in the software so it recalculates the mass. Measure the angle from the trial weight reference mark in the direction of rotation. Attach the correction weights firmly — welding, hose clamps, set‑screw weights, or bolts depending on the machine type and speed.

Field tip: If you cannot place a weight at the exact angle (e.g. only bolt holes available), use the Weight Installing Method setting — Free positions, Fixed positions, Circular groove, or Drill. With Fixed positions the instrument decomposes the correction vector into two components at the nearest available positions.

7

אימות יתרה (הפעלת בדיקה)

Restart the rotor and record the final vibration. Compare against the initial baseline and against the ISO 21940‑11 tolerance for your machine class — enter the tolerance in the Balancing tolerance, g*mm field, or press the ISO 1940... button to calculate it from the G‑grade, rotor mass, and RPM (divide the g·mm result by the correction radius to get grams). If vibration is within specification, you are done. If not, the instrument can perform a ריצת קיזוז on the Run T - Trim tab — it uses the existing influence coefficients to calculate a small additional correction without new trial weights.

טיפ לשטח: ריצת חיתוך אחת מספיקה בדרך כלל. אם אתם זקוקים ליותר משני חיתוכים, משהו השתנה בין הריצות - בדקו משקלים רופפים, צמיחה תרמית או שינויים במהירות.

חישוב משקל ניסיון

The trial weight must be heavy enough to produce a noticeable vibration change, but light enough not to overload bearings or create a dangerous condition. The standard empirical formula accounts for rotor mass, correction radius, operating speed, support stiffness, and the measured vibration level:

לא רוצים לעשות את החישובים ידנית? השתמשו ב מחשבון משקל ניסיון מקוון ↗ — הזינו את פרמטרי הרוטור, סוג התמיכה ורמת הרטט, וקבלו את המסה המומלצת באופן מיידי.

Worked Examples (K_support = 3, K_רעידה = 1.0)

Values shown assume K_support = 3 (standard bearing pedestals) and K_רעידה = 1.0 (normal vibration of 5–10 mm/s); scale accordingly for other support and vibration conditions.

מדידת זווית תיקון

מכשיר האיזון מפיק שני מספרים לכל מישור: מסה (כמה משקל) ו זָוִית (היכן למקם אותו). הזווית תמיד מתייחסת למיקום משקולת הניסיון.

כיצד למדוד את הזווית

• נקודת ייחוס (0°): המיקום הזוויתי שבו הנחת את משקולת הניסיון. סמן אותו בבירור על הרוטור לפני ריצת הניסיון.
• כיוון מדידה: תמיד בכיוון סיבוב הרוטור.
• קריאת הזווית: the result window shows the Correction mass ו זווית for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
• אם מסירים מסה: select Remove mass in the Correction method group — the software adds 180° to the computed angle automatically, so drill or grind exactly at the displayed angle.

פיצול משקלים למיקומים קבועים

When the rotor has pre‑drilled holes or fixed mounting positions (e.g. fan blade bolts), you may not be able to place a weight at the exact calculated angle. In the Balanset‑1A software this is handled by the Weight Installing Method setting, which offers four modes: משרות פנויות, עמדות קבועות, חריץ עגול, ו Drill (material removal, with drilling-depth calculation). With Fixed positions you enter the angles of the two nearest available positions, and the software decomposes the single correction vector into two smaller weights at those positions. The combined effect matches the original vector.

מישורי תיקון ומיקום חיישנים

מישור התיקון הוא המיקום הצירי על הרוטור שבו מוסיפים או מסירים מסה. החיישן מודד רעידות במיסב הקרוב ביותר. כמה כללים מרכזיים:

• החיישן מותקן על בית המיסב — קרוב ככל האפשר לקו המרכז של המיסב, בכיוון הרדיאלי (עדיף אופקי).
• מישור 1 מתאים לחיישן 1, מישור 2 לחיישן 2. שמרו על מספור עקבי או שהתוכנה תחליף מישורי תיקון.
• מקסום הפרדת מישורים: ככל ששני מישורי התיקון רחוקים יותר זה מזה, כך רזולוציית הזוג טובה יותר. המרחק המעשי המינימלי הוא ⅓ ממוט התנועה.
• בחר עמדות נגישות: מישור התיקון חייב להיות מיקום שבו ניתן לחבר פיזית משקולות - קצה אוגן, מעגל בורג, חישוק או משטח ריתוך.

בתמונה למעלה, רוטור של משטח חיתוך מוכן לאיזון דו-מישורי. סמנים כחולים 1 ו-2 מציינים את מיקומי החיישנים על בתי המיסבים. סמנים אדומים 1 ו-2 מראים את מישורי התיקון - במקרה זה, הקצוות המאוגנים של גוף הרוטור, שם יולחמו המשקולות.

רוטור קנטיליבר (מעל תלוי)

רוטורים קנטיליבריים - אימפלרים של מאוורר, גלגלי תנופה המותקנים מחוץ לטווח המיסבים, אימפלרים של משאבה - דורשים פריסת חיישן ומישור שונה. שני מישורי התיקון נמצאים באותו צד של המיסבים, ומיקום החיישן חייב להתחשב בחוסר האיזון של צמד הגברת המסה התלוי.

יישומים לפי סוג מכונה

שיטות חיבור משקל

טעויות נפוצות באיזון שדה

דוח שטח: איזון רוטור משטח הדשא

איזון דינמי דו-מישורי של מאוורר

מאווררים תעשייתיים - צנטריפוגליים, ציריים ומאווררים מעורבים - הם בין הרוטורים הנפוצים ביותר המאוזנים בתחום. ההליך שלהלן מסביר כיצד לבצע עבודה דו-מישורית אמיתית על מאוורר רדיאלי באמצעות Balanset-1A.

קביעת המישורים והתקנת החיישנים

יש לנקות את המשטחים להתקנת החיישן מלכלוך ושמן. החיישנים חייבים להתאים היטב למשטח המתכת של בית המיסב - לעולם אין להרכיב אותם על כיסויים, מגנים או לוחות מתכת שאינם נתמכים.

• חיישן 1 (אדום): התקן קרוב יותר לחזית המאוורר (צד מישור 1).
• חיישן 2 (ירוק): התקן קרוב יותר לחלק האחורי של המאוורר (צד מישור 2).
• מישור 1 (אזור אדום): מישור תיקון על דיסק האימפלר, קרוב יותר לחזית.
• מישור 2 (אזור ירוק): מישור תיקון קרוב יותר לצלחת האחורית או לרכזת.

חברו את שני חיישני הרטט ואת מד הסל"ד של הלייזר ל-Balanset‑1A. חברו סרט מחזיר אור לציר או לציר לצורך ייחוס סל"ד.

תהליך איזון

הפעל את המאוורר ובצע מדידות רטט ראשוניות (הפעלה 0). התקן משקולת ניסיון בעלת מסה ידועה על מישור 1 בנקודה שרירותית, הפעל את המאוורר ורשום את שינוי הרטט (הפעלה 1). העבר את משקולת הניסיון למישור 2 בנקודה שרירותית, הפעל שוב את המאוורר ורשום (הפעלה 2). תוכנת Balanset‑1A משתמשת בכל שלוש המדידות כדי לחשב את המסה והזווית לתיקון עבור כל מישור.

מדידת זווית למשקולות תיקון מאוורר

הזווית נמדדת ממיקום משקולת הניסיון בכיוון סיבוב המאוורר - בדיוק כפי שמתואר ב מדידת זווית תיקון סעיף לעיל. סמן היכן הונחה משקולת הניסיון (יחוס 0°), לאחר מכן ספר את הזווית המצוינת לאורך כיוון הסיבוב כדי למצוא את מיקום משקולת התיקון.

בהתבסס על הזוויות והמסה שחושבו על ידי התוכנה, התקן את משקולות התיקון על מישור 1 ומישור 2. הפעל את המאוורר שוב וודא שהרעידות ירדו לרמה מקובלת לכל תקן ISO 21940‑11 (בדרך כלל G 6.3 עבור מאווררים לשימוש כללי). אם הרטט השיורי עדיין מעל היעד, בצע ריצת כוונון אחת.

שאלות נפוצות

ציוד לאיזון שדה

באלאנסט-1א הוא מכשיר נייד דו-ערוצי המטפל באיזון דינמי במישור יחיד ובמישור דו-מישורי, בנוסף לניתוח רעידות (מהירות כוללת, ספקטרום, צורת גל). הוא מגיע כערכה שלמה:

• 2x חיישני רעידות MEMS (אקסלרומטרים מבוססי ADXL335) עם תושבות מגנטיות
• טכומטר לייזר (חיישן סל"ד ללא מגע) עם סרט מחזיר אור
• יחידת מדידה עם USB (מתחברת לכל מחשב נייד עם מערכת הפעלה Windows)
• תוכנה: אשף איזון, מד רעידות, מנתח ספקטרום
• תיק נשיאה עם כל הכבלים והאביזרים

RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ±1°. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.