הבנת איזון סטטי (איזון במישור יחיד)
איזון סטטי היא הצורה הפשוטה ביותר של רוטור איזון. זה מתקן חוסר איזון סטטי — מצב שבו רוטור‘מרכז המסה שלו מוסט מציר הסיבוב שלו, ויוצר “נקודה כבדה” אחת. מאחר שאותה נקודה כבדה נחשפת בהשפעת כוח הכבידה בלבד, אפשר עקרונית לבצע את התיקון כשהרוטור במנוחה: הנח רוטור עם חוסר איזון סטטי טהור חוסר איזון על משטח ללא חיכוך, כגון להבי סכין, והוא יתגלגל עד שהנקודה הכבדה תתייצב בתחתית. התיקון מתבצע ב- מישור יחיד — משקולת תיקון אחת המותקנת ב-180° מול הנקודה הכבדה כדי להחזיר את מרכז המסה אל מרכז הסיבוב. הפשטות החד-מישורית הזאת היא יתרונה הגדול של השיטה, וכפי שנראה, גם המגבלה המגדירה שלה.
1. חוסר איזון סטטי לעומת חוסר איזון דינמי
חוסר איזון סטטי מכונה גם “חוסר איזון כוח,” משום שהוא יוצר כוח צנטריפוגלי הפועל רדיאלית כלפי חוץ ממרכז הסיבוב. חשוב מכך, הוא אינו יוצר “מומנט זוגי” או תנועת נדנוד. זה מה שמבדיל אותו מ- חוסר איזון דינמי, המשלב כוח ו- חוסר איזון זוגי והיא מצריכה תיקונים בשני מישורים לפחות כדי לפתור אותה באופן מלא. רוטור יכול להיות מאוזן סטטית באופן מושלם ועדיין לסבול מחוסר איזון מומנטי משמעותי, הגורם לו לרטוט בעוצמה רבה ברגע שהוא מסתובב — וזו הסיבה שהאיזון הסטטי, כשלעצמו, מתאים רק לסוג מסוים של רוטורים.
2. מתי איזון סטטי מספיק?
איזון סטטי מתאים רק לסוג מסוים של רוטורים. בדרך כלל הוא שמור לרכיבים צרים מאוד או בעלי צורה דיסקית, שבהם האורך הצירתי קטן ביחס לקוטר. ברוטורים מסוג זה, סביר להניח שלא קיימת מלכתחילה חוסר איזון מומנטי משמעותי, ולכן תיקון במישור אחד פותר את הבעיה באופן מלא.
דוגמאות נפוצות שבהן איזון סטטי במישור אחד מספיק לרוב כוללות:
- גלגלי השחזה
- גלגלים וצמיגים לרכב
- גלגלי מאוורר או מפוח יחידים וצרים
- גלגלי תנופה
- גלגלות וגלגלי רצועה
בכל רוטור בעל אורך משמעותי — בין אם מדובר בארמטורה של מנוע, במשאבה רב-שלבית או בפיר ארוך — איזון סטטי בלבד אינו מספיק, ו איזון דינמי ב שני מישורים נדרש. הגישה החד-מישורית עצמה מתוארת בהרחבה תחת איזון במישור יחיד.
3. שיטות לאיזון סטטי
1. איזון חוד סכין
זוהי השיטה הקלאסית, ללא סיבוב. הרוטור מונח על זוג קצוות סכין מקבילים, מפולסים ובעלי חיכוך נמוך. הוא מתגלגל עד שנקודתו הכבדה ביותר מגיעה לתחתית; לאחר מכן מוסיפים משקולת זמנית בחלק העליון (180° ממול) עד שהרוטור ינוח בכל תנוחה בלי להתגלגל. לאחר מכן המשקולת מקובעת לצמיתות. השיטה אינה דורשת חשמל או אלקטרוניקה — רק סבלנות וזוג קצוות מפולסים אמיתיים — והיא עדיין בדיקת שטח תקפה לחלוטין עבור דיסקה צרה.
2. מכונת איזון אנכית
איזון סטטי מודרני מתבצע לרוב על ציר אנכי מכונת איזון. הרוטור — למשל, גלגל תנופה או צמיג — מונח על משטח אופקי הנתמך על-ידי חיישני כוח. המכונה מסובבת אותו במהירות נמוכה, והחיישנים מודדים את עוצמתו וכיוונו של כוח חוסר האיזון, ומציגים את התיקון הנדרש על גבי מסך. עבור גלגלים וצמיגים בפרט, מחשבון משקולות לאיזון גלגלים וממיר את הקריאה למידות של משקולות קליפס או דבקות.
3. איזון שדה במישור יחיד (Balanset-1A)
איזון סטטי (במישור אחד) ניתן לבצע גם על מכונה מורכבת במלואה באמצעות מערכת איזון ניידת — מהות איזון בשטח. עם ה- Balanset-1A, מצב “Balancing in one plane (‘static’)” מודד את מהירות הרוטור (RPM) ואת הווקטור של ה- 1× רטט — שלה RMS ערך ו- מופע. על סמך המדידות של “Run #0” ו-“Run #1”, התוכנה מחשבת באופן אוטומטי את מסה ו זווית התקנה זווית ההתקנה של משקולת התיקון הדרושה להפחתת חוסר האיזון של הרוטור, באמצעות ה- שיטת מקדם ההשפעה שיטה.
תוצאות האיזון נשמרות בארכיון, ובסיום דוח איזון ניתן ליצור, לערוך ולהדפיס באמצעות עורך הדוחות המובנה.
כיצד מתבצע איזון במישור יחיד בתוכנית Balanset-1A
- התקן חיישנים וחבר את המערכת. התקן את חיישן הרטט בנקודת המדידה שנבחרה וחבר אותו למכשיר. התקן את חיישן הפאזה (טכומטר), הדבק סרט מחזיר אור על הרוטור, וחבר את המכשיר למחשב נייד עם מערכת הפעלה Windows.
- הפעל את מצב איזון חד-מישורי. בחלונית העבודה הראשית, בחר במצב "מישור יחיד" והתחל באיזון. התוכנה פותחת את חלון ארכיון האיזון במישור יחיד.
- צור רשומת ארכיון. הזן את שם הרוטור, מקום ההתקנה, הסבילות (רטט וחוסר איזון שיורי) והתאריך. התוכנה יוצרת תיקיית ארכיון שבה יישמרו הגרפים וקבצי הדוחות.
- הגדר את פרמטרי האיזון ב"הגדרות איזון".
- מקדם השפעה: בחר “New Rotor” (שתי הרצות לכיול) או “Saved coeff.” (הרצה אחת, עבור אותו סוג מכונה עם מקדמי השפעה שמורים).
- משקל ניסיון: בחר “Gramm” או “Percent”. אם אתה מתכנן להשתמש במצב “Saved coeff.” בהמשך, הזן את משקל ניסיון משקל בגרמים (שקל אותו על המשקל).
- שיטת חיבור המשקל: בחר ב-"Circum" (כל זווית על ההיקף) או ב-"Fixed position" (חורים/להבים/מיקומים קבועים; הזן את מספר המיקומים).
- רדיוס התקנת המשקולת: הזן את הרדיוס המשמש להתקנת משקולות הניסיון והתיקון.
- השאר משקל ניסיון ב-Plane1: אפשר זאת רק אם אינך יכול להסיר את משקל הניסיון במהלך התהליך.
- Run #0 (הרצה ראשונית, ללא משקולת ניסיון). הביא את המכונה למהירות יציבה והפעל את "Run #0" כדי למדוד את הרטט הראשוני. התוכנה רושמת את מספר הסיבובים לדקה (RPM), את ערך ה-RMS ואת הפאזה של רכיב הרטט 1×. הכרטיסייה "Charts" מציגה את צורת הגל ואת הספקטרום.
- התקן את משקל הניסיון. עצור את המכונה והתקן את משקולת הניסיון ברדיוס ידוע. משקולת הניסיון חייבת לשנות באופן משמעותי את משרעת הרטט או את הפאזה. קריטריון נפוץ הוא “כלל 30/30”: משקולת הניסיון צריכה לשנות את המשרעת בכ-30% (נמוכה יותר או גבוהה יותר) או את הפאזה בכ-30° או יותר. אם אתה מתכנן להשתמש במצב “Saved coeff.” בהמשך, התקן את משקולת הניסיון באותה זווית כמו הסימון המחזיר אור.
- Run #1 (משקולת ניסיון מותקנת). הפעל מחדש את המכונה, המתן עד שהמהירות תתייצב, ובצע את “Run #1”. התוכנה מחשבת את פרמטרי משקולת התיקון.
- התקן את משקל התיקון. עצור את המכונה, הסר את משקולת הניסיון והתקן את ה משקל תיקון. זווית ההתקנה נמדדת ממיקום המשקולת הניסיונית בכיוון סיבוב הרוטור. יש להתקין את משקולת התיקון באותו רדיוס שבו הותקנה המשקולת הניסיונית.
- RunTrim (בדוק את איכות האיזון). הפעל את הפקודה "RunTrim" כדי לאמת את התוצאה. אם הרטט השיורי ו/או חוסר איזון שיורי עומדים בדרישת הסבילות, ניתן להשלים את האיזון. אם לא, התוכנה מחשבת משקולת תיקון נוספת והאיזון נמשך באמצעות קירובים עוקבים.
הצגת תוצאות: גרף קוטבי ומיקומים קבועים
Balanset-1A יכול להציג את המסה והזווית של משקולת התיקון ב- תצוגת קואורדינטות קוטביות. אם נבחרה האפשרות "מיקום קבוע", התוכנה יכולה לחלק את המשקולת המתקנת לשני חלקים באופן אוטומטי ולהציג את מספרי המיקומים שבהם יש להתקין כל חלק — נוחות המשתקפת ב- מחשבון לתיקון להבים למאווררים ולאימפלרים עם נקודות הרכבה קבועות.
4. אימות התוצאה מול טווח הסטייה
איזון סטטי נחשב “מושלם” רק כאשר הרטט השיורי וחוסר האיזון השיורי נמצאים בתוך טווח הסבילות המוסכם, וזה המקום שבו שלב ה-RunTrim מוכיח את ערכו. חוסר האיזון השיורי המותר נגזר בדרך כלל מדרגת איכות איזון דרגה G לפי התקן המודרני ISO 21940-11 תקן (שבלע לתוכו את ISO 1940-1 הישן). המרה של דרגת G ומהירות העבודה לערך גרם-מילימטר מותר, ובחירה של משקל בדיקה ראשוני סביר, נעשות במהירות באמצעות מחשבון חוסר איזון שיורי (ISO 21940-11) לבין מחשבון משקל ניסיוני. תיעוד החוסר האיזון השיורי הן בתחילת התהליך והן בסופו מספק מדד אמין למידת היעילות של העבודה ומהווה את ליבו של דוח האיזון.
5. מגבלות
המגבלה העיקרית של איזון סטטי היא חוסר היכולת שלו לזהות או לתקן חוסר איזון מומנטי. יישום איזון סטטי על רוטור שיש בו למעשה חוסר איזון דינמי עלול לעיתים אף להחמיר את המצב — לתקן את רכיב הכוח תוך התעלמות מרכיב המומנט, או אפילו להחריף אותו. מסיבה זו, ברוב המכונות התעשייתיות איזון דינמי בשני מישורים הוא הנוהג הסטנדרטי והנדרש, ואת האיזון הסטטי עדיף לשמור לרוטורים צרים דמויי דיסקה, שבהם הנחת המישור היחיד אכן תקפה.
