דף הבית ← תיאוריית איזון ותקנים
תיאוריית איזון רוטורים: תקני ISO, דרגות G, נוסחאות וחישובים
כל מה שהתקנים באמת אומרים, עם המתמטיקה מוצגת: מהו חוסר איזון במילים פשוטות, נוסחת הכוח הצנטריפוגלי, חוסר איזון סטטי מול דינמי, מהירות רטט RMS, אזורי רטט ISO 10816 (כולל משאבות), דרגות איכות איזון ISO 1940 / ISO 21940-11 עם חישוב חוסר האיזון השיורי המותר, המרת מ"מ/שנייה ↔ dB, תדרים טבעיים ותהודה — ואיך כל אלה נראים על מסך של מכשיר איזון שטח.
1. מהו חוסר איזון רוטור, במונחים פשוטים
באופן אידיאלי, מסת הרוטור מפוזרת כך שמרכז המסה שלה יושב בדיוק על ציר הסיבוב. במציאות זה אף פעם לא בדיוק כך: נקבוביות יציקה, סבילויות עיבוד, תיקוני ריתוך, להבים שנשחקו או הוחלפו, לכלוך מצטבר, שפונה שיושבת בחריץ — כולם מזיזים כמה גרמים לצד אחד. הסטת המסה הזו היא חוסר איזון.
כל עוד הרוטור עומד במקום, חוסר האיזון בלתי נראה. ברגע שהוא מסתובב, המסה המוסטת נאלצת לנוע במעגל, ולפי חוקי ניוטון היא מושכת את הגל החוצה — פעם בסיבוב, תמיד לכיוון ה"נקודה הכבדה". המיסבים מקבלים כוח מסתובב; המארז מקבל רטט בדיוק בתדר הסיבוב (ה- מרכיב 1×). משפט אחד זה מסביר את רוב מה שמכשיר איזון עושה: הוא מודד כמה גדולה המשיכה של פעם בסיבוב (משרעת) ולאן מכוונת הנקודה הכבדה (מופע).
חוסר איזון נמדד כמות כמסה כפול הרדיוס שלה:
U — חוסר איזון [ג'·מ"מ]; m — מסת ההיסט [ג']; r — רדיוס מיקומה [מ"מ]. 10 ג' ב-100 מ"מ = 1,000 ג'·מ"מ — בדיוק מזיק כמו 20 ג' ב-50 מ"מ.
חלוקת U במסת הרוטור נותנת את חוסר איזון ספציפי e = U/M [ג'·מ"מ/ק"ג = מיקרון] — שאינו אלא המרחק בין מרכז המסה לציר הסיבוב. הגודל הקטן הזה הוא הגשר לדרגות ה-ISO ב- פרק 7: לרוטור תעשייתי "מאוזן היטב" יש בדרך כלל מרכז מסה בטווח של כמה עשרות מיקרונים מהציר.
2. הכוח הצנטריפוגלי מחוסר איזון — נוסחה ומספרים מחושבים
המשיכה המסתובבת שחוסר איזון יוצר היא כוח צנטריפוגלי רגיל:
F — כוח [N]; m — מסת חוסר האיזון [ק"ג]; r — רדיוס [מ']; U — חוסר איזון [ק"ג·מ]; ω — מהירות זוויתית [רד/שנייה]; n — מהירות רוטור [סל"ד].
החלק שמזלזלים בו הוא ה- מְרוּבָּע ב-ω. קחו חוסר איזון צנוע של 100 ג'·מ"מ (10 ג' ב-10 מ"מ, או 1 ג' ב-100 מ"מ) וראו מה המהירות עושה לו:
| מהירות הרוטור | ω | כוח צנטריפוגלי מ-100 ג'·מ"מ | משקל סטטי אקוויוולנטי |
|---|---|---|---|
| 500 rpm | 52.4 rad/s | 0.27 N | ~28 g |
| 1,500 rpm | 157 rad/s | 2.5 N | ~0.25 kg |
| 3,000 rpm | 314 rad/s | 9.9 N | ~1 kg |
| 6,000 rpm | 628 rad/s | 39.4 N | ~4 ק"ג |
| 12,000 rpm | 1,257 rad/s | 158 N | ~16 kg |
דוגמה תעשייתית יותר: בית מלאכה לתיקונים מרתך תושבת פטיש חדשה על תוף מגרסת עשב ומשאיר אותו כבד ב-50 ג' ברדיוס של 200 מ"מ — זה U = 10,000 ג'·מ"מ. במהירות העבודה של 1,500 סל"ד, מיסבי התוף נושאים כעת כוח מסתובב נוסף של F = 0.01 kg·m × 157² ≈ 246 N ≈ 25 kg — שק צמנט מתנדנד סביב הגל 25 פעמים בשנייה. ב-2,000 סל"ד אותה טעות מושכת בכ-44 ק"ג.
שתי השלכות מעשיות נובעות ישירות מחוק ה-ω²:
- סבילויות מתהדקות עם המהירות. אותו חוסר איזון שיורי שאינו מזיק במגרסה ב-500 סל"ד הרסני בציר בדיוק ב-12,000 סל"ד — וזה בדיוק איך ה- דרגות G בנויים;
- "זה רועד רק במהירות מלאה" זו פיזיקה צפויה, לא תעלומה: במחצית המהירות הכוח הוא רבע. (אם הרטט קופץ בצורה לא פרופורציונלית ברצועת סל"ד צרה, זו תופעה שונה — תְהוּדָה.)
3. חוסר איזון סטטי מול דינמי — ההבדל שקובע מישור אחד או שניים
חוסר איזון מגיע בשתי צורות יסודיות, וההבדל אינו אקדמי: הוא קובע אם משקולת תיקון אחת מספיקה או שנדרשים שני מישורים.
- חוסר איזון סטטי — הנקודה הכבדה נמצאת למעשה במיקום צירי אחד; מרכז המסה מוסט הצידה. על תמכים חופשיים הרוטור העצור מתגלגל צד-כבד-למטה מעצמו (מכאן "סטטי" — אפשר למצוא אותו בלי לסובב). משקולת אחת במישור אחד מתקנת אותו (static / איזון במישור יחיד).
- חוסר איזון זוגי / דינמי — שתי נקודות כבדות שוות בקצוות מנוגדים של הרוטור, במרחק 180° זו מזו. במנוחה הן מבטלות זו את זו: הרוטור מאוזן סטטית ולא יתגלגל. בסיבוב כל קצה מושך לכיוונו, חצי סיבוב מחוץ לפאזה — הרוטור מתנדנד, התמכים רוטטים בפאזה מנוגדת. זה חוסר איזון זוגי ניתן לגילוי רק בסיבוב וניתן לתיקון רק עם משקולות בשני מישורים. רוטורים אמיתיים נושאים תערובת של שתי הצורות, ולכן רוטורים ארוכים מאוזנים בשני מישורים כחישוב משולב אחד — השיטה המלאה מכוסה ב- איזון דינמי מוסבר.
| חוסר איזון סטטי | חוסר איזון דינמי (זוגי) | |
|---|---|---|
| ניתן לזהות במנוחה? | כן — הרוטור מתגלגל צד-כבד-למטה | לא — מופיע רק בסיבוב |
| רטט התמך | שני התמכים בפאזה | תמכים לא בפאזה (הרוטור "מתנדנד") |
| תִקוּן | משקל אחד, מישור אחד | 2 משקולות, 2 מישורים, נפתרים יחד |
| כלל אצבע | Rotor width < ~1/2 of diameter (in practice 1/3) → one plane usually suffices; longer → two planes (ISO 21940-11) | |
4. מה חוסר איזון עושה למיסבים: חוק אורך החיים בחזקה שלישית
הכוח הצנטריפוגלי מ- פרק 2 לא נעלם — הוא נוחת במיסבים כעומס מסתובב נוסף, שמתווסף לעומסי המשקל והתהליך שלמענם המיסב תוכנן. אורך חיי עייפות של מיסב גלגול עוקב אחר משוואת הדירוג הקלאסית:
C — דירוג עומס דינמי של המיסב; P — עומס דינמי אקוויוולנטי בפועל.
כי העומס נכנס בחזקה שלישית (או גרוע יותר), כוחות חוסר איזון שנראים מתונים מתורגמים לאובדן אורך חיים דרמטי:
| עומס דינמי נוסף מחוסר איזון | אורך חיים נותר (כדורי, p = 3) |
|---|---|
| +10 % | ≈ 75% |
| +26 % | ≈ 50% |
| +50 % | ≈ 30% |
| +100% (עומס הוכפל) | ≈ 12% |
בדוגמת מגרסת העשב למעלה, 50 הגרם ששכחו במרחק 200 מ"מ הוסיפו כ-250 ניוטון עומס מסתובב. עבור מיסב תוף בעומס של, נניח, 1 קילו-ניוטון זה +25% — אורך חיים שקוצר פחות או יותר בחצי מתיקון רשלני אחד. ומיסבים הם רק הקורבן הראשון; אותה רעידה משחררת ברגים, פוצחת ריתוכים ומארזים, שוחקת מצמדים ורצועות, ומטשטשת את דיוק העיבוד של מכונות כלים. השרשרת הזו — חוסר איזון ← כוח ← עייפות — היא הסיבה שאיזון הוא תחזוקה, לא קוסמטיקה.
5. מהירות רטט RMS: מה בעצם נמדד
רטט ניתן לתיאור לפי הסטה (מיקרון), מהירות (מ"מ/שנייה) או תאוצה (מ'/שנייה²). תקני מצב מכונה הסתפקו ב מהירות רטט, כי הוא שוקל בצורה שווה ביותר את טווח התדר הבינוני ההרסני — ובאופן ספציפי על ערך RMS (ממוצע ריבועי):
RMS הוא "הממוצע האנרגטי" של האות על פני חלון המדידה — הגודל שאליו מתייחסים גבולות ISO 10816/20816.
למה RMS ולא השיא? אות רטט אמיתי הוא קוקטייל: הסינוס 1× של חוסר האיזון בתוספת הרמוניות, רעש מיסבים וקפיצות אקראיות. השיאים קופצים; ה-RMS משלב את תוכן האנרגיה האמיתי של האות וחוזר על עצמו באמינות ממדידה למדידה — וזה מה שצריך כדי להשוות מול נורמה או ערך "לפני". (ערכי שיא עדיין חשובים באבחון הלם; לאיזון ולהערכת מצב, RMS שולט.)
איך זה נמדד בפועל: מד תאוצה על בית המיסב (כיוון רדיאלי, מעמד מגנטי על משטח שטוח נקי), האות משולב למהירות, מוגבל לרצועת 10–1,000 הרץ הסטנדרטית, RMS מחושב על פני עשרות סיבובים ממוצעים. במסך הרטטומטר של Balanset-1A רואים בו-זמנית את שלושת המספרים החשובים: RMS כולל (כל הסיבות יחד), ה- מרכיב 1× (החלק שאיזון יכול להסיר — עם הפאזה שלו), ו- RPM. אם הרטט הכולל הוא 6 מ"מ/שנייה אך חלק ה-1× הוא רק 1 מ"מ/שנייה, איזון לא יתקן את המכונה הזו — משהו אחר מלבד חוסר איזון מרעיד אותה.
6. תקני רטט לפי ISO 10816 / 20816 — כולל משאבות
ISO 10816 (שכעת מאוחד לתוך ISO 20816) עונה על שאלת המפעיל: "האם כמות הרטט הזו מקובלת?" הוא מעריך את המכונה המורכבת לפי מהירות רטט RMS הנמדדת על חלקים לא-מסתובבים (בתי מיסב) וממיין את התוצאה לארבעה אזורים:
| אֵזוֹר | מַשְׁמָעוּת | הנחיה אופיינית (מכונות בינוניות) |
|---|---|---|
| מצב מכונה חדשה | עד כ-1.4 מ"מ/שנייה | |
| B | מקובל לפעולה ארוכת טווח ללא הגבלה | 1.4 – 2.8 מ"מ/שנייה |
| C | לא מספק לפעולה ארוכת טווח — תכננו תיקון | 2.8 – 4.5 mm/s |
| D | רטט גורם נזק — פעלו עכשיו | מעל 4.5 mm/s |
עבור משאבות ספציפית (ISO 10816-3 קבוצה 2: מכונות 15–300 קילוואט, ו-ISO 10816-7 למשאבות רוטודינמיות), גבולות האזור תלויים בסוג היסוד — נוקשה או גמיש:
| משאבה ב… | גבול אזור A/B | גבול אזור B/C | גבול אזור C/D |
|---|---|---|---|
| תמכים נוקשים (בסיס יצוק) | 1.4 מ"מ/שנייה | 2.8 mm/s | 4.5 mm/s |
| תמכים גמישים (שלדה, מעמדים קפיציים) | 2.3 מ"מ/שנייה | 4.5 mm/s | 7.1 מ"מ/שנייה |
מכונות גדולות יותר (מעל 300 קילוואט, ISO 10816-3 קבוצה 1) מקבלות גבולות רכים יחסית (2.3 / 4.5 / 7.1 מ"מ/שנייה נוקשה, 3.5 / 7.1 / 11 מ"מ/שנייה גמיש). תמיד בדקו את הגבול שקבע יצרן המכונה עצמו אם צוין — הוא גובר על הטבלה הכללית.
שלושה כללי שטח שהופכים את הטבלאות לשימושיות ולא אקדמיות בלבד:
- מדדו במיסבים, בשלושה כיוונים היכן אפשרי (אופקי, אנכי, צירי) — הנורמה חלה על הקריאה הגבוהה ביותר;
- שפטו את המגמה, לא רק את הערך המוחלט. משאבה שחייתה ב-1.8 מ"מ/שנייה במשך שנים ומראה כעת 3.4 מ"מ/שנייה ראויה לתשומת לב גם אם היא עדיין "מקובלת";
- ציוד חקלאי וניידי נשפט ברכות רבה יותר — מגרסות עשב ומכסחות על שלדים גמישים מטבעם נחשבות תקינות עד כ-7 מ"מ/שנייה; רדיפה אחר מספרי משאבה שם היא מאמץ מבוזבז (פרטים ב- פרק הסבילויות).
7. דרגות איכות איזון G — טבלת ISO 1940 / ISO 21940-11
בעוד ש-ISO 10816 שופט את המכונה הפועלת, ISO 1940-1 (שהוחלף על ידי ISO 21940-11, תוכן זהה למעשה) שופט את הרוטור עצמו: כמה חוסר איזון שיורי מותר להישאר לאחר איזון. הסבילות מתבטאת כ- איכות איזון בדרגה G, המוגדרת כמכפלת חוסר איזון ספציפי ומהירות זוויתית:
e_per — חוסר איזון ספציפי מותר (היסט מרכז מסה) [מ"מ]; ω — מהירות זוויתית [רד/שנייה]. המכפלה היא מהירות — לכן דרגות נושאות יחידות מ"מ/שנייה.
האלגנטיות של הגדרה זו: מספר G אחד מכסה את כל המהירויות. רוטור מאוזן ל-G 6.3 מרכז המסה שלו קרוב מספיק לציר כך ש- מהירות מונעת חוסר איזון היא 6.3 מ"מ/שנייה — לא משנה מה הסל"ד. רוטור מהיר יותר ← ω גדולה יותר ← ההיסט המותר e_per קטן יחסית יותר. הדרגות הסטנדרטיות והיישומים המקובלים שלהן:
| דרגה | סוגי רוטור אופייניים (לפי ISO 21940-11) |
|---|---|
| G 40 | גלגלי מכונית, חישוקים, גלי הינע של רכבים איטיים |
| G 16 | גלי קרדן/הינע, רוטורי ציוד חקלאי, חלקי מגרסות, רכיבי מנוע בודדים |
| G 6.3 | ברירת המחדל התעשייתית: מאווררים, מפוחים, משאבות, מנועים חשמליים כלליים, חלקי מכונה, תופים, גלגלות, מתנופות, צנטריפוגות |
| G 2.5 | טורבינות גז ואדים, רוטורים קשיחים של טורבו-גנרטורים, הינעי מכונות כלים, מנועים חשמליים בינוניים/גדולים עם דרישות מיוחדות |
| G 1 | הינעי מכונות שחיזה, הינעי מכשירי הקלטה ופטיפונים, ארמטורות דיוק קטנות |
| G 0.4 | צירי מלטשות דיוק, גירוסקופים |
מה שהדרגה אומרת פיזית קל יותר להרגיש דרך e_per. ב-3,000 סל"ד (ω = 314 רד/שנייה), דרגה G 6.3 מתירה e_per = 6.3 / 314 = 0.02 מ"מ = 20 מיקרון: מרכז המסה של רוטור "מאוזן רגיל" ב-3,000 סל"ד יושב בתוך שתי מאיות המילימטר מהציר שלו. G 1 באותה מהירות מתיר רק 3 מיקרון. זו הסיבה שכלי איזון, ארבורים ואפילו מיקום סימון הטכומטר מטופלים בקפדנות כזו — בהיסטים האלה, הכל חשוב.
8. חוסר איזון שיורי מותר: חישוב ISO 1940, צעד אחר צעד
השאלה המעשית שכל עבודה מסתיימת בה: "כמה גרם-מיליMETER מותר להישאר?" מהגדרת הדרגה, נוסחה אחת עונה על כך:
G — דרגה [מ"מ/שנייה]; M — מסת הרוטור [ק"ג]; n — מהירות עבודה [סל"ד]. הקבוע 9549 = 1000 × 60/2π ממיר יחידות. עבור איזון דו-מישורי התוצאה מחולקת בין המישורים — בדרך כלל 50/50 עבור רוטורים סימטריים.
-
בחרו את הדרגה
מטבלת היישום של ISO 21940-11 למעלה — למשל כנף מאוורר תעשייתי ← G 6.3.
-
הזינו מסה ומהירות עבודה
רוטור מאוורר M = 80 ק"ג, n = 3,000 סל"ד: U_per = 9549 × 6.3 × 80 / 3000 = ≈ 1,604 ג'·מ"מ סה"כ.
-
מחולק בין מישורי התיקון
רוטור סימטרי, שני מישורים ← ≈ 802 ג'·מ"מ למישור. (אותו רוטור מאוזן לדרגה חקלאית G 16 יותר לו ≈ 2,037 ג'·מ"מ למישור — הדרגות נעות ליניארית.)
-
תרגמו לגרמים ברדיוס שלכם
רדיוס תיקון 250 מ"מ ← הנקודה הכבדה השיורית חייבת להיות מתחת ל-802 / 250 ≈ 3.2 g למישור. זה המספר להשוות מול מה שהמכשיר מדווח אחרי ריצת הכיוונון.
אין צורך לעשות זאת ידנית ליד המכונה: אותו מחשבון מובנה בתוכנת Balanset — הזינו מסה, מהירות ודרגה, והסבילות מופיעה לצד חוסר האיזון השיורי הנמדד בחלון התוצאות. גרסה חינמית מקוונת נמצאת כאן: מחשבון חוסר איזון שיורי ISO 21940-11.
המכשיר מריץ את החישובים האלה עבורכם
Balanset-1A מודד שני ערוצים + פאזה, מחשב מסות תיקון בשיטת מקדם ההשפעה, בודק את התוצאה מול סבילויות ISO 21940-11 ומדפיס את הדוח — עבור €1,975, עדכוני תוכנה חינמיים לכל החיים. התיאוריה בעמוד הזה היא בדיוק מה שהמסכים שלה מיישמים.
9. תדר טבעי ותהודה — המלכודת שכל מאזן פוגש
לכל מבנה — רוטור, תמכים, שלדה, יסוד — יש תדרים טבעיים: הקצב שבו הוא "רוצה" להתנדנד אחרי דפיקה, נקבע על ידי קשיחותו ומסתו (עבור המודל הפשוט ביותר, f_n = (1/2π)·√(k/m)). כשמהירות הרוטור מתקרבת לתדר טבעי, כוח חוסר האיזון של פעם בסיבוב מגיע בקצב עם התנודה הטבעית של המבנה, וכל דחיפה מצטרפת לקודמת. זו תְהוּדָה: המשרעת מוכפלת (מוגבלת רק על ידי דעיכה), הפאזה מתנדנדת פרוע, והחשבון הליניארי שאיזון נשען עליו קורס.
איך תהודה מסגירה את עצמה במהלך עבודת איזון:
- שינוי סל"ד קטן (50–100 סל"ד) משנה את הרטט פי כמה;
- קריאת הפאזה מסרבת להתייצב, או קופצת כשהמהירות סוטה כמה סל"ד;
- אחרי התקנת המשקולת המחושבת, הרטט גדל — והריצה הבאה דורשת עוד ועוד מסה;
- הרטט גדול יותר הרחק מהרוטור (סולם, מגן, תא נהג) מאשר במיסבים — אלמנט מבני מתהדהד, לא הרוטור.
איך למצוא את התדר הטבעי עם המכשיר: תרשים ה-RunDown
השיטה המהירה ביותר לשטח לא דורשת ציוד נוסף: הריצו את המכונה למהירות עבודה, נתקו את ההינע, ותנו למכשיר לתעד משרעת ופאזה ברציפות בזמן שהרוטור המכונה מאטה בסיבובים לאורך כל טווח המהירות. תוכנת Balanset מציגה את שניהם מול סל"ד (תרשים ה-RunDown). קריאתו לוקחת מבט אחד:
- כל אחד שיא משרעת בדרך למטה מסמן תדר טבעי שהרוטור עבר דרכו;
- באותה מהירות ה- עקבת הפאזה עושה עיקול חד (תנודה של ~180° על פני התהודה) — האישור הקלאסי שזו תהודה אמיתית, לא אפקט עומס;
- ה- עמקים שקטים בין שיאים הן מהירויות האיזון הבטוחות שלכם.
מה לעשות עם הידע:
- אזנו מחוץ לאזורי תהודה — בדרך כלל מתחת בבירור לשיא הראשון או בעמק בין שיאים. פרקטיקת מגרסות: איזון גס ב-600–900 סל"ד, ואז אימות במהירות עבודה;
- שמרו על אותה מהירות בכל ריצה בסדרה (±100 סל"ד) — קרוב לתהודה אפילו 2–3 סל"ד סטייה מזיזה משרעת ופאזה בצורה ניכרת;
- עבור מתקני בדיקה ומעמדי DIY, תכננו את הגאומטריה במכוון: מעמד רך (מתחת לתהודה) רוצה תדר טבעי פי 2–3 להלן מהירות האיזון — תמכים קפיציים שנעים ביד בבירור משיגים בדיוק זאת;
- אם מהירות העבודה עצמה יושבת על תהודה, איזון הוא פליאטיבי — התיקון האמיתי הוא שינוי קשיחות או מסה (חיזוק השלדה, מעמדים שונים) כדי להזיז את התדר הטבעי הרחק.
10. המרת מ"מ/שנייה ל-dB (רמת מהירות רטט)
נתוני רטט לפעמים מגיעים בדציבלים — תקנים ישנים ממזרח אירופה, אנלייזרים מסוימים ודוחות רטט מבנים משתמשים בסולם הלוגריתמי. ההמרה היא הגדרה, לא מדידה:
v — מהירות RMS נמדדת; v₀ — מהירות ייחוס. 5·10⁻⁸ מ'/שנייה הוא הייחוס הנהוג בפרקטיקת אבחון רטט (מסורת GOST/ISO ישנה); ISO 1683 גם מציין 10⁻⁹ מ'/שנייה לשימושי אקוסטיקה מסוימים — תמיד ציינו את הייחוס בעת ציטוט dB.
המרות שימושיות בייחוס הנפוץ v₀ = 5·10⁻⁸ מ'/שנייה:
| מהירות RMS | רמה | היכן פוגשים אותו |
|---|---|---|
| 0.5 מ"מ/שנייה | 80 dB | מכונה קטנה מצוינת |
| 1.0 mm/s | 86 dB | אזור A, מצב טוב |
| 2.8 mm/s | 95 dB | אזור גבול A/B ← B/C |
| 4.5 mm/s | 99 dB | גבול אזור C/D (מכונות בינוניות) |
| 7.1 מ"מ/שנייה | 103 dB | גבול C/D בתמך גמיש |
| 10 mm/s | 106 dB | חמור — תחום נזק |
שני כללי אצבע שהופכים את הסולם לאינטואיטיבי: +6 dB = כפל המהירות, +20 dB = פי עשר המהירות. אז מכונה שירדה מ-99 dB ל-86 dB אחרי איזון הפחיתה את הרטט שלה פי ~4.5 — הסולם הלוגריתמי דוחס שיפורים גדולים למספרים שנראים צנועים, וזו בדיוק הסיבה שדוחות שירות ללקוחות ברורים יותר במ"מ/שנייה.
11. שאלות נפוצות
מהו חוסר איזון רוטור במונחים פשוטים?
חוסר איזון פירושו שמרכז המסה של הרוטור אינו יושב בדיוק על ציר הסיבוב שלו — מסה נוספת יושבת בצד אחד. במנוחה זה בלתי נראה; בסיבוב המסה המוסטת מושכת את הגל החוצה פעם בסיבוב, ויוצרת כוח צנטריפוגלי מסתובב שמרעיד את המכונה בדיוק בתדר הסיבוב (הרכיב 1×). זה נמדד כמסה × רדיוס (ג'·מ"מ) ומתוקן על ידי הוספה או הסרה של משקולות.
מהי הנוסחה לכוח צנטריפוגלי מחוסר איזון?
F = m·r·ω² = U·ω², כאשר U = m·r הוא חוסר האיזון ו-ω = 2πn/60 המהירות הזוויתית. הכוח גדל בריבוע הסל"ד: 100 ג'·מ"מ מייצרים כ-1 ק"ג כוח מסתובב ב-3,000 סל"ד אך כ-16 ק"ג ב-12,000 סל"ד. חוק ריבועי זה הוא הסיבה שסבילויות האיזון מתהדקות ככל שהמהירות עולה.
מה ההבדל בין איזון סטטי לאיזון דינמי?
חוסר איזון סטטי הוא נקודה כבדה אפקטיבית אחת: הרוטור העצור מתגלגל צד-כבד-למטה על תמכים חופשיים, ומשקולת אחת במישור אחד מתקנת אותו. חוסר איזון דינמי (זוגי) הוא נקודות כבדות בקצוות מנוגדים, במרחק 180° זו מזו: הרוטור מאוזן במנוחה אך מתנדנד בסיבוב, וניתן לגלות אותו רק תוך כדי סיבוב ולתקנו במשקולות בשני מישורים. רוטורים אמיתיים משלבים את שניהם, ולכן רוטורים ארוכים מאוזנים בשני מישורים כחישוב אחד.
איך חוסר איזון משפיע על אורך חיי המיסב?
הכוח הצנטריפוגלי מתווסף לעומס הדינמי P של המיסב, ואורך חיי מיסב גלגול עוקב אחר L₁₀ = (C/P)³ עבור מיסבי כדוריים — העומס נכנס בחזקה שלישית. בערך: +10% עומס ≈ −25% אורך חיים, +26% ≈ −50%, הכפלת העומס משאירה כ-12% מאורך החיים. מעבר למיסבים, אותו כוח מסתובב משחרר חיבורים, מפיץ סדקים ושוחק מצמדים.
מהי מהירות רטט RMS ואיך מודדים אותה?
מהירות רטט RMS (ממוצע ריבועי) היא הממוצע האנרגטי של אות המהירות במ"מ/שנייה — הגודל הסטנדרטי של ISO 10816/20816. עבור סינוס טהור היא שווה ל-0.707 מהשיא. היא נמדדת עם מד תאוצה על בית המיסב (כיוון רדיאלי), האות משולב למהירות ברצועת 10–1,000 הרץ הסטנדרטית וממוצע על פני עשרות סיבובים; מכשירים דו-ערוציים קוראים את שני המיסבים בו-זמנית ומפרידים גם את הרכיב 1× שאיזון יכול להסיר.
מהם תקני הרטט של ISO 10816 למשאבות?
עבור משאבות של 15–300 קילוואט (ISO 10816-3 קבוצה 2), גבולות האזור הם 1.4 / 2.8 / 4.5 מ"מ/שנייה RMS על תמכים נוקשים ו-2.3 / 4.5 / 7.1 מ"מ/שנייה על תמכים גמישים — אזור A עד הערך הראשון, אזור B עד השני (מקובל לטווח ארוך), אזור C עד השלישי (תקנו בקרוב), אזור D מעליו (סיכון נזק). מכונות גדולות יותר מקבלות גבולות גבוהים יחסית; גבול שקבע היצרן גובר על הטבלה הכללית.
מה משמעות דרגות איכות האיזון G בתקן ISO 1940?
דרגה G (במ"מ/שנייה) שווה לחוסר האיזון הספציפי המותר כפול המהירות הזוויתית: G = e_per·ω. שיוכים נפוצים: G 40 — גלגלי מכונית; G 16 — גלי קרדן ורוטורים חקלאיים; G 6.3 — מאווררים, משאבות, מנועים כלליים ותופים (ברירת המחדל התעשייתית); G 2.5 — טורבינות ומכונות כלים; G 1–G 0.4 — צירים בדיוק גבוה. מכיוון ש-ω נכנס להגדרה, אותה דרגה מתירה פחות ג'·מ"מ ככל שהמהירות עולה.
איך מחשבים חוסר איזון שיורי מותר לפי ISO 1940?
U_per = 9549 · G · M / n, כאשר G היא הדרגה במ"מ/שנייה, M מסת הרוטור בק"ג ו-n המהירות בסל"ד — התוצאה היא בג'·מ"מ, מחולקת בין שני מישורי התיקון (בדרך כלל 50/50). דוגמה: מאוורר 80 ק"ג ב-3,000 סל"ד, G 6.3 ← 9549×6.3×80/3000 ≈ 1,604 ג'·מ"מ סה"כ ≈ 802 ג'·מ"מ למישור; ברדיוס תיקון של 250 מ"מ זה כ-3.2 ג'. כלי מקוון: מחשבון ISO 21940-11 באתר vibromera.eu.
איך מוצאים את התדר הטבעי ונמנעים מתהודה בעת איזון?
תעדו תרשים האטה (RunDown): הביאו את המכונה למהירות, נתקו את ההינע, ותעדו משרעת ופאזה מול סל"ד יורד. כל שיא משרעת המלווה בעיקול פאזה חד מסמן תדר טבעי; העמקים בין השיאים הם מהירויות איזון בטוחות. סימנים שאתם על תהודה: שינוי של 50–100 סל"ד משנה את חומרת הרטט פי כמה, הפאזה לא מתייצבת, ומשקולות מחושבות מחמירות את המצב. אזנו מחוץ לאזורים אלה, או שנו את קשיחות המבנה כדי להזיז את התהודה הרחק.
איך ממירים מ"מ/שנייה ל-dB עבור רטט?
L_v = 20·log₁₀(v/v₀) כאשר v₀ = 5·10⁻⁸ מ'/שנייה הוא הייחוס הנהוג בפרקטיקת אבחון רטט: 1 מ"מ/שנייה ≈ 86 dB, 4.5 מ"מ/שנייה ≈ 99 dB, 10 מ"מ/שנייה ≈ 106 dB. זכרו ש-+6 dB פירושו כפל המהירות ו-+20 dB פירושו פי עשר; ותמיד ציינו את ערך הייחוס, שכן תקני אקוסטיקה מסוימים משתמשים ב-10⁻⁹ מ'/שנייה במקום.
