Razumijevanje statičkog balansiranja (balansiranje u jednoj ravnini)
Statičko balansiranje je najjednostavniji oblik rotora balansiranje. Ispravlja statička neravnoteža — stanje u kojem je rotor‘središte mase pomaknuto od njegove osi rotacije, što stvara jednu “tešku točku.” Budući da se ta teška točka pokazuje samo pod djelovanjem gravitacije, ispravka se, u načelu, može izvršiti s rotorom u stanju mirovanja: postavite rotor s čistom statičkom neravnoteža na površinu bez trenja poput nožastih oslonaca, i on će se valjaće sve dok teška točka ne padne na dno. Ispravka se izvršuje u jednoj ravnini — jednom korekcijskom težinom postavljenoj 180° suprotno od teške točke kako bi se središte mase vratilo na središte rotacije. Ta jednostavnost jedne ravnine je velika snaga metode i, kako ćemo vidjeti, ujedno njezino ograničenje.
1. Statička neuravnoteženost nasuprot dinamičke neuravnoteženosti
Statička neuravnoteženost se još naziva “sila neuravnoteženosti,” jer proizvodi centrifugalna sila koja djeluje radijalno van iz centra rotacije. Važno je da ne stvara “spreg” ili ljuljajuće gibanje. To je razlika u odnosu na dinamička neravnoteža, koja kombinira silu i neravnoteža u paru i zahtijeva korekcije u najmanje dvije ravnine kako bi se u potpunosti riješila. Rotor može biti savršeno statički uravnotežen i dalje sadržavati značajnu spregu neuravnoteženosti koja ga čini da se intenzivno vibrira čim počne rotirati — zbog čega je statička ravnoteža, sama po sebi, prikladan samo za određenu klasu rotora.
2. Kada je statička ravnoteža dovoljna?
Statička ravnoteža je prikladna samo za specifičnu klasu rotora. Općenito je rezervirana za komponente koje su vrlo uske ili diskoidne, gdje je aksijalna dužina mala u odnosu na promjer. Za takve rotore, značajna sprega neuravnoteženosti je malo vjerojatna da postoji u početku, pa korekcija u jednoj ravnini doista rješava problem.
Česti primjeri gdje je jednostavna statička ravnoteža često dovoljna uključuju:
- Brusne ploče
- Automobilski kotači i pneumatici
- Jednostruki, uski kotači ventilatora ili puhala
- Zamašnjaci
- Remenice i koloturi
Za bilo koji rotor značajne dužine — armatura motora, višestupanjska pumpa ili dug vratilo — statička ravnoteža sama nije dovoljna i dinamičko balansiranje u dvije ravnine je potrebna. Pristup jedne ravnine detaljnije je opisan pod balansiranje u jednoj ravnini.
3. Metode statičke ravnoteže
1. Balansiranje na oЕЎtricama noЕѕa
Ovo je klasična, nepokretna metoda. Rotor se postavlja na par paralelnih, ravnih, niskotfrikcionih nožastih oslonaca. On se valja dok njegova najtežja točka ne bude na dnu; tada se privremena težina doda na vrhu (180° suprotno) dok rotor ne može biti u stanju mirovanja u bilo kojem položaju bez valjaće. Ta težina se zatim čini trajnom. Ne trebaju joj snaga i elektronika — samo strpljenje i pravi, ravni par oslonaca — i ostaje savršeno valjana provjera na terenu za uski disk.
2. Vertikalni balansirajući stroj
Moderna statička ravnoteža često se obavlja na vertikalnoj stroj za balansiranje. Rotor — zamašnjak ili pneumatska guma, primjerice — nalazi se na vodoravnoj ploči podržanoj senzorima sile. Stroj ga vrti malom brzinom, a senzori mjere veličinu i smjer sile nebalansiranosti, prikazujući potrebnu korekciju na ekranu. Za kotače i pneumatske gume, napose za, kalkulator za utege pri balansiranju kotača pretvara to čitanje u veličine hvataljnih ili samolepljivih utega.
3. Jednoravninsko terensko balansiranje (Balanset-1A)
Statičko (jednopoljsko) balansiranje može se izvršiti i na potpuno složenoj mašini koristeći prenosivi sustav balansiranja — suština terensko balansiranje. Uz Balanset-1A, način “Balansiranje u jednoj korekcijskoj ravnini (‘statičko’)” mjeri brzinu rotora (o/min) i vektor 1× vibracija — njezina RMS vrijednost i faza. Iz mjerenja “Pokretanja #0” i “Pokretanja #1” softver automatski izračunava masa i kut instalacije korekcijskog utega potrebnog za smanjenje nebalansiranosti rotora, koristeći koeficijent utjecaja metoda.
Rezultati balansiranja se čuvaju u arhivi, a nakon završetka može se izvještaj o balansiranju generirati, urediti i ispisati u ugrađenom editoru izvještaja.
Kako se obavlja balansiranje na jednoj ravnini u programu Balanset-1A
- Ugradite senzore i povežite sustav. Instalirajte senzor vibracija na odabranu točku mjerenja i spojite ga na uređaj. Instalirajte fazni senzor (tahometar), primijenite reflektirajuća traka na rotoru, i spojite uređaj na laptop sa Windowsom.
- Pokrenite način balansiranja na jednoj ravnini. U glavnom prozoru rada odaberite način “Jednopoljsko” i započnite balansiranje. Program otvara prozor arhive za jednopoljsko balansiranje.
- Stvorite arhivski zapis. Unesite naziv rotora, mjesto instalacije, tolerancije (vibracije i rezidualna nebalansiranost) i datum. Softver kreira mapu arhive gdje će se čuvati grafikoni i datoteke izvještaja.
- Postavite parametre balansiranja u “Postavke balansiranja”.
- Koeficijent utjecaja: odaberite “Novi rotor” (dva pokretanja za kalibraciju) ili “Spremljeni koef.” (jedno pokretanje, za isti tip mašine sa spremljenim koeficijentima utjecaja).
- Ispitna masa: odaberite “Grami” ili “Postotak”. Ako planirate koristiti način “Spremljeni koef.” kasnije, unesite probna težina masu u gramima (izvažite je na vagi).
- Metoda pričvršćivanja utega: odaberite “Obod” (bilo koji kut na obodu) ili “Fiksna pozicija” (fiksne rupe/lopatice/pozicije; unesite broj pozicija).
- Radijus mase: Unesite radijus korišten za montiranje probnih i korektivnih utega.
- Ostavite probnu težinu u ravnini 1: Omogućite ovo samo ako ne možete ukloniti probnu težinu tijekom procesa.
- Run #0 (početno pokretanje, bez probne težine). Dovedite mašinu na stabilnu brzinu i započnite “Pokretanje #0” za mjerenje početne vibracije. Softver bilježi o/min, RMS vrijednost i fazu komponente vibracije 1×. Kartица “Grafikoni” prikazuje valni oblik i spektar.
- Instalirajte probnu težinu. Zaustavite stroj i instalirajte pokušajni uteg na poznatom radijusu. Pokušajni uteg mora značajno promijeniti amplitudu ili fazu vibracija. Čest kriterij je “pravilo 30/30”: pokušajni uteg trebao bi promijeniti amplitudu za oko 30% (niže ili više) ili fazu za oko 30° ili više. Ako namjeravate kasnije koristiti način “Saved coeff.”, instalirajte pokušajni uteg pod istim kutom kao reflektivni znak.
- Pokrenite #1 (instalirana probna težina). Ponovno pokrenite stroj, pričekajte stabilnu brzinu i izvršite “Run #1”. Softver izračunava parametare korekcijskog utega.
- Ugradite korektivnu težinu. Zaustavite stroj, uklonite pokušajni uteg i instalirajte korekcijska težina. Kut instalacije se računa od pozicije pokušajnog utega u smjeru rotacije rotora. Instalirajte korekcijski uteg na istom radijusu kao pokušajni uteg.
- RunTrim (provjeri kvalitetu balansa). Izvršite “RunTrim” kako biste provjerili rezultat. Ako su preostale vibracije i/ili preostala neravnoteža zadovoljene s tolerancijom, balansiranje se može završiti. Ako nije, softver izračunava dodatni korekcijski uteg i balansiranje se nastavlja sukcesivnom aproksimacijom.
Vizualizacija rezultata: polarni dijagram i fiksne pozicije
Balanset-1A može prikazati masu i kut korekcijskog utega u polarnom koordinatnom prikazu. Ako je odabrana opcija “Fixed position” (fiksna pozicija), program može automatski podijeliti korekcijski uteg u dva dijela i prikazati brojeve pozicija gdje se svaki dio mora instalirati — pogodnost koju zrcali kalkulator za korekciju lopatica za ventilatore i radijale s fiksnim točkama montaže.
4. Provjera rezultata prema toleranciji
Statički balans je samo “gotov” kada preostale vibracije i preostala nebalansiranost padnu u dogovorenu toleranciju, što je gdje korak RunTrim dokazuje svoju vrijednost. Dozvoljenu preostalu nebalansirannost obično daje standard za kvalitetu balanса G-ocjena prema suvremenom ISO 21940-11 standardu (koji je absorbirao stariji ISO 1940-1). Brzo je pretvaranje G-razreda i radne brzine u dozvoljenu gram-milimetarsku vrijednost — i odabir razumnog pokušajnog utega — s pomoću kalkulatora preostale nebalansiranosti (ISO 21940-11) i kalkulator probne težine. Bilježenje kako početne tako i konačne preostale nebalansiranosti daje iskrenu mjeru koliko je učinkovit posao bio i čini jezgru izvještaja o balansiranju.
5. Ograničenja
Primarno ograničenje statičkog balansiranja je njegova nemogućnost da otkrije ili ispravi nebalansirannost sprege. Primjena statičkog balansa na rotor koji zapravo ima dinamičku nebalansirannost ponekad može pogoršati situaciju — ispravljanjem komponente sile dok se ignora ili čak pogoršava komponenta sprege. Iz tog razloga, za većinu industrijskih strojeva, dvokrajna dinamička balansiranja standard je i obavezna praksa, a statičko balansiranje je najbolje rezervirano za usku, diskoidnu rotore gdje je njegova jednokrajnja pretpostavka doista valjana.
