Razumijevanje ekscentričnosti u rotirajućim strojevima

Definicija: Što je ekscentričnost?

U kontekstu dinamike rotora, ekscentričnost odnosi se na radijalnu udaljenost ili pomak između središta mase rotora (također nazvanog težište) i njegovog geometrijskog središta (pravo središte njegovog oblika ili osovine). U savršeno uravnoteženom rotoru, ova dva središta bi se podudarala. Međutim, zbog nesavršenosti u proizvodnji i neujednačene gustoće materijala, gotovo uvijek postoji neka inherentna ekscentričnost. Kada se ekscentrični rotor okreće, pomaknuto središte mase generira centrifugalnu silu, koja je glavni uzrok vibracija zbog neravnoteža.

Izravna veza između ekscentričnosti i neravnoteže

Ekscentričnost i neravnoteža su temeljno povezani. Neravnoteža je *mjera* učinka ekscentričnosti pri danoj brzini, dok je ekscentričnost *fizički uzrok*. Količina neravnoteže izravno je proporcionalna masi rotora i njegovoj ekscentričnosti.

Formula je jednostavna:

Neuravnoteženost (U) = Masa (M) × Ekscentričnost (e)

Ovaj odnos naglašava zašto je ekscentricitet toliko važan. Čak i vrlo mali ekscentricitet (samo nekoliko mikrometara) na teškom, brzorotirajućem rotoru može stvoriti ogromnu silu neuravnoteženosti, što dovodi do jakih vibracija i brzog trošenja ležajeva.

Vrste ekscentričnosti

Važno je razlikovati različite oblike ekscentričnosti i povezane geometrijske nesavršenosti:

1. Ekscentričnost mase

Ovo je istinska ekscentričnost kako je gore definirano - pomak između središta mase i geometrijskog središta. To je vrsta koja uzrokuje neravnotežu i cilj je svih postupaka balansiranja. Ne može se vidjeti ili izravno izmjeriti komparatorom kada je rotor u mirovanju.

2. Geometrijska ekscentričnost (odstupanje)

To se odnosi na odstupanje površine rotora od savršene kružnice. To je mjera koliko je osovina ili rotor "neokrugla". To je također poznato kao mehaničko odstupanjeNa primjer, rukavac vratila može biti blago ovalan ili remenica može biti obrađena malo izvan centra na vratilu. Ova vrsta nesavršenosti *može se* izmjeriti komparatorom s kazaljkom tijekom sporog kotrljanja. Iako ne predstavlja izravno neravnotežu mase, ekscentrični geometrijski oblik često doprinosi neravnoteži mase.

3. Električni prekid

Ovo nije fizička nesavršenost, već pogreška u mjerenju koja se javlja kod beskontaktnih sondi za mjerenje blizine. Ako površina rotora ima varijacije u magnetskoj permeabilnosti ili električnoj vodljivosti, sonda može dati lažno očitanje koje oponaša geometrijsko odstupanje. Ovaj "šum" mora se uzeti u obzir tijekom dinamičkog ispitivanja rotora.

Uzroci ekscentričnosti

Ekscentricitet mase unosi se u rotore na različite načine:

• Tolerancije proizvodnje: Nijedan proizvodni proces nije savršen. Uvijek će biti malih pogrešaka u strojnoj obradi, lijevanju i montaži.
• Nejednolika gustoća materijala: Uključci, šupljine ili poroznost unutar odljevka ili otkivka znače da materijal nije savršeno homogen, što uzrokuje pomicanje središta mase.
• Asimetrični dizajn: Komponente poput radilica su inherentno asimetrične.
• Greške pri sastavljanju: Remenica ili ležaj koji nisu savršeno centriran na osovini stvorit će ekscentričnu masu.
• Toplinska distorzija: Neravnomjerno zagrijavanje ili hlađenje može uzrokovati savijanje rotora, privremeno pomičući njegovo središte mase. To je poznato kao toplinski vektor.

Kako se rješava ekscentričnost

Budući da je ekscentričnost mase uzrok neravnoteže, ona se ispravlja postupkom balansiranjeDodavanjem ili uklanjanjem malih količina težine, tehničar stvara suprotnu silu koja učinkovito povlači središnju liniju mase rotora natrag u poravnanje s njegovom geometrijskom središnjom linijom, minimizirajući neto centrifugalnu silu i rezultirajuće vibracije.

← Natrag na glavni indeks