Mi a dinamikus kiegyensúlyozás?

Minden forgó alkatrészen – egy 200 kg-os mulcsozó rotortól az 5 g-os fogászati fúróorsóig – marad némi kiegyensúlyozatlanság. A gyártási tűrések, az anyagbeli egyenetlenségek, a korrózió és a felhalmozódott lerakódások eltolják a tömegközéppontot a geometriai forgástengelytől. Az eredmény egy centrifugális erő, amely a sebesség négyzetével növekszik: a fordulatszám kétszerese az erő négyszeresére nő.

Egy 3000 fordulat/perc sebességgel forgó rotor, mindössze 10 g kiegyensúlyozatlansággal 150 mm-es sugáron, nagyjából 150 N forgóerőt generál – ami hetek alatt elegendő lenne a csapágyak tönkretételéhez. A dinamikus kiegyensúlyozás ezt az erőt a nemzetközi szabványok (ISO 21940‑11, korábban ISO 1940) által meghatározott szintre csökkenti, így hónapokról évekre meghosszabbítja a csapágyak élettartamát, és csökkenti a rezgésből adódó állásidőt.

Statikus vs. dinamikus egyensúly

Egyetlen sík

Statikus egyensúly

A rotor súlypontja el van tolva a forgástengelytől egy repülőgép. Ha késélre húzott támasztékra helyezzük, a nehéz oldala legördül – ezt forgás nélkül is észreveheti.

Javítás: Tömeg hozzáadása vagy eltávolítása egyetlen szögpozícióban, a nehéz ponttal ellentétes oldalon. Egyetlen korrekciós sík elegendő.

Vonatkozik a következőkre: keskeny, korong alakú alkatrészek, ahol az átmérő > 7 × szélesség – lendkerekek, köszörűkorongok, egytárcsás járókerekek, fűrészlapok, féktárcsák.

Két repülőgép

Dinamikus egyensúly

Két (vagy több) tömeg-eltolás van jelen különböző síkok a rotor hosszában. Statikusan kiolthatják egymást – a rotor mozdulatlanul áll a késéleken –, de létrehozhatnak egy ringató pár forgás közben. Ez a hibapár forgatás nélkül nem észlelhető vagy korrigálható.

Javítás: két kiegyenlítő súly két külön síkban. A műszer a befolyásolási együttható mátrixból számítja ki az egyes síkok tömegét és szögét.

Vonatkozik a következőkre: hosszúkás rotorok – tengelyek, széles járókerekű ventilátorok, mulcsozó rotorok, görgők, többfokozatú szivattyú járókerekek, turbinák.

Az egyensúlyhiány négy típusa

Az ISO 21940-11 szabvány négy alapvető kiegyensúlyozatlansági mintázatot különböztet meg. Ha megértjük, hogy melyik dominál, az segít a megfelelő kiegyensúlyozási stratégia kiválasztásában.

A gyakorlatban szinte minden, a terepen előforduló rotor dinamikus kiegyensúlyozatlansággal küzd – ez az erő és az erőhatások kombinációja. Ezért a kétsíkú kiegyensúlyozás az alapértelmezett eljárás minden olyan rotor esetében, amely nem vékony tárcsa.

Mikor használjunk egysíkú vagy kétsíkú kiegyensúlyozást?

A döntő tényező a rotor L/D geometriai arány (axiális hossz a külső átmérőhöz viszonyítva) a működési sebességével kombinálva.

ISO 21940‑11 Kiegyensúlyozási minőségi osztályok

Az ISO 21940-11 szabvány (az ISO 1940-1 utódja) a forgógépek minden osztályába a következőt sorolja: G minőségű mérleg, amelyet a rotor súlypontjának megengedett maximális sebességeként definiálunk mm/s-ban. A megengedett maradék fajlagos kiegyensúlyozatlanság e_per (g·mm/kg-ban) a minőségből és a működési sebességből származik:

Működő példa: Ventilátorrotor

Egy centrifugális ventilátor rotorja 80 kg súlyú, 1450 ford/perc fordulatszámmal működik, a korrekciós sugár pedig 250 mm. Szükséges minőség: G 6.3.

Kapcsolódó szabványok: ISO 21940‑11 (merev rotorok), ISO 21940‑12 (rugalmas rotorok), ISO 10816‑3 (rezgéserősségi határértékek), ISO 1940 (örökölt előd).

Hétlépéses mezőkiegyenlítési eljárás

Ez a befolyásolási együttható módszer kétsíkú mezőkiegyenlítéshez, amelyet egy hordozható eszközzel, például a Balanset‑1A. Ugyanez a logika működik bármely kétcsatornás kiegyensúlyozó analizátorral.

1

A rotor előkészítése és az érzékelők felszerelése

Tisztítsa meg a csapágyházakat a szennyeződésektől és a zsírtól – az érzékelőknek egy síkban kell lenniük a fémfelülettel. Szerelje fel az 1. rezgésérzékelőt a csapágyházhoz legközelebb esőre. 1. repülőgép (általában a hajtásoldalon). Szerelje fel a 2. érzékelőt a 2. repülőgép (nem hajtásoldal). Ragasszon fényvisszaverő szalagot a lézeres fordulatszámmérő tengelyére. Csatlakoztassa az összes kábelt a mérőegységhez.

2

Kezdeti rezgés mérése (0. futtatás)

Indítsa el a rotort, és állítsa stabil üzemi sebességre. A műszer mindkét érzékelőn egyszerre méri a rezgési amplitúdót (mm/s) és a fázisszöget (°). Ez a alapvonal — a rotor "betegsége" a kezelés előtt. Jegyezze fel az értékeket, és állítsa le a gépet.

Terepi tipp: Várjon legalább 10–15 másodpercet a fordulatszám stabilizálódása után, mielőtt felvételt készítene. A hőmérsékleti tranziensek és a légáramlások az első néhány másodpercben lecsillapodnak.

3

Próbasúly felszerelése az 1. síkban (1. futtatás)

Állítsa le a rotort. Csatlakoztasson egy próbasúly ismert tömegű, tetszőleges szöghelyzetben lévő tárgyat az 1. síkban. Jelölje meg ezt a pozíciót egyértelműen – ez lesz a 0°-os referenciapont a későbbi szögméréshez. Indítsa újra a rotort, és rögzítse a rezgést mindkét érzékelőn. A műszer most már tudja, hogyan változik a rotor rezgési mezeje, amikor tömeget adunk hozzá az 1. síkban.

Terepi tipp: Használjon alátétes csavart a rotor pereméhez, vagy anyával ellátott tömlőbilincset a gyors rögzítéshez. A próbasúlynak mérhető rezgésváltozást kell okoznia (≥30 % amplitúdóváltozás vagy ≥30° fáziseltolódás bármelyik érzékelőnél).

⚖

Mennyit kell nyomnia a próbasúlynak? Használja az empirikus képletet: Mt = Mr × K / ( Rt × (N/100)²) ahol M_r = rotor tömege (g), K = tartómerevségi együttható (1–5, átlagként 3-at használjunk), R_t = beépítési sugár (cm), N = fordulat/perc. Vagy használja a mi online próbasúly kalkulátor — adja meg a rotor paramétereit, és azonnal megkapja az ajánlott tömeget.

4

Próbasúly áthelyezése a 2. síkra (2. futtatás)

Állítsa le a rotort. Távolítsa el a próbasúlyt az 1. síkról. Rögzítsen ugyanazt a próbasúlyt (vagy egy hasonló ismert tömegűt) a 2. sík egy tetszőleges pontjára. Jelölje meg ezt a második referenciapontot. Indítsa újra a készüléket, és rögzítse a rezgést mindkét érzékelőn. A műszer most már rendelkezik a teljes befolyásolási együttható mátrixszal - négy komplex együttható, amelyek összekapcsolják a kiegyensúlyozatlanságot bármelyik síkban a rezgéssel bármelyik érzékelőn.

Terepi tipp: Ha a 2. síkban eltérő próbatömeget használ, adja meg a helyes értéket a szoftverben – a matematikai műveletek automatikusan igazodnak.

5

Korrekciós súlyok kiszámítása

A műszer megoldja a befolyásolási együttható egyenleteket és kijelzi: tömeg (g) és szög (°) az 1. síkhoz, valamint tömeg (g) és szög (°) a 2. síkhoz. A szöget a próbasúly pozíciójától mérik a rotor forgási irányában. Ha a szoftver "eltávolítás"-t jelez, az azt jelenti, hogy a korrekciós súlynak 180°-kal ellentétes irányban kell elmozdulnia a jelzett "hozzáadás" pozícióhoz képest.

6

Korrekciós súlyok telepítése

Távolítsa el a próbasúlyt a 2. síkról. Készítsen vagy válasszon ki a kiszámított tömegeknek megfelelő korrekciós súlyokat. Mérje meg a próbasúly referenciajelétől a forgásirányban bezárt szöget. Rögzítse szilárdan a korrekciós súlyokat – hegesztéssel, tömlőbilincsekkel, rögzítőcsavaros súlyokkal vagy csavarokkal, a gép típusától és sebességétől függően.

Terepi tipp: Ha nem tudja a súlyt pontos szögben elhelyezni (pl. csak csavarfuratok állnak rendelkezésre), használja a súlyfelosztási funkciót – a műszer a korrekciós vektort két komponensre bontja a legközelebbi elérhető pozíciókban.

7

Egyenleg ellenőrzése (ellenőrzés futtatása)

Indítsa újra a rotort, és rögzítse a végső rezgést. Hasonlítsa össze a kezdeti alapértékkel és a géposztályára vonatkozó ISO 21940‑11 tűréshatárral. Ha a rezgés a specifikáción belül van, akkor kész. Ha nem, a műszer elvégezheti a következőt: trimmelés — a meglévő befolyásolási együtthatókat használja egy kis kiegészítő korrekció kiszámításához új próbasúlyok hozzáadása nélkül.

Terepi tipp: Egyetlen trimmelési menet általában elegendő. Ha kettőnél több trimmelésre van szükséged, akkor valami megváltozott a futások között – ellenőrizd a súlyok kilazulását, a hőtágulást vagy a sebességváltozást.

Próbasúly kiszámítása

A próbasúlynak elég nehéznek kell lennie ahhoz, hogy észrevehető rezgésváltozást okozzon, de elég könnyűnek kell lennie ahhoz, hogy ne terhelje túl a csapágyakat, és ne okozzon veszélyes helyzetet. A standard empirikus képlet figyelembe veszi a rotor tömegét, a korrekciós sugarat, az üzemi sebességet és a tartó merevségét:

Nem szeretnéd kézzel kiszámolni? Használd a miénket online próbasúly-kalkulátor ↗ — adja meg a rotor paramétereit, a tartó típusát és a rezgési szintet, és azonnal megkapja az ajánlott tömeget.

Kidolgozott példák (K = 3, átlagos merevség)

Korrekciós szög mérése

A kiegyensúlyozó műszer síkonként két számot ad ki: tömeg (mennyi a súlya) és szög (hová kell helyezni). A szöget mindig a próbasúly pozíciójához viszonyítják.

Hogyan mérjük a szöget

• Referenciapont (0°): a szöghelyzet, ahová a próbasúlyt helyezte. Jelölje meg jól láthatóan a rotoron a próbaüzem előtt.
• Mérési irány: mindig a rotor forgásirányában.
• A szög leolvasása: A műszer az 1. síkhoz f₁, a 2. síkhoz pedig f₂ szöget jelez. A próbasúly jelölésétől számolja meg ennyi fokot a forgásirányban – ide kerül a korrekciós súly.
• Tömeg eltávolítása esetén: Helyezze a korrekciót 180°-kal ellentétes szögben a jelzett "hozzáadás" pozícióhoz képest.

Súlyelosztás fix pozíciókban

Ha a rotor előre fúrt furatokkal vagy rögzített rögzítési pozíciókkal rendelkezik (pl. ventilátorlapát-csavarok), előfordulhat, hogy nem lehet a súlyt pontosan a kiszámított szögben elhelyezni. A Balanset-1A tartalmaz egy súlyelosztási funkció: megadja a két legközelebbi elérhető pozíció szögét, és a szoftver az egyetlen korrekciós vektort két kisebb súlyra bontja ezeken a pozíciókon. Az együttes hatás megegyezik az eredeti vektorral.

Korrekciós síkok és érzékelő elhelyezése

A korrekciós sík a rotor axiális helyzete, ahol tömeget adunk hozzá vagy veszünk el. Az érzékelő a legközelebbi csapágy rezgését méri. Néhány fontos szabály:

• Az érzékelő a csapágyházra kerül — radiális irányban a lehető legközelebb a csapágy középvonalához (vízszintes irányban).
• Az 1. sík az 1. érzékelőnek felel meg, 2. síktól a 2. érzékelőig. Tartsa a számozást következetesen, különben a szoftver felcseréli a korrekciós síkokat.
• Síktávolság maximalizálása: Minél távolabb van egymástól a két korrekciós sík, annál jobb a párfelbontás. A minimális gyakorlati távolság a csapágyfesztávolság ⅓-a.
• Válasszon elérhető pozíciókat: A korrekciós síknak olyan helynek kell lennie, ahová fizikailag súlyokat lehet rögzíteni – egy perem éle, egy csavarkör, egy perem vagy egy hegesztési felület.

A fenti képen egy mulcsozó rotor látható, amelyet kétsíkú kiegyensúlyozásra készítenek elő. Az 1-es és 2-es kék jelölők az érzékelők pozícióit jelzik a csapágyházakon. Az 1-es és 2-es piros jelölők a korrekciós síkokat mutatják – ebben az esetben a rotortest peremes végeit, ahová a súlyokat hegeszteni fogják.

Konzolos (túlnyúló) rotor

A konzolos rotorok – ventilátor-járókerekek, a csapágyfesztávolságon kívülre szerelt lendkerekek, szivattyú-járókerekek – eltérő érzékelő- és síkelrendezést igényelnek. Mindkét korrekciós sík a csapágyak ugyanazon oldalán található, és az érzékelő elhelyezésének figyelembe kell vennie a túlnyúló tömegerősítő pár kiegyensúlyozatlanságát.

Alkalmazások géptípus szerint

Súlyrögzítési módszerek

Gyakori hibák a mezőkiegyensúlyozásban

Terepi jelentés: Mulcsozó rotor kiegyensúlyozása

Ventilátor kétsíkú dinamikus kiegyensúlyozása

Az ipari ventilátorok – centrifugális, axiális és vegyes áramlású – a leggyakrabban kiegyensúlyozott rotorok közé tartoznak. Az alábbi eljárás egy valós kétsíkú munkát mutat be egy radiális ventilátoron a Balanset-1A használatával.

Síkok meghatározása és érzékelők telepítése

Tisztítsa meg az érzékelők beszerelési felületeit a szennyeződésektől és az olajtól. Az érzékelőknek szorosan kell illeszkedniük a csapágyház fémfelületéhez – soha ne szerelje fel őket fedelekre, védőburkolatokra vagy alátámasztás nélküli fémlemezekre.

• 1. érzékelő (piros): Szerelje fel közelebb a ventilátor elejéhez (1. sík oldal).
• 2. érzékelő (zöld): A ventilátor hátuljához közelebb szerelje fel (2. sík oldal).
• 1. sík (piros zóna): Korrekciós sík a járókerék tárcsáján, közelebb az elejéhez.
• 2. sík (zöld zóna): Korrekciós sík közelebb a hátlaphoz vagy az agyhoz.

Csatlakoztassa mindkét rezgésérzékelőt és a lézeres fordulatszámmérőt a Balanset-1A-hoz. Ragasszon fényvisszaverő szalagot a tengelyre vagy az agyra a fordulatszám-referenciaérték érdekében.

Kiegyensúlyozási folyamat

Indítsa el a ventilátort, és végezze el a kezdeti rezgésméréseket (0. futtatás). Helyezzen el egy ismert tömegű próbasúlyt az 1. sík egy tetszőleges pontján, indítsa el a ventilátort, és rögzítse a rezgésváltozást (1. futtatás). Helyezze át a próbasúlyt a 2. sík egy tetszőleges pontjára, indítsa el újra a ventilátort, és rögzítse (2. futtatás). A Balanset-1A szoftver mindhárom mérést felhasználja a korrekciós tömeg és szög kiszámításához minden síkhoz.

Szögmérés ventilátorkorrekciós súlyokhoz

A szöget a próbasúly pozíciójától a ventilátor forgási irányában mérik – pontosan a leírásban leírtak szerint. Korrekciós szög mérése a fenti szakaszban. Jelölje meg, hová helyezte a próbasúlyt (0°-os referenciaérték), majd számolja meg a jelzett szöget a forgásirány mentén a korrekciós súly pozíciójának megtalálásához.

A szoftver által kiszámított szögek és tömegek alapján helyezze fel a korrekciós súlyokat az 1. és 2. síkra. Indítsa el újra a ventilátort, és ellenőrizze, hogy a rezgés elfogadható szintre csökkent-e. ISO 21940‑11 (általában G 6,3 általános célú ventilátorok esetén). Ha a maradék rezgés továbbra is a célérték felett van, végezzen egy beállítási menetet.

Gyakran ismételt kérdések

Terepi kiegyensúlyozáshoz szükséges berendezések

A Balanset‑1A egy kétcsatornás hordozható műszer, amely egysíkú és kétsíkú dinamikus kiegyensúlyozást, valamint rezgéselemzést (teljes sebesség, spektrumok, hullámforma) végez. Komplett készletként szállítjuk:

• 2 db piezoelektromos rezgésérzékelő mágneses tartókkal
• Lézeres fordulatszámmérő (érintésmentes fordulatszám-érzékelő) fényvisszaverő szalaggal
• USB mérőegység (bármely Windows laptophoz csatlakoztatható)
• Szoftver: kiegyensúlyozó varázsló, rezgésmérő, spektrumanalizátor
• Hordtáska minden kábellel és tartozékkal

Fordulatszám-tartomány: 300–100 000. Rezgési tartomány: 0,5–80 mm/s RMS. Fázispontosság: ±1°. Súlyfelosztás, trimmelési futások, tűréshatár-ellenőrzés és jelentéskészítés a szoftverben. A teljes készlet súlya 3,5 kg.