A forgógépek kiegyensúlyozatlanságának (kiegyensúlyozatlanságának) megértése
Egyensúlyhiány - felcserélhető a következőkkel kiegyensúlyozatlanság - az a feltétel, amelyben a FORGÓRÉSZ‘tömegközéppontja nem esik egybe a forgástengelyével. A tömeg egyenetlenül oszlik el a tengely körül, így amikor a rotor forog, az eltolt tömeg nettó centrifugális erő amely a rotor középpontjától távolabb húzza a forgórészt, és az egész gépet megrázza. A tömegközéppontnak a geometriai középponttól való eltolódása a rotor különcség, és az általa keltett rezgés miatt a kiegyensúlyozatlanság a forgó gépek leggyakoribb hibája - és általában az első, amelyet a diagnosztika ellenőrzi.
1. Meghatározás: Mi okozza az erőt?
A zavaró erő centrifugális: F = m-r-ω², ahol m-r a kiegyensúlyozatlanság (az eltolt tömeg szorozva a sugarával) és ω a szögsebesség. Ebből azonnal két következmény következik. Először is, az erő a tengellyel együtt forog, tehát minden fordulatnál egyszer nyomja a csapágyakat. Másodszor, az erő a fordulatszámmal együtt skálázódik négyzet a fordulatszám - egy rotor, amely kézzel lassan forgatva jól érzi magát, teljes fordulatszámon büntető jellegűvé válhat, ezért is van az, hogy kiegyensúlyozott minőség a követelmények a szolgáltatási sebesség növekedésével meredeken szigorodnak. A kiegyensúlyozatlanságot a tömeg és a sugár szorzataként számszerűsítik, általában gramm-milliméterben (g-mm), mivel az erőt az határozza meg, hogy mekkora tömeg van a középponton kívül, és hogy milyen messze helyezkedik el a tengelytől.
2. Az egyensúlyhiány diagnosztizálása: A klasszikus szignatúra
Az egyensúlyhiány viszonylag könnyen azonosítható, mert a rezgés aláírás annyira következetes - ez a fő oka annak, hogy ez a természetes kiindulópont a rezgéselemzés:
- Frekvencia: a rezgés pontosan 1× a forgási sebesség (a üzemi fordulatszám). Ha a gépet fel- vagy lefordítja, a csúcs tökéletesen követi.
- Irány: az energia túlnyomórészt sugárirányú - vízszintes és függőleges - jellemzően kevés tengelyirányú (tolóerő) rezgés.
- Amplitúdó: arányos a fordulatszám négyzetével, így a fordulatszám megduplázása nagyjából megnégyszerezi a kiegyensúlyozatlansági erőt és a keletkező rezgést.
- Fázis: az 1× fázis a leolvasás stabil és megismételhető, ami a nehézfoltot lokalizálhatóvá teszi.
Mivel egy domináns 1× csúcsot a következő tényezők is eredményezhetnek eltérés, a hajlított tengely vagy rezonancia, egy gondos elemző megerősíti az egyensúlytalanságot a egész minta: magas 1×, alacsony felharmonikusok, többnyire sugárirányú energia és egyenletes fázis. A nagy 2× komponens ezzel szemben a diagnózist a helytelen irányba tereli vagy mechanikai lazaság.
3. Az egyensúlytalanság három típusa
Statikus egyensúlyhiány
Ez a legegyszerűbb típus, amelyet “erőegyensúlytalanságnak” is neveznek, amikor a tömeg egyetlen síkban van eltolva - gondoljunk csak egy nehéz pontra egy vékony lemezen. Azért “statikus”, mert nyugalomban mutatkozik meg: a súrlódásmentes késszéleken egyensúlyozva a rotor addig gördül, amíg a nehéz folt alul nem lóg. Egyetlen, a nehéz ponttal 180°-kal szemben elhelyezett súly korrigálja, a birodalom egysíkú kiegyensúlyozás.
Páros egyensúlyhiány
A rotor ellentétes végein, egymástól 180°-os távolságban lévő két egyenlő nehéz pont nettó erőként megszűnik, de egy párosít - a forgómozgást, amely a rotor végét átfordítja. Az ilyen rotor statikusan kiegyensúlyozott (nem gördül a késhegyeken), mégis erősen rezeg futás közben, és két külön síkban két korrekciós súlyra van szükség a nyomaték megszüntetéséhez.
Dinamikus egyensúlyhiány
A dinamikus kiegyensúlyozatlanság, amely szinte minden valós gépben megtalálható, a statikus és a párkapcsolati hatásokat ötvözi. Javítása legalább két síkban tömegváltozást igényel a rotor mentén - dinamikus (két síkú) kiegyensúlyozás. Ha a statikus és a páros komponensek történetesen szögben igazodnak egymáshoz, akkor ezt a speciális esetet nevezik kvázisztatikus kiegyensúlyozatlanság.
4. Közös okok
Az egyensúlyhiány a gyártás óta fennállhat, vagy a működés során alakulhat ki. Gyakori forrásai a következők:
- Gyártási hibák: Öntvények porozitása, egyenetlen anyagsűrűség és megmunkálási tűrések.
- Összeszerelési hibák: rosszul beszerelt alkatrészek, egyenlőtlenül meghúzott csavarok vagy rosszul beállított kulcsok.
- Kopás és elhasználódás: egyenetlen erózió, korrózió vagy viselet a ventilátorlapátokon és a szivattyún járókerekek.
- Anyagfelhalmozódás: a ventilátorok, fúvók és centrifugák rotorjain felgyülemlett szennyeződés, por vagy termék.
- Alkatrész meghibásodása: egy eldobott egyensúlyi súly vagy törött penge azonnal súlyos egyensúlyhiányt okoz.
5. Miért kritikus az egyensúlyhiány korrigálása
Ha egy gépet jelentős kiegyensúlyozatlansággal hagyunk futni, az folyamatosan károsítja azt, mivel a ciklikus erő minden egyes fordulatnál terheli a szerkezetet:
- A csapágy idő előtti meghibásodása: a csapágyak nagy dinamikus terhelésnek vannak kitéve és gyorsan kopnak.
- Kopás és repedés: az ismételt stressz felhalmozódik fáradtság az aknában, az alapozásban és a környező részekben keletkezett károk.
- Csökkent hatékonyság: az energia rezgés és hő formájában távozik a hasznos teljesítmény helyett.
- Biztonsági kockázatok: szélsőséges esetben a súlyos egyensúlyhiány katasztrofális meghibásodáshoz vezethet.
6. Az egyensúlyhiány kijavítása a terepen
Az egyensúlyhiányt szisztematikus kiegyensúlyozás eljárás - a gépek megbízhatóságának javítására irányuló leghatékonyabb egyedi lépések közé tartozik. A cél nem a zéró kiegyensúlyozatlanság, hanem egy kis, meghatározott maradék kiegyensúlyozatlanság tűréshatáron belül. Az elfogadott határértékek a G-osztályú rendszer ISO 21940-11 (amely átvette a régebbi ISO 1940-1 szabványt); az így kapott rezgést ezután a következő szabványban szereplő súlyossági határértékekhez viszonyítják. ISO 20816 (az ISO 10816 modern utódja). Egy szabad Maradék egyensúlyhiány-kalkulátor (ISO 21940-11) a kiválasztott fokozatot és üzemi sebességet síkonkénti megengedett g-mm-re alakítja át.
Az összeszerelt gépen a munkát a helyszínen végzik, nem pedig egy kiegyensúlyozó gép. Egy hordozható kétcsatornás analizátor, mint például a Balanset-1A méri az 1× amplitúdót és fázist, levezeti a rotor befolyásolási együtthatók egy próbasúly, és kiszámítja a tömegét és a szögét minden egyes korrekciós súly egy- vagy kétsíkú helyszíni kiegyensúlyozás. Mivel a gép saját csapágyaiban dolgozik futósebességen, egyrészt korrigálja a kiegyensúlyozatlanságot, másrészt ellenőrzi, hogy a maradék a kiválasztott ISO-osztályon belül van.
