Dinamikus tengelykiegyensúlyozási utasítás: Statikus vs. dinamikus, Terepi eljárás és ISO 21940 fokozatok

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 síkban. 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 tárcsa alakú alkatrészek, ahol az L/D értéke körülbelül 0.5 alatt van - 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)

In the software, open the balancing wizard — F3 - Two-plane (or F7 - Balancing) — and start on the Run 0 - Initial tab. Start the rotor and bring it to stable operating speed. The instrument measures vibration amplitude (mm/s) and phase angle (°) at both sensors simultaneously. This is the 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 of known mass at an arbitrary angular position in Plane 1. Mark this position clearly — it becomes your 0° reference for angle measurement later. Enter the trial weight Mass, g és Radius, mm in the software's Trial weight group — without the mass entered, the program can only report the correction as a percentage of the trial weight. Switch to the Run 1 - Trial Pl.1 tab, restart the rotor and record vibration at both sensors. The instrument now knows how the rotor's vibration field changes when mass is added in Plane 1.

Field tip: Use a bolt with a washer clamped to the rotor rim, or a hose clamp with a nut for quick attachment. The trial weight should produce a measurable vibration change (20–30% amplitude change or 20–30° phase shift at either sensor).

⚖

Mennyit kell nyomnia a próbasúlynak? Használja az empirikus képletet: Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) ahol M_r = rotor mass (g), K_support = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), K_rezgés = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), 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)

Stop the rotor. Remove the trial weight from Plane 1. Attach the same trial weight (or one of similar known mass) at an arbitrary position in Plane 2. Mark this second reference point. Switch to the Run 2 - Trial Pl.2 tab, restart and record vibration at both sensors. Now the instrument has the complete influence coefficient matrix — four complex coefficients linking unbalance in either plane to vibration at either sensor.

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

The instrument solves the influence coefficient equations and displays the Correction mass (g) és Angle (°) for Plane 1 and Plane 2. The angle is measured from the trial weight position in the direction of rotor rotation. In the Correction method group you choose Add mass (weld or bolt a counterweight) or Remove mass (drill or grind material). The displayed angle is always the angle you actually work at: with Remove mass selected the software has already added 180° to the computed angle, so drill or remove exactly where it indicates — do not add another 180°.

6

Korrekciós súlyok telepítése

Remove the trial weight from Plane 2. Fabricate or select correction weights matching the calculated masses. Install each correction weight at the same radius as the trial weight — the calculated mass is valid only at that radius. If you must use a different radius, enter both radii in the software so it recalculates the mass. Measure the angle from the trial weight reference mark in the direction of rotation. Attach the correction weights firmly — welding, hose clamps, set‑screw weights, or bolts depending on the machine type and speed.

Field tip: If you cannot place a weight at the exact angle (e.g. only bolt holes available), use the Weight Installing Method setting — Free positions, Fixed positions, Circular groove, or Drill. With Fixed positions the instrument decomposes the correction vector into two components at the nearest available positions.

7

Egyenleg ellenőrzése (ellenőrzés futtatása)

Restart the rotor and record the final vibration. Compare against the initial baseline and against the ISO 21940‑11 tolerance for your machine class — enter the tolerance in the Balancing tolerance, g*mm field, or press the ISO 1940... button to calculate it from the G‑grade, rotor mass, and RPM (divide the g·mm result by the correction radius to get grams). If vibration is within specification, you are done. If not, the instrument can perform a trimmelés on the Run T - Trim tab — it uses the existing influence coefficients to calculate a small additional correction without new trial weights.

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

The trial weight must be heavy enough to produce a noticeable vibration change, but light enough not to overload bearings or create a dangerous condition. The standard empirical formula accounts for rotor mass, correction radius, operating speed, support stiffness, and the measured vibration level:

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.

Worked Examples (K_support = 3, K_rezgés = 1.0)

Values shown assume K_support = 3 (standard bearing pedestals) and K_rezgés = 1.0 (normal vibration of 5–10 mm/s); scale accordingly for other support and vibration conditions.

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: the result window shows the Correction mass és Angle for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
• Tömeg eltávolítása esetén: select Remove mass in the Correction method group — the software adds 180° to the computed angle automatically, so drill or grind exactly at the displayed angle.

Súlyelosztás fix pozíciókban

When the rotor has pre‑drilled holes or fixed mounting positions (e.g. fan blade bolts), you may not be able to place a weight at the exact calculated angle. In the Balanset‑1A software this is handled by the Weight Installing Method setting, which offers four modes: Szabad pozíciók, Rögzített pozíciók, Kör alakú horony, és Drill (material removal, with drilling-depth calculation). With Fixed positions you enter the angles of the two nearest available positions, and the software decomposes the single correction vector into two smaller weights at those positions. The combined effect matches the original vector.

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:

• 2x MEMS rezgésérzékelő (ADXL335-alapú gyorsulásmérők) mágneses rögzítéssel
• Lézeres fordulatszámmérő (érintésmentes fordulatszám-érzékelő) fényvisszaverő szalaggal
• USB mérőegység (bármely Windows laptophoz csatlakoztatható)
• Szoftver: kiegyensúlyozó varázsló, rezgésmérő, spektrumanalizátor
• Hordtáska minden kábellel és tartozékkal

RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ±1°. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.