Ռոտորի հավասարակշռում. ստատիկ և դինամիկ անհավասարակշռություն, ռեզոնանս և գործնական գործընթաց
Այս ուղեցույցը բացատրում է ռոտորի հավասարակշռում համար կոշտ ռոտորներ: ի՞նչ “անհավասարակշռություն” նշանակում է, ինչպես են տարբերվում ստատիկ և դինամիկ անհավասարակշռությունը, ինչու ռեզոնանսը և ոչ գծայինությունը կարող են խոչընդոտել որակյալ արդյունքին, և ինչպես է սովորաբար կատարվում բալանսավորումը մեկ կամ երկու ուղղման հարթությունում։
Բովանդակություն
- Ի՞նչ է ռոտորը և ի՞նչ է ուղղում հավասարակշռումը:
- Ռոտորների տեսակներ և անհավասարակշռության տեսակներ
- Մեխանիզմների տատանումներ. ի՞նչ կարող և ի՞նչ չի կարող վերացնել հավասարակշռումը
- Ռեզոնանս. հավասարակշռումը խանգարող գործոն
- Գծային և ոչ գծային մոդելներ. ե՞րբ են հաշվարկները դադարում աշխատել
- Հավասարակշռման սարքեր և հավասարակշռման մեքենաներ
- Կոշտ ռոտորների հավասարակշռում (գործնական նշումներ)
- Ինչպե՞ս է կատարվում դինամիկ հավասարակշռումը (երեք փուլանի մեթոդ)
- Հավասարակշռման որակը գնահատելու չափանիշներ
- Ստանդարտներ և հղումներ
- ՀՏՀ
Ի՞նչ է ռոտորը և ի՞նչ է ուղղում հավասարակշռումը:
Ռոտորը մարմին է, որը պտտվում է որոշակի առանցքի շուրջ և պահվում է իր առանցքակալի մակերեսներով հենարաններում: Ռոտորի առանցքակալի մակերեսները բեռնվածքը հաղորդում են հենարաններին՝ գլորման կամ սահքի առանցքակալների միջոցով: Առանցքակալի մակերեսները լիսեռի վզիկների մակերեսներն են կամ դրանք փոխարինող մակերեսները:
Իդեալական հավասարակշռված ռոտորում նրա զանգվածը համաչափ է բաշխված պտտման առանցքի նկատմամբ, այսինքն՝ ռոտորի ցանկացած տարր կարելի է համապատասխանեցնել մեկ այլ տարրի, որը գտնվում է պտտման առանցքի նկատմամբ համաչափ դիրքում: Հավասարակշռված ռոտորում ցանկացած ռոտորային տարրի վրա ազդող կենտրոնախույս ուժը հավասարակշռվում է համաչափ տարրի վրա ազդող կենտրոնախույս ուժով: Օրինակ, 1 և 2 տարրերի (կանաչով նշված են Պատկ. 1-ում) վրա ազդում են F1 և F2 կենտրոնախույս ուժերը, որոնք մեծությամբ հավասար են և ուղղված են հակառակ ուղղություններով: Սա վերաբերում է բոլոր համաչափ ռոտորային տարրերին, և հետևաբար ռոտորի վրա ազդող ընդհանուր կենտրոնախույս ուժը 0 է, և ռոտորը հավասարակշռված է:
Բայց եթե ռոտորի համաչափությունը խախտված է (անհամաչափ տարրը կարմիրով նշված է Պատկ. 1-ում), ապա ռոտորի վրա ազդում է անհավասարակշռված կենտրոնախույս F3 ուժը: Պտտվելիս այս ուժը փոխում է իր ուղղությունը ռոտորի պտտման հետ միասին: Այս ուժից առաջացած դինամիկ բեռնվածքը հաղորդվում է առանցքակալներին՝ հանգեցնելով արագացված մաշվածքի:
Բացի այդ, այս փոփոխական ուղղության ուժի ազդեցության տակ տեղի է ունենում հենարանների և հիմքի ցիկլային դեֆորմացիա, որոնց վրա ամրացված է ռոտորը, այսինքն՝ առաջանում է տատանում։ Ռոտորի անհավասարակշռությունը և դրա հետևանքով առաջացած տատանումը վերացնելու համար պետք է տեղադրվեն բալանսավորող զանգվածներ՝ ռոտորի սիմետրիան վերականգնելու համար։
Ռոտորի բալանսավորումը գործողություն է՝ ուղղելու անհավասարակշռությունը՝ ավելացնելով բալանսավորող զանգվածներ։ Այլ կերպ ասած, բալանսավորման նպատակը ռոտորի իներցիայի հիմնական կենտրոնական առանցքը հնարավորինս մոտեցնելն է նրա պտտման առանցքին, որպեսզի մնացորդային անհավասարակշռությունը մնա սահմանված սահմաններում։
Հավասարակշռման խնդիրը մեկ կամ մի քանի հավասարակշռման զանգվածների չափսը և դիրքը (անկյունը) գտնելն է:
Ռոտորների տեսակներ և անհավասարակշռության տեսակներ
Հաշվի առնելով ռոտորի նյութի ամրությունը և դրա վրա ազդող կենտրոնախույս ուժերի մեծությունը՝ ռոտորները կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ կոշտ ռոտորներ և ճկուն ռոտորներ:
Կոշտ ռոտորները աշխատանքային ռեժիմներում կենտրոնախույս ուժի ազդեցությամբ աննշան են դեֆորմացվում, և հաշվարկներում այս դեֆորմացիայի ազդեցությունը կարելի է անտեսել:
Ճկուն ռոտորների դեֆորմացիան այլևս հնարավոր չէ անտեսել։ Ճկուն ռոտորների դեֆորմացիան բարդացնում է բալանսավորման խնդրի լուծումը և պահանջում է այլ մաթեմատիկական մոդելների կիրառում՝ կոշտ ռոտորների բալանսավորման խնդրի համեմատ։ Հարկ է նշել, որ նույն ռոտորը ցածր արագություններում կարող է իրեն պահել որպես կոշտ, իսկ բարձր արագություններում՝ որպես ճկուն։ Գործնական չափանիշը շահագործման արագության հարաբերությունն է ռոտորի առաջին կրիտիկական (ծռման) արագության նկատմամբ. ռոտորը համարվում է կոշտ — ISO 21940-11 ստանդարտը խոսում է «կոշտ վարքագիծ» ունեցող ռոտորի մասին — երբ այն աշխատում է այդ արագությունից զգալիորեն ցածր, գործնականում առաջին կրիտիկական արագության մոտավորապես 50–70%-ից ցածր։ Դրանից բարձր ռոտորը ծռվում է ձևով, որը փոխվում է արագության հետ. այն ճկուն է և պետք է բալանսավորվի մոդալ կամ բազմահարթային մեթոդներով (ISO 21940-12)։ Հետագայում մենք կքննարկենք միայն կոշտ ռոտորների բալանսավորումը։
Կախված նրանից, թե ինչպես են անհավասարակշիռ զանգվածները բաշխված ռոտորի երկայնքով, ISO 21940-2-ը առանձնացնում է անհավասարակշռության մի քանի վիճակներ.
- ստատիկ անհավասարակշռվածություն — իներցիայի հիմնական առանցքը տեղաշարժված է լիսեռի առանցքին զուգահեռ; այն կարելի է հայտնաբերել առանց պտույտի, քանի որ ռոտորը ձգողականության ազդեցությամբ պտտվում է, մինչև նրա ծանր կետը հայտնվում է ներքևում։ Մեկ ուղղիչ զանգված մեկ հարթությունում վերացնում է այն;
- զույգային (մոմենտային) անհավասարակշռություն — իներցիայի հիմնական առանցքը հատում է լիսեռի առանցքը զանգվածի կենտրոնում; երկու հավասար անհավասարակշռությունները գտնվում են տարբեր հարթություններում և 180° հեռավորության վրա միմյանցից։ Այն հայտնվում է միայն պտույտի ընթացքում և պահանջում է երկու ուղղիչ զանգված երկու հարթությունում;
- դինամիկ անհավասարակշռվածություն — ընդհանուր, իրական աշխարհի դեպքը. ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության համադրություն։ Իներցիայի հիմնական առանցքը ո՛չ զուգահեռ է, ո՛չ հատվում է լիսեռի առանցքի հետ։ Երկու ուղղման հարթություն անհրաժեշտ և բավարար է կոշտ ռոտորի համար։
Ավելի հին «մոմենտային անհավասարակշռություն» տերմինը մոմենտային (couple) անհավասարակշռության հոմանիշ է; այն չպետք է շփոթել դինամիկ անհավասարակշռության հետ, որը ստատիկ և մոմենտային բաղադրիչների գումարն է։ Ստատիկ անհավասարակշռությամբ ռոտորի օրինակը ցուցադրված է Պատկ. 2-ում։
Զույգային (մոմենտային) անհավասարակշռությունը դրսևորվում է միայն այն ժամանակ, երբ ռոտորը պտտվում է։
Զույգային անհավասարակշռություն ունեցող ռոտորի օրինակը ցուցադրված է Պատկ. 3-ում։
Այս դեպքում անհավասարակշռված հավասար M1 և M2 զանգվածները գտնվում են տարբեր հարթություններում — ռոտորի երկարությամբ տարբեր տեղերում։ Ստատիկ դիրքում, այսինքն՝ երբ ռոտորը չի պտտվում, ռոտորի վրա ազդում է միայն ծանրության ուժը, և զանգվածները հավասարակշռում են միմյանց։ Դինամիկայում, երբ ռոտորը պտտվում է, M1 և M2 զանգվածների վրա սկսում են ազդել կենտրոնախույս ուժեր Fc1 և Fc2։ Այս ուժերը հավասար են մեծությամբ և հակառակ ուղղությամբ։ Սակայն, քանի որ դրանք կիրառվում են լիսեռի երկարությամբ տարբեր տեղերում և չեն գտնվում նույն ուղղի վրա, այս ուժերը չեն հատուցում միմյանց։ Fc1 և Fc2 ուժերը ստեղծում են ռոտորին կիրառվող մոմենտ. հենց դա է պատճառը, որ այս անհավասարակշռությունը կոչվում է նաև մոմենտային անհավասարակշռություն։ Համապատասխանաբար, չհատուցված կենտրոնախույս ուժերն ազդում են առանցքակալների դիրքերի վրա, ինչը կարող է զգալիորեն գերազանցել հաշվարկված արժեքները և կրճատել առանցքակալների ծառայության ժամկետը։
Քանի որ այս տեսակի անհավասարակշռությունը դրսևորվում է միայն ռոտորի պտույտի ընթացքում, այն հնարավոր չէ ուղղել ստատիկ պայմաններում «սուր եզրերի վրա» բալանսավորմամբ կամ նմանատիպ մեթոդներով։ Մոմենտային անհավասարակշռությունը վերացնելու համար պետք է տեղադրել երկու հատուցող կշիռ, որոնք ստեղծում են մեծությամբ հավասար և ուղղությամբ հակառակ մոմենտ M1 և M2 զանգվածներից առաջացող մոմենտին։ Հատուցող զանգվածները պարտադիր չէ տեղադրել M1 և M2 զանգվածների ուղիղ հակառակ և դրանց հավասար մեծությամբ։ Գլխավորն այն է, որ դրանք ստեղծեն մոմենտ, որը լիովին հատուցում է անհավասարակշռության մոմենտը։
Ընդհանուր դեպքում M1 և M2 զանգվածները կարող են չհավասարվել միմյանց, ուստի կառաջանա ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության համադրություն — հենց այս ընդհանուր դեպքն է, որ ISO 21940-2 ստանդարտն անվանում է դինամիկ անհավասարակշռություն։ Տեսականորեն ապացուցված է, որ կոշտ ռոտորի համար նրա անհավասարակշռությունը վերացնելու համար անհրաժեշտ և բավարար են երկու կշիռ՝ դասավորված ռոտորի երկարությամբ միմյանցից հեռու։ Այս կշիռները կհատուցեն ինչպես մոմենտային անհավասարակշռությունից առաջացող մոմենտը, այնպես էլ ռոտորի առանցքի նկատմամբ զանգվածի ասիմետրիայից առաջացող կենտրոնախույս ուժը (ստատիկ անհավասարակշռություն)։ Սովորաբար մոմենտային անհավասարակշռությունը բնորոշ է երկար ռոտորների, օրինակ՝ լիսեռների համար, իսկ ստատիկ անհավասարակշռությունը՝ նեղ ռոտորների համար։ Սակայն, եթե նեղ ռոտորը թեքված է առանցքի նկատմամբ կամ դեֆորմացված է («ութնյակի ձև»), ապա մոմենտային անհավասարակշռությունը դժվար կլինի վերացնել (տես նկ. 4), քանի որ այս դեպքում դժվար է տեղադրել ուղղիչ կշիռներ, որոնք ստեղծում են անհրաժեշտ հատուցող մոմենտը։
F1 և F2 ուժերը չեն գտնվում միևնույն գծի վրա և չեն հավասարակշռում միմյանց:
Այն պատճառով, որ փոխհատուցող մոմենտ ստեղծելու համար հասանելի բազուկը փոքր է նեղ ռոտորի պատճառով, կարող են անհրաժեշտ լինել մեծ ուղղիչ քաշեր։ Սակայն սա նաև հանգեցնում է «ինդուկցված անհավասարակշռության»՝ նեղ ռոտորի դեֆորմացիայի հետևանքով, որն առաջանում է ուղղիչ քաշերի կենտրոնախույս ուժերից։ (տե՛ս, օրինակ, Կոշտ ռոտորների հավասարակշռման մեթոդական ցուցումներ ըստ ГОСТ 22061-76-ի — ժամանակակից միջազգային համարժեքը ISO 21940-11-ն է, նախկինում ISO 1940-1 — Բաժին 10, "Ռոտոր–հենարաններ համակարգ")։
Սա նկատելի է նեղ օդափոխիչի թիակների վրա, որտեղ, զանգվածային անհավասարակշռությունից բացի, առկա է նաև օդադինամիկ անհավասարակշռություն նույնպես առկա է. թիակների անհավասար երկրաչափությունն ստեղծում է թիակների անհավասար բեռնվածք, և հետևաբար՝ զուտ ռադիալ ուժ։ Ուղղիչ կշռի կենտրոնախույս ուժի նման, այս ուժն էլ մեծանում է արագության քառակուսուն համեմատական, բայց նաև կախված է աշխատանքային կետից — օդի խտությունից, դեմպֆերի դիրքից, խողովակի դիմադրությունից — ուստի մեկ աշխատանքային կետում բալանսավորված ուղղիչ կշիռը մյուսում օպտիմալ չի մնա։ Հետևաբար, աէրոդինամիկ բաղադրիչը պետք է ուղղվի թիակների երկրաչափությունը վերականգնելով, ոչ թե զանգված ավելացնելով։
Էլեկտրամագնիսական ուժեր էլեկտրական մեքենայում (անհավասարակշիռ մագնիսական ձգում էքսցենտրիկ օդային բացակից, կոտրված ձողերից, կարճացված թիթեղներից) իրենց տարբեր կերպ են պահում. դրանք որոշվում են օդային բացակի հոսքով, ոչ թե պտտման արագությամբ, և հիմնականում գրգռում են մեքենան գծի հաճախության կրկնապատիկով և բևեռների անցման կողային շերտերում, այլ ոչ թե 1×-ի վրա։ Քանի որ դրանք գործում են պտտման հաճախությունից տարբեր հաճախություններով, բալանսավորումն ընդհանրապես չի կարող դրանք հատուցել։ Ամփոփելով՝ բալանսավորումը վերացնում է միայն 1× զանգվածի հետ կապված գրգռումը — այն չի կարող վերացնել մեքենայի թրթռման բոլոր աղբյուրները։
Մեխանիզմների տատանումներ
Տատանումը մեխանիզմի կառուցվածքի ռեակցիան է ցիկլիկ գրգռիչ ուժի ազդեցությանը: Այս ուժը կարող է տարբեր բնույթ ունենալ:
Անհավասարակշռված ռոտորից առաջացած կենտրոնախույս ուժը անփոխհատուցված ուժ է, որը ազդում է «ծանր կետի» վրա: Հենց այս ուժն է և դրանից առաջացած տատանումը, որը կարելի է վերացնել ռոտորը հավասարակշռելով:
«Երկրաչափական» բնույթի փոխազդեցության ուժեր, որոնք առաջանում են զուգակցվող մասերի արտադրական և ժողովային սխալներից: Այս ուժերը, օրինակ, կարող են առաջանալ լիսեռի վզիկների ոչ շրջանաձևության, ատամնավոր անիվների ատամների պրոֆիլների սխալների, առանցքակալի գլորման ուղիների ալիքավորության, զուգակցվող լիսեռների առանցքների շեղվածության և այլնի հետևանքով: Լիսեռի վզիկների ոչ շրջանաձևության դեպքում լիսեռի առանցքը կշեղվի՝ կախված լիսեռի պտտման անկյունից: Չնայած այս տատանումը նույնպես տեղի է ունենում ռոտորի պտտաթվով, դրան հավասարակշռմամբ գրեթե անհնար է վերացնել:
Օդափոխիչների և այլ թիակավոր մեխանիզմների աշխատանքային անիվների պտտումից առաջացած օդադինամիկ ուժեր: Հիդրավլիկ պոմպերի, տուրբինների և այլնի աշխատանքային անիվների պտտումից առաջացած հիդրոդինամիկ ուժեր:
Էլեկտրական մեքենաների աշխատանքից առաջացած էլեկտրամագնիսական ուժեր, օրինակ՝ անհամաչափ ռոտորային կապումներ, կարճ միացված կապումներ և այլն:
Տատանման մեծությունը (օրինակ՝ դրա Av ամպլիտուդը) կախված է ոչ միայն մեխանիզմի վրա ω շրջանաձև հաճախականությամբ ազդող Fv գրգռիչ ուժից, այլև մեխանիզմի k կոշտությունից, նրա m զանգվածից, ինչպես նաև C խլացման գործակցից, ինչպես ցույց է տալիս ստորև բանաձև (1)-ը։
Տատանումները չափելու և մեխանիզմները հավասարակշռելու համար կարելի է օգտագործել տարբեր տեսակի զնդեր, ներառյալ՝
- բացարձակ տատանումների զնդեր, որոնք նախատեսված են տատանումների արագացումը (ակսելերոմետրներ) և տատանումների արագությունը չափելու համար;
- հարաբերական տատանումների զնդեր՝ շրջանաձև հոսանքների կամ խտացուցիչ, նախատեսված տատանումների տեղաշարժը չափելու համար;
- որոշ դեպքերում (երբ մեխանիզմի կառուցվածքը թույլ է տալիս), ուժի զգայուն սարքերը կարող են նաև օգտագործվել դրա տատանումների բեռնվածությունը գնահատելու համար: մասնավորապես, դրանք լայնորեն օգտագործվում են կոշտ առանցքակալներով բալանսավորման մեքենաների աջակցությունների տատանումների բեռնվածությունը չափելու համար:
Այսպիսով, տատանումը մեքենայի արձագանքն է արտաքին ուժերի ազդեցությանը: Տատանումների մեծությունը կախված է ոչ միայն մեխանիզմի վրա ազդող ուժի մեծությունից, այլև մեխանիզմի կառուցվածքի կոշտությունից: Մի և նույն ուժը կարող է հանգեցնել տարբեր տատանումների: Կոշտ առանցքակալներով մեքենայում, նույնիսկ եթե տատանումները փոքր են, առանցքակալները կարող են ենթարկվել նշանակալի դինամիկ բեռնվածքների: Այս պատճառով կոշտ առանցքակալներով մեքենաները բալանսավորելիս օգտագործվում են ոչ թե տատանումների, այլ ուժի զգայուն սարքեր (տատանումների արագացումաչափեր):
Տատանումների զգայուն սարքերը օգտագործվում են համեմատաբար ճկուն աջակցություններով մեխանիզմների վրա, երբ անհավասարակշռված կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությունը հանգեցնում է աջակցությունների նկատելի դեֆորմացիայի և տատանումների: Ուժի զգայուն սարքերը օգտագործվում են կոշտ աջակցությունների համար, երբ նույնիսկ անհավասարակշռության պատճառով առաջացած նշանակալի ուժերը չեն հանգեցնում նշանակալի տատանումների:
Ռեզոնանսը գործոն է, որը խանգարում է բալանսավորմանը
Ավելի վաղ մենք նշեցինք, որ ռոտորները բաժանվում են կոշտ և ճկուն: Ռոտորի կոշտությունը կամ ճկունությունը չպետք է շփոթել այն աջակցությունների (հիմքի) կոշտության կամ շարժունակության հետ, որոնց վրա տեղադրված է ռոտորը: Ռոտորը համարվում է կոշտ, երբ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությամբ դրա դեֆորմացիան (ծռվածքը) կարելի է անտեսել: Ճկուն ռոտորի դեֆորմացիան համեմատաբար մեծ է և չի կարելի անտեսել:
Այս հոդվածում մենք դիտարկում ենք միայն կոշտ ռոտորների բալանսավորումը: Կոշտ (ոչ դեֆորմացվող) ռոտորը, իր հերթին, կարող է տեղադրվել կոշտ կամ շարժուն (ճկուն) աջակցությունների վրա: Պարզ է, որ աջակցությունների այս կոշտությունը/կախվածությունը նույնպես հարաբերական է՝ կախված ռոտորի պտտման արագությունից և առաջացող կենտրոնախույս ուժերի մեծությունից: Պայմանական սահմանը ռոտորի աջակցությունների սեփական տատանումների հաճախությունն է:
Մեխանիկական համակարգերի համար սեփական տատանումների ձևն ու հաճախությունը որոշվում են մեխանիկական համակարգի տարրերի զանգվածով և առաձգականությամբ։ Այսինքն՝ սեփական տատանումների հաճախությունը մեխանիկական համակարգի ներքին բնութագիրն է և չի կախված արտաքին ուժերից։ Հավասարակշռության վիճակից շեղվելով՝ հենարանները առաձգականության շնորհիվ ձգտում են վերադառնալ հավասարակշռության դիրքին։ Բայց զանգվածեղ ռոտորի իներցիայի պատճառով այս գործընթացը ունի մարող տատանումների բնույթ։ Այս տատանումները ռոտոր-հենարան համակարգի սեփական տատանումներն են։ Դրանց հաճախությունը կախված է ռոտորի զանգվածի հարաբերությունից հենարանների առաձգականությանը, ինչպես ցույց է տալիս ստորև բերված (2) բանաձևը։
Երբ ռոտորը սկսում է պտտվել և դրա պտտման հաճախությունը մոտենում է սեփական տատանումների հաճախությանը, տատանումների ամպլիտուդը կտրուկ աճում է, ինչը կարող է հանգեցնել կառուցվածքի քանդման:
Տեղի է ունենում մեխանիկական ռեզոնանսի երևույթը։ Ռեզոնանսի մոտ պատասխանը մեծացվում է Q = 1/(2ζ) որակի գործակցով, որը սովորաբար 3–17 է մեքենայական կառուցվածքների համար, և գագաթը կարող է նեղ լինել. մի քանի տոկոսի կարգի արագության փոփոխությունը կարող է մի քանի անգամ փոխել տատանումների մակարդակը։ Ռեզոնանսի միջով անցնելիս փուլային ուշացումը փոփոխվում է 180°-ով՝ գագաթին անցնելով 90°-ով։
Եթե մեխանիզմի կառուցվածքն անհաջող է, և ռոտորի աշխատանքային հաճախությունը մոտ է սեփական տատանումների հաճախությանը, ապա մեխանիզմի աշխատանքն անհնար է դառնում անընդունելիորեն բարձր թրթռման պատճառով։ Բալանսավորումն սովորական մեթոդներով այդ դեպքում անհնար է, քանի որ արագության նույնիսկ փոքր փոփոխությունը կտրուկ փոխում է թրթռման պարամետրերը։ Ռեզոնանսի տիրույթում բալանսավորման համար օգտագործվում են հատուկ մեթոդներ, որոնք այս հոդվածում չեն դիտարկվում։
Հնարավոր է որոշել մեխանիզմի սեփական տատանումների հաճախությունը ազատ դանդաղեցման ժամանակ (ռոտորի պտտումը անջատելիս) կամ հարվածային մեթոդով՝ համակարգի հարվածին արձագանքի հաջորդող հաճախությունների սպեկտրի վերլուծությամբ:
Մեխանիզմների համար, որոնց աշխատանքային պտտման հաճախությունը ռեզոնանսի հաճախությունից բարձր է, այսինքն՝ աշխատում են գերկրիտիկական (հետռեզոնանսային) ռեժիմում, հենարանները համարվում են շարժական, և չափման համար օգտագործվում են թրթռման սենսորներ, հիմնականում թրթռման արագացումաչափեր, որոնք չափում են կառուցվածքային տարրերի արագացումը։ Նախառեզոնանսային ռեժիմում աշխատող մեխանիզմների համար հենարանները համարվում են կոշտ։ Այս դեպքում օգտագործվում են ուժի սենսորներ։
Մեխանիկական համակարգի գծային և ոչ գծային մոդելներ: Ոչ գծայնությունը գործոն է, որը խանգարում է բալանսավորմանը
Կոշտ ռոտորները բալանսավորելիս բալանսավորման հաշվարկների համար օգտագործվում են մաթեմատիկական մոդելներ, որոնք կոչվում են գծային մոդելներ: Գծային մոդելը նշանակում է, որ նման մոդելում մեծությունը համեմատական (գծային) է մյուսին: Օրինակ, եթե ռոտորի վրա անհատուցված զանգվածը կրկնապատկվում է, ապա տատանումների արժեքը նույնպես կկրկնապատկվի: Կոշտ ռոտորների համար կարելի է օգտագործել գծային մոդել, քանի որ դրանք դեֆորմացվում չեն:
Ճկուն ռոտորների համար գծային մոդելը այլևս չի կարող օգտագործվել: Ճկուն ռոտորի համար, եթե պտտման ընթացքում «ծանր կետի» զանգվածը մեծանում է, տեղի կունենա լրացուցիչ դեֆորմացիա, և զանգվածից բացի կմեծանա նաև «ծանր կետի» տեղակայման շառավիղը: Այսպիսով, ճկուն ռոտորի համար տատանումները կմեծանան ավելի քան երկու անգամ, և սովորական հաշվարկման մեթոդները չեն աշխատի:
Ոչ գծայնության մեկ այլ աղբյուր է հենարանների կոշտության փոփոխությունը մեծ շեղումների ժամանակ. փոքր շեղումների դեպքում բեռը կրում է կառուցվածքային տարրերի մի խումբը, մեծ շեղումների դեպքում գործի մեջ են մտնում ուրիշները։ Ահա թե ինչու չեք կարող բալանսավորել մեխանիզմներ, որոնք ամրացված չեն հիմքի վրա, այլ, օրինակ, պարզապես դրված են հատակին։ Զգալի թրթռումների դեպքում անհավասարակշռության ուժը կարող է մեխանիզմը «պոկել» հատակից՝ դրանով զգալիորեն փոխելով համակարգի կոշտության բնութագրերը։ Շարժիչի ոտքերը պետք է հուսալիորեն ամրացված լինեն, հեղույսային ամրացումները՝ ձգված, լվացքների հաստությունը պետք է ապահովի բավարար տեղադրման կոշտություն և այլն։ Եթե առանցքակալները վնասված են, հնարավոր են լիսեռի զգալի շեղում և հարվածներ, ինչը նույնպես կհանգեցնի վատ գծայնության և որակյալ բալանս կատարելու անհնարինության։
Հավասարակշռման սարքեր և հավասարակշռման մեքենաներ
Հիշեցնենք, որ բալանսավորումը իներցիայի գլխավոր կենտրոնական առանցքը ռոտորի պտտման առանցքին համապատասխանեցնելու գործընթացն է։
Այս գործընթացը կարող է կատարվել երկու եղանակով:
Առաջին եղանակը ներառում է ռոտորի հենարանային ելուստների մշակումը այնպես, որ ելուստների կենտրոններով անցնող առանցքը համընկնի ռոտորի իներցիայի հիմնական կենտրոնական առանցքի հետ։ Այս մեթոդը գործնականում հազվադեպ է կիրառվում և այս հոդվածում մանրամասն չի քննարկվի։
Երկրորդ (ամենատարածված) եղանակը ենթադրում է ուղղիչ կշիռների տեղաշարժ, տեղադրում կամ հեռացում ռոտորի վրա, որոնք տեղադրված են այնպես, որ ռոտորի իներցիայի առանցքը հնարավորինս մոտ լինի դրա պտտման առանցքին:
Բալանսավորման ընթացքում ուղղիչ կշիռների տեղաշարժը, ավելացումը կամ հեռացումը կարող է կատարվել տարբեր տեխնոլոգիական գործողությունների միջոցով, ներառյալ՝ խրատում, ֆրեզերում, մակերևութային մշակում, լարում, պարուրաձև ամրացում կամ զերծացում, լազերային կամ էլեկտրոնային ճառագայթային այրում, էլեկտրոլիզ, էլեկտրամագնիսական մակերևութային մշակում և այլն:
Բալանսավորման գործընթացը կարող է կատարվել երկու եղանակով.
- Դաշտային բալանսավորում (in situ) — հավաքված ռոտորը բալանսավորվում է իր սեփական առանցքակալներում, իր հիմքի վրա, իր աշխատանքային արագությամբ՝ օգտագործելով կրելի բալանսավորման հավաքածու;
- Արհեստանոցային բալանսավորում — ռոտորը հանվում է և բալանսավորվում է հատուկ բալանսավորման հաստոցի վրա։
Սեփական առանցքակալներում ռոտորները բալանսավորելու համար սովորաբար օգտագործվում են մասնագիտացված բալանսավորման սարքեր (հավաքածուներ), որոնք թույլ են տալիս չափել բալանսավորվող ռոտորի թրթռումը իր պտտման հաճախության վրա վեկտորային ձևով, այսինքն՝ չափել ինչպես թրթռման ամպլիտուդը, այնպես էլ փուլը։ Ներկայումս վերոնշյալ սարքերն արտադրվում են միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիայի հիման վրա և (բացի թրթռման չափումից և վերլուծությունից) ապահովում են ուղղիչ կշիռների պարամետրերի ավտոմատ հաշվարկ, որոնք պետք է տեղադրվեն ռոտորի վրա նրա անհավասարակշռությունը հատուցելու համար։
Այս սարքերի թվում են.
- չափման և հաշվարկման միավոր՝ համակարգչի կամ արդյունաբերական կոնտրոլերի հիման վրա.
- երկու (կամ ավելի) տատանումային զգայիչ;
- փուլի անկյան տվիչ;
- զգայուն սարքերը տեղում տեղադրելու համար նախատեսված լրացուցիչ սարքավորումներ.
- մասնագիտացված ծրագրային ապահովում, որը նախատեսված է ռոտորի տատանումների պարամետրերի չափման ամբողջ ցիկլը կատարելու համար մեկ, երկու կամ ավելի ուղղման հարթություններում:
Ներկայումս ամենատարածված են բալանսավորման մեքենաների երկու տեսակը.
- Փափուկ առանցքակալներով մեքենաներ (առաձգական հենարաններով);
- Կոշտ առանցքակալներով մեքենաներ (կոշտ հենարաններով)։
Փափուկ առանցքակալով (գերռեզոնանսային) մեքենաներ ունեն համեմատաբար ճկուն հենարաններ, օրինակ՝ հարթ զսպանակների վրա հիմնված։ Այս հենարանների սեփական տատանումների հաճախությունը սովորաբար 2-3 անգամ ցածր է, քան դրանց վրա տեղադրված բալանսավորվող ռոտորի պտտման հաճախությունը, ուստի մեքենան աշխատում է ռեզոնանսից բարձր։ Այս գերռեզոնանսային մեքենաների հենարանների շարժումը չափելու համար սովորաբար օգտագործվում են թրթռման սենսորներ (արագացումաչափեր, թրթռման արագության սենսորներ և այլն)։
Կոշտ առանցքակալով (նախառեզոնանսային) մեքենաներ օգտագործում են համեմատաբար կոշտ հենարաններ, որոնց տատանումների սեփական հաճախականությունը պետք է 2-3 անգամ բարձր լինի բալանսավորվող ռոտորի պտտման հաճախականությունից, որպեսզի մեքենան աշխատի ռեզոնանսից ցածր։ Ուժային փոխարկիչներն սովորաբար օգտագործվում են նախառեզոնանսային մեքենայի հենարանների վրա դինամիկ բեռնվածքը չափելու համար։
Նախառեզոնանսային (կոշտ առանցքակալային) բալանսավորման մեքենաների առավելությունն այն է, որ դրանց վրա բալանսավորումը կարելի է կատարել համեմատաբար ցածր ռոտորի արագություններով (մինչև 400-500 պտ/րոպե), ինչը զգալիորեն պարզեցնում է մեքենայի և դրա հիմքի կառուցվածքը և բարձրացնում բալանսավորման արտադրողականությունն ու անվտանգությունը։
Կոշտ ռոտորների բալանսավորում
Կարևոր է!
- Բալանսավորումը վերացնում է միայն ռոտորի զանգվածի անհամաչափ բաշխման պատճառով առաջացած տատանումները՝ նկատմամբ դրա պտտման առանցքի: Բալանսավորումը չի վերացնում տատանումների այլ տեսակները.
- Տեխնիկական մեխանիզմներ, որոնց կառուցվածքը ապահովում է ռեզոնանսների բացակայությունը պտտման աշխատանքային հաճախության դեպքում, հուսալիորեն ամրացված են հիմքին, տեղադրված են աշխատունակ առանցքակալներում, ենթակա են բալանսավորման:
- Վնասված մեքենաները պետք է վերանորոգվեն բալանսավորումից առաջ: Այլապես որակյալ բալանսավորում հնարավոր չէ:
Բալանսավորումը չի կարող փոխարինել վերանորոգմանը.
Բալանսավորման հիմնական խնդիրը հատուցող կշիռների զանգվածի և տեղակայման որոշումն է, որոնք դիմադրում են կենտրոնախույս ուժերին:
Ինչպես նշվեց վերևում, կոշտ ռոտորների համար, ընդհանուր առմամբ, անհրաժեշտ և բավարար է տեղադրել երկու հատուցող կշիռ։ Սա կվերացնի ռոտորի անհավասարակշռության և՛ ստատիկ, և՛ մոմենտային բաղադրիչները։ Բալանսավորման ընթացքում տատանումների չափման ընդհանուր սխեման հետևյալն է։
Տատանումների սենսորները տեղադրվում են առանցքակալային հենարանների վրա՝ 1 և 2 կետերում։ Ռոտորին ամրացվում է պտույտի նշան, սովորաբար անդրադարձնող ժապավենով։ Պտույտի նշանն օգտագործվում է լազերային տախոմետրի կողմից՝ ռոտորի արագությունը և տատանումների ազդանշանի ֆազը որոշելու համար։
Ինչպե՞ս է կատարվում դինամիկ հավասարակշռումը (երեք փուլանի մեթոդ)
Ամենաշատ դեպքերում դինամիկ բալանսավորումը կատարվում է երեք միացումների մեթոդով։ Մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ հայտնի զանգվածով փորձնական քաշերը հաջորդաբար տեղադրվում են ռոտորի վրա 1-ին և 2-րդ հարթություններում, և բալանսավորման քաշերի քաշն ու տեղադրության վայրը հաշվարկվում են տատանումների պարամետրերի փոփոխության արդյունքների հիման վրա։
Այն հարթությունը, որտեղ տեղադրվում է ուղղիչ կշիռը, կոչվում է ուղղման հարթություն. Ուղղման հարթությունները գտնվում են հենց ռոտորի վրա — սովորաբար ռոտորի մարմնի երկու ծայրերում, օդափոխիչի կամ աշխատանքային անիվի սկավառակների վրա, կամ հատուկ բալանսավորման օղակների վրա։ Դրանք պետք է ընտրվեն լիսեռի երկարությամբ հնարավորինս հեռու միմյանցից, որպեսզի չափավոր կշիռը արտադրի բավարար ուղղիչ մոմենտ։ Սա նույնը չէ, ինչ չափման կետեր, որոնք գտնվում են առանցքակալների խցերի վրա (տե՛ս Պատկ. 6)։
Առաջին գործարկման ժամանակ չափվում է սկզբնական թրթռումը (Balanset ծրագրում սա Run 0-ն է)։ Այնուհետև ռոտորի վրա, առանցքակալներից մեկին ավելի մոտ, տեղադրվում է հայտնի զանգվածով փորձնական կշիռ։ Կատարվում է երկրորդ գործարկում (Run 1) և չափվում են թրթռման պարամետրերը, որոնք պետք է փոխվեն փորձնական կշռի տեղադրման հետևանքով։ Այնուհետև առաջին հարթությունում գտնվող փորձնական կշիռը հանվում է և տեղադրվում երկրորդ հարթությունում։ Կատարվում է երրորդ փորձնական անցում (Run 2) և չափվում են թրթռման պարամետրերը։ Փորձնական կշիռը հանվում է, և ծրագիրն ավտոմատ հաշվարկում է հավասարակշռող կշիռների զանգվածները և տեղադրման անկյունները։
Այնուհետև հաշվարկված ուղղիչ քաշերը տեղադրվում են իրենց հարթություններում, և կատարվում է ստուգիչ պտույտ — Balanset ծրագրում սա Run T (Trim) է։ Մնացորդային տատանումը համեմատվում է թույլատրելի շեղման հետ։ Եթե արդյունքը դեռ նպատակայինից բարձր է, ծրագիրը կրկին օգտագործում է արդեն որոշված ազդեցության գործակիցները, այնպես որ նոր փորձնական-քաշի պտույտներ պետք չեն — հաշվարկվում և տեղադրվում է միայն մի փոքր լրացուցիչ ուղղում։
Փորձնական կշիռների տեղադրման նպատակն է որոշել, թե ինչպես է համակարգը արձագանքում անհավասարակշռության փոփոխություններին։ Փորձնական կշիռների զանգվածներն ու դիրքերը հայտնի են, ուստի ծրագիրը կարող է հաշվարկել այսպես կոչված ազդեցության գործակիցները՝ ցույց տալով, թե ինչպես է հայտնի անհավասարակշռության ներմուծումն ազդում թրթռման պարամետրերի վրա։ Ազդեցության գործակիցները հենց մեխանիկական համակարգի բնութագրերն են և կախված են հենարանների կոշտությունից և ռոտոր-հենարան համակարգի զանգվածից (իներցիայից)։
Նույն դիզայնի նույն տեսակի մեխանիզմների համար ազդեցության գործակիցները կլինեն մոտավորապես նույնական։ Կարելի է դրանք պահպանել համակարգչի հիշողության մեջ և օգտագործել նույնատիպ մեխանիզմների բալանսավորման համար՝ առանց փորձնական պտտումների, ինչը զգալիորեն մեծացնում է բալանսավորման արտադրողականությունը։ Նկատի ունեցեք, որ փորձնական կշիռների զանգվածը պետք է ընտրվի այնպես, որ փորձնական կշիռները տեղադրելիս տատանումների պարամետրերը զգալիորեն փոխվեն։ Հակառակ դեպքում ազդեցության գործակիցների հաշվարկման սխալը մեծանում է, և բալանսավորման որակը վատթարանում է։
Ինչպես տեսնում ենք Պատկեր 1-ում, կենտրոնախույս ուժը ազդում է շառավղային ուղղությամբ, այսինքն՝ ռոտորի առանցքին ուղղահայաց։ Հետևաբար, տատանումների զգայարանները պետք է տեղադրվեն այնպես, որ դրանց զգայունության առանցքը նույնպես ուղղված լինի շառավղային ուղղությամբ։ Սովորաբար, հիմքի կոշտությունը հորիզոնական ուղղությամբ ավելի փոքր է, ուստի հորիզոնական ուղղությամբ տատանումներն ավելի բարձր են։ Հետևաբար, զգայունությունը մեծացնելու համար զգայարանները պետք է տեղադրվեն այնպես, որ դրանց զգայունության առանցքը նույնպես ուղղված լինի հորիզոնական։ Թեև հիմնարար տարբերություն չկա։ Շառավղային ուղղությամբ տատանումներից բացի, պետք է վերահսկել նաև առանցքային ուղղությամբ, ռոտորի պտտման առանցքի երկայնքով տատանումները։ Այս տատանումները սովորաբար պայմանավորված չեն անհավասարակշռությամբ, այլ այլ պատճառներով, հիմնականում կցորդիչով միացված լիսեռների առանցքների շեղվածությամբ։
Այս թրթռումը հնարավոր չէ վերացնել բալանսավորմամբ, և այս դեպքում պահանջվում է կենտրոնավորում։ Գործնականում այդպիսի մեքենաներն սովորաբար ունեն և՛ ռոտորի անհավասարակշռություն, և՛ լիսեռի առանցքահեռացում, ինչը թրթռման վերացման խնդիրն ավելի է բարդացնում։ Նման դեպքերում նախ պետք է կենտրոնավորել մեքենան, հետո միայն բալանսավորել այն։ (Թեև ուժեղ մոմենտային անհավասարակշռության դեպքում թրթռում է առաջանում նաև առանցքային ուղղությամբ՝ հիմքի կառուցվածքի «ոլորման» պատճառով)։
Կապված հոդվածներ (բալանսավորման կայանների օրինակներ)
Մեխանիզմների հավասարակշռման որակը գնահատելու չափանիշներ
Ռոտորների (մեխանիզմների) բալանսավորման որակը կարելի է գնահատել երկու եղանակով։ Առաջին եղանակը ներառում է բալանսավորման ընթացքում որոշված մնացորդային անհավասարակշռության քանակի համեմատությունը մնացորդային անհավասարակշռության թույլատրելի շեղման հետ։ Այս թույլատրելի շեղումները տարբեր ռոտորների դասերի համար նշված են ISO 21940-11 (նախկինում ISO 1940-1).
Ինչպես է հաշվարկվում հանդուրժողականությունը (ISO 21940-11)։ Ստանդարտը սահմանում է G հավասարակշռման որակի աստիճանը, որը թույլատրելի տեսակարար անհավասարակշռության՝ eյուրաքանչյուր -ի և աշխատանքային անկյունային արագության՝ ω-ի արտադրյալն է, արտահայտված մմ/վ-ով.
- ω = 2π·n / 60 [rad/s], որտեղ n-ը աշխատանքային արագությունն է՝ rpm-ով;
- eյուրաքանչյուր = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (թվապես հավասար է զանգվածի կենտրոնի շեղմանը՝ արտահայտված µm-ով) — համարժեքորեն eյուրաքանչյուր = 9549 · G / n;
- Uյուրաքանչյուր = eյուրաքանչյուր · m [g·mm], որտեղ m-ը ռոտորի զանգվածն է կգ-ով։
Հաշվարկված օրինակ։ Ռոտոր m = 50 կգ, սպասարկման արագություն n = 3000 rpm, դաս G 6.3 (օդափոխիչներ, պոմպեր, ստանդարտ էլեկտրաշարժիչներ). ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s; eյուրաքանչյուր = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (ստուգում. 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1); Uյուրաքանչյուր = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm ողջ ռոտորի համար։
Հանդուրժողականության բաշխումը երկու հարթությունների միջև։ Ռոտորի համար, որի մասսայի կենտրոնը գտնվում է ուղղման հարթությունների միջև, ընդհանուր թույլատրելի շեղումը բաժանվում է հակադարձ համեմատականորեն մասսայի կենտրոնից յուրաքանչյուր հարթություն ունեցած հեռավորությանը; սիմետրիկ ռոտորի համար սա պարզապես կես է յուրաքանչյուր հարթությունում — վերևի օրինակում մոտ 500 g·mm մեկ հարթության համար։ Ոչ մի հարթության չպետք է հատկացվի U-ի 70%-ից ավելի կամ 30%-ից պակասյուրաքանչյուր.
Բնորոշ աստիճաններ. G 0.4 — գիրոսկոպներ, ճշգրիտ հղկիչ մեքենաների պտուտակամուտքեր · G 1 — հղկիչ մեքենաների պտուտակամուտքեր, ճշգրիտ արմատուրաներ · G 2.5 — տուրբիններ, տուրբոգեներատորներ, հաստոցային ամրավակիչներ · G 6.3 — ընդհանուր մեքենաշինություն. օդափոխիչներ, պոմպի պտուտակաթևեր, թռչող անիվներ, ստանդարտ էլեկտրաշարժիչներ · G 16 — հատուկ պահանջներով կարդանային լիսեռներ, գյուղատնտեսական տեխնիկա, մանրացուցիչներ · G 40 — ավտոմեքենայի անվադողեր, լիսեռներ (կարդանային լիսեռներ) · G 100 — բարձրարագ դիզելային շարժիչների պտուտահեն ամրավակիչներ։
Սակայն նշված թույլատրելի շեղումներին համապատասխանելը չի կարող ամբողջությամբ երաշխավորել մեխանիզմի գործարկման հուսալիությունը, որը կապված է դրա տատանումների նվազագույն մակարդակի ձեռքբերման հետ։ Սա բացատրվում է նրանով, որ մեխանիզմի տատանումների մեծությունը որոշվում է ոչ միայն դրա ռոտորի մնացորդային անհավասարակշռության հետ կապված ուժի մեծությամբ, այլև կախված է մի քանի այլ պարամետրերից, ներառյալ՝ մեխանիզմի կառուցվածքային տարրերի կոշտությունը k, դրա զանգվածը m, մարման գործակիցը, ինչպես նաև պտտման հաճախությունը։ Հետևաբար, մեխանիզմի դինամիկ որակները (ներառյալ դրա բալանսավորման որակը) գնահատելու համար մի շարք դեպքերում խորհուրդ է տրվում գնահատել մեխանիզմի մնացորդային տատանումների մակարդակը, որը կարգավորվում է մի շարք ստանդարտներով։
Արդյունաբերական մեքենաների թույլատրելի թրթռման մակարդակների ամենալայն կիրառվող ստանդարտն է ISO 20816-3-ը (նախկինում ISO 10816-3)։ Այն ընդգրկում է 15 կՎտ-ից բարձր հզորությամբ մեքենաներ, որոնք աշխատում են 120–15 000 պտ/ր տիրույթում, և դասակարգում է դրանք երկու չափումով՝ ըստ հզորության խմբի (Խումբ 1 — 300 կՎտ-ից բարձր; Խումբ 2 — 15-ից 300 կՎտ) և ըստ հենարանի տեսակի (կոշտ կամ ճկուն)։ Յուրաքանչյուր համադրություն ունի իր A/B, B/C և C/D գոտու սահմանները մմ/վ RMS-ով։ Այս շրջանակից դուրս մեքենաներն ունեն շարքի հատուկ մասեր (տուրբինային ագրեգատներ — ISO 20816-2, հիդրավլիկ մեքենաներ, հետադարձ-առաջընթաց մեքենաներ, պոմպեր) կամ արտադրանքի ստանդարտներ, ինչպիսին է ISO 14694-ը արդյունաբերական օդափոխիչների համար։
Ընդհանուր մեքենաների համար, որոնք գնահատվում են ոչ պտտվող մասերի հիման վրա, դասական ISO 10816-1 գոտիները (այժմ ISO 20816-1-ի մաս) տալիս են տատանումների արագության հետևյալ սահմանները՝ մմ/վ RMS.
| Դաս | A/B | B/C | C/D |
|---|---|---|---|
| I դաս (փոքր մեքենաներ, մինչև 15 կՎտ) | 0.71 | 1.80 | 4.50 |
| Դաս II (միջին մեքենաներ, 15–75 կՎտ) | 1.12 | 2.80 | 7.10 |
| III դաս (մեծ մեքենաներ, կոշտ հիմք) | 1.80 | 4.50 | 11.20 |
| IV դաս (մեծ մեքենաներ, ճկուն հիմք) | 2.80 | 7.10 | 18.00 |
Zone A համապատասխանում է նոր մեքենաների տատանմանը; Zone B ընդունելի է անսահմանափակ երկարաժամկետ շահագործման համար; Zone C թույլատրում է միայն սահմանափակ շահագործում; Zone D ցույց է տալիս տատանում, որը բավականաչափ ուժեղ է վնաս պատճառելու համար։
Ստանդարտներ և հղումներ
- ISO 21940-11:2016 — Մեխանիկական տատանումներ — Ռոտորի բալանսավորում — Մաս 11. Կոշտ վարքագիծ ունեցող ռոտորների ընթացակարգեր և հանդուրժողականություններ։ (Փոխարինում է ISO 1940-1-ը, որը հանվել է կիրառությունից։) G-աստիճանների և հանդուրժողականության հաշվիչ →
- ISO 21940-2 — Մեխանիկական տատանումներ — Ռոտորի բալանսավորում — Մաս 2. Բառարան։ (Ստատիկ, զույգային, քվազիստատիկ և դինամիկ անհավասարակշռության սահմանումները։)
- ISO 20816-1:2016 — Մեխանիկական տատանումներ — Մեքենայի տատանումների չափում և գնահատում — Մաս 1. Ընդհանուր ուղեցույցներ։ (Փոխարինում է ISO 10816-1-ը և ISO 7919-1-ը։) Գնահատման գոտիներ →
- ISO 20816-3:2022 — Մեխանիկական տատանումներ — Մեքենայի տատանումների չափում և գնահատում — Մաս 3. Արդյունաբերական մեքենաներ՝ 15 կՎտ-ից բարձր անվանական հզորությամբ և 120 պտ/րոպե-ից 15 000 պտ/րոպե անվանական պտտաթվերով։ (Փոխարինում է ISO 10816-3:2009-ը։)
- ISO 14694:2003 — Արդյունաբերական օդափոխիչներ — Բալանսավորման որակի և տատանումների մակարդակի պահանջներ։
ՀՏՀ
Արդյո՞ք բալանսավորումը վերացնում է բոլոր տատանումները։
Ոչ։ Բալանսավորումը վերացնում է տատանումները, որոնք առաջանում են ռոտորի զանգվածի ասիմետրիկ բաշխման հետևանքով՝ նկատմամբ դրա պտտման առանցքի։ Առանցքների շեղվածությունից, առանցքակալների թերություններից, օդադինամիկ/հիդրոդինամիկ ուժերից, էլեկտրամագնիսական ուժերից և այլ պատճառներից առաջացած տատանումները պահանջում են առանձին դիագնոստիկա և ուղղիչ գործողություններ։
Ինչու՞ կարող է բալանսավորումը ձախողվել ռեզոնանսի մոտ։
Ռեզոնանսի մոտ արագության փոքր փոփոխությունները կարող են առաջացնել տատանումների ամպլիտուդի մեծ փոփոխություններ և 180° փուլային շեղում։ Նման պայմաններում չափման արդյունքները դառնում են անկայուն, և սովորական բալանսավորման գործընթացները կարող են չհամերաշխվել առանց հատուկ մեթոդների։
Ե՞րբ է անհրաժեշտ միահարթակային կամ երկհարթակային բալանսավորում։
Մեկ հարթություն բավարար է սկավառակաձև ռոտորների համար, որտեղ ռոտորի առանցքային երկարությունը փոքր է տրամագծի համեմատ — որպես կանոն L/D < 0.5 — և աշխատանքային արագությունը զգալիորեն ցածր է առաջին կրիտիկական արագությունից։ Բնորոշ օրինակներ. հղկող սկավառակ, միասկավառակ օդափոխիչի աշխատանիվ, փոկաքաշ, ավտոմեքենայի անիվ։ Այդպիսի ռոտորը կրում է գրեթե զուտ ստատիկ անհավասարակշռություն։
Երկհարթ անհրաժեշտ են երկարավուն ռոտորների համար (L/D ≥ 0.5), ցանկացած ռոտորի համար՝ երկու կամ ավելի աշխատանքային անիվներով կամ սկավառակներով՝ տեղակայված լիսեռի երկարությամբ, և ցանկացած դեպքում, երբ երկու առանցքակալների տատանումների ֆազը էականորեն տարբերվում է — մոմենտային բաղադրիչի նշան։ Կոշտ ռոտորին երբեք չեն անհրաժեշտ երկուսից ավելի հարթություններ։
Կասկածի դեպքում չափեք երկու առանցքակալները. եթե մեկ հարթության ուղղումը նվազեցնում է տատանումը մեկ առանցքակալում և ավելացնում մյուսում, ռոտորն ունի մոմենտային բաղադրիչ և պահանջում է երկհարթակային բալանսավորում։
Ի՞նչ պետք է անել բալանսավորումից առաջ։
Համոզվեք, որ մեքենան ծառայության համար պատրաստ է. հուսալի ամրացում հիմքին, առողջ առանցքակալներ, ծանր խաղերի բացակայություն և ոչ գծայնության ակնհայտ աղբյուրների բացակայություն։ Բալանսավորումը չի կարող փոխարինել վերանորոգմանը։
Հիմնական եզրակացություններ
- Բալանսավորումը ուղղում է զանգվածային (կենտրոնախույս) գրգռումը. այն չի լուծում առանցքների շեղվածությունը, առանցքակալների վնասվածքները կամ էլեկտրամագնիսական/օդադինամիկ աղբյուրները։
- Ռեզոնանսը և ոչ գծայնությունը կարող են սովորական բալանսավորումը դարձնել անարդյունավետ կամ անվտանգ չլինող։
- Կոշտ ռոտորների համար երկու հարթության հավասարակշռումը դինամիկ անհավասարակշռության ընդհանուր լուծումն է (ստատիկի և մոմենտայինի համադրություն)։
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko-ն թրթռումների վերլուծության ինժեներ է, ինչպես նաև Vibromera-ի հիմնադիրն ու գործադիր տնօրենը։ Ավելի քան 15 տարի նա հավասարակշռում է պտտվող սարքավորումները տեղում, ոչ թե փորձարկման նստարանին՝ մալչերներ, արդյունաբերական օդափոխիչներ, ջարդիչներ, ցենտրիֆուգներ, լիսեռներ և իլիկներ։ Հենց այս աշխատանքից են ծնվել Balanset սարքերը — դրանք նախագծվել են որպես գործիք, որը մասնագետը կարող է տանել մեքենայի մոտ և օգտագործել ինքնուրույն, տեղում, և ոչ որպես լաբորատոր սարքավորում։ Vibromera-ն հիմնադրվել է 2017 թվականին, իսկ 2023 թվականից գործում է Պորտուգալիայի Պորտու քաղաքում։ Balanset շարքի մշակումը, հավաքումը և աջակցությունը կատարվում են այստեղ։ Առաջատար սարքը Balanset-1A-ն է՝ դյուրակիր անալիզատոր մեկ և երկու հարթությունում հավասարակշռման ու թրթռումների ախտորոշման համար։ Nikolai-ն անձամբ մասնակցում է հաճախորդների աջակցությանը, բարդ հավասարակշռման դեպքերի լուծմանը և ծրագրային ապահովման մշակմանը։ Նա աշխատում է հաճախորդների հետ ամբողջ աշխարհում, ցանկացած լեզվով։
