Պտտվող մեքենաներում անհավասարակշռության (իմբալանսի) հասկացում
Անհավասարակշռություն — օգտագործվում է փոխարինելի անհավասարակշռություն — այն վիճակն է, երբ ռոտոր‘ի զանգվածի կենտրոնը չի համընկնում պտտման առանցքի հետ: Զանգվածը անհավասար է բաշխված լիսեռի շուրջ, ուստի, երբ ռոտորը պտտվում է, շեղված զանգվածը ստեղծում է ընդհանուր կենտրոնախույս ուժ որը ռոտորը հեռացնում է կենտրոնից և ամբողջ մեքենան թրթռում է: Զանգվածի կենտրոնի շեղումը երկրաչափական կենտրոնից ռոտորի էքսցենտրիսիտետ է, և դրանով առաջացած թրթռումը անհավասարակշռությունը դարձնում է պտտվող մեքենաների ամենատարածված թերությունը — և սովորաբար առաջինը, որը դիագնոստիկը ստուգում է:
1. Սահմանում. Ի՞նչն է առաջացնում ուժը
Խանգարող ուժը կենտրոնախույս է. F = m·r·ω², որտեղ m·r անհավասարակշռությունն է (շեղված զանգվածը բազմապատկած շառավղով) և ω կոշիկային արագությունն է: Երկու հետևանք անմիջապես հետևում են. Առաջինը, ուժը պտտվում է լիսեռի հետ, ուստի այն մեկ անգամ յուրաքանչյուր պտույտի ընթացքում ազդում է առանցքակալների վրա: Երկրորդը, այն մասշտաբավորվում է քառակուսի արագության — ռոտորը, որը ձեռքով դանդաղ պտտելիս լավ է զգացվում, ամբողջական RPM-ի դեպքում կարող է դառնալ անտանելի, ինչի պատճառով հավասարակշռման որակ պահանջները կտրուկ խստանում են, երբ ծառայության արագությունը աճում է: Անհավասարակշռությունը քանակապես որոշվում է որպես զանգված բազմապատկած շառավղով, սովորաբար գրամ-միլիմետրերով (g·mm), քանի որ թե զանգվածի շեղումը կենտրոնից և թե ինչքան հեռու է այն առանցքից, որոշում են ուժը:
2. Անհավասարակշռության դիագնոստիկա. Դասական նշան
Անհավասարակշռությունը համեմատաբար հեշտ է ճանաչել, քանի որ դրա տատանում նշանը այնքան համապատասխան է — հիմնական պատճառ, որ այն բնական սկզբնակետն է տատանումների վերլուծություն:
- Հաճախություն թրթռումը ճիշտ 1× պտտման արագությունը (մի աշխատանքային արագություն): Մեքենան արագացրեք կամ դանդաղեցրեք, և գագաթը կատարյալ կերպով հետևում է:
- Ուղղություն՝ էներգիան հիմնականում ռադիալ — հորիզոնական և ուղղահայաց — սովորաբար քիչ առանցքային (հրում) թրթռում:
- Ամպլիտուդ: համեմատական է պտտման արագության քառակուսուն, ուստի արագությունը կրկնապատկելը մոտավորապես քառապատկում է անհավասարակշռության ուժը և առաջացած թրթռումը:
- Ֆազ․ 1× փուլ ընթերցումը կայուն և կրկնելի է, ինչը ծանր կետը գտնելի է դարձնում:
Քանի որ գերիշխող 1× գագաթը կարող է առաջանալ նաև առանցքների շեղվածություն, լիսեռի ծռվածք կամ ռեզոնանս, զգույշ վերլուծաբանը անհավասարակշռությունը հաստատում է դրա ամբողջ նախշով. բարձր 1×, ցածր հարմոնիկներ, հիմնականում շառավղային էներգիա և կայուն փուլ: Մեծ 2× բաղադրիչը, հակառակը, դիագնոստիկան ուղղում է առանցքների շեղվածության կամ մեխանիկական թուլացում.
3. Անհավասարակշռության երեք տեսակները
Ստատիկ անհավասարակշռություն
Նույնպես կոչվում է «ուժային անհավասարակշռություն», սա ամենապարզ տեսակն է, որտեղ զանգվածը շեղված է մեկ հարթությամբ — պատկերացրեք մեկ ծանր կետ բարակ սկավառակի վրա։ Այն «ստատիկ» է, քանի որ դրսևորվում է հանգստի վիճակում. հենված լինելով շփում չունեցող սուր եզրերի վրա՝ ռոտորը գլորվում է, մինչև ծանր կետը կախվի ներքևում։ Ծանր կետին 180° հակառակ տեղադրված մեկ կշիռը ուղղում է այն, դա միահարթ հավասարակշռում.
Մոմենտային անհավասարակշռություն
Երկու հավասար ծանր կետ ռոտորի հակադիր ծայրերում, 180° հեռավորության վրա, չեզոքացնում են որպես ընդհանուր ուժ, բայց կազմում են մոմենտային — թափահարող մոմենտ, որը ծռում է ռոտորը ծայրից ծայր։ Նման ռոտորը ստատիկորեն հավասարակշռված է (այն չի գլորվի սուր եզրերի վրա), սակայն աշխատանքի ընթացքում ուժեղ է տատանվում, և մոմենտը չեզոքացնելու համար անհրաժեշտ է երկու ուղղիչ կշիռ երկու առանձին հարթություններում։
Դինամիկ անհավասարակշռություն
Կոնդիցիան, որը հանդիպում է գրեթե բոլոր իրական մեքենաներում, դինամիկ անհավասարակշռությունը միավորում է ստատիկ և մոմենտային ազդեցությունները։ Այն ուղղելու համար անհրաժեշտ է զանգվածի փոփոխություններ առնվազն երկու հարթություններում ռոտորի երկայնքով — դինամիկ (երկհարթ) բալանսավորում։ Երբ ստատիկ և մոմենտային բաղադրիչները պատահականորեն համընկնում են անկյունային առումով, հատուկ դեպքը կոչվում է կվազի-ստատիկ անհավասարակշռություն.
4. Հաճախակի պատճառներ
Անհավասարակշռությունը կարող է գոյություն ունենալ արտադրությունից կամ զարգանալ աշխատանքի ընթացքում։ Հաճախակի աղբյուրները ներառում են.
- Արտադրական անկատարություններ. ձուլվածքների մեջ խոռոչներ, անհավասար նյութի խտություն և մեքենայական թույլտվություններ.
- Մոնտաժային սխալներ՝ սխալ տեղադրված բաղադրիչներ, անհավասար թրթռացված պարույրներ կամ շեղված շպոնկաներ։
- Մաշվածք. անհավասար էրոզիա, կոռոզիա կամ մաշվածք օդափոխիչի թևիկների և պոմպի աշխատանքային անիվների.
- Նյութի կուտակում. ոչխար, փոշի կամ արտադրանք, որը կուտակվում է օդափոխիչների, փչողների և սենտրիֆուգների ռոտորների վրա։
- Կոմպոնենտի ձախողում. թռած հավասարակշռման կշիռը կամ կոտրված թիակը անմիջապես ստեղծում են լուրջ անհավասարակշռություն։
5. Ինչու է անհավասարակշռության ուղղումը կրիտիկական
Մեքենայի աշխատեցումը նշանակալի անհավասարակշռությամբ կայունորեն վնասում է այն, քանի որ ցիկլիկ ուժը բեռնում է կառուցվածքը յուրաքանչյուր պտույտի ժամանակ.
- Առանցքակալի վաղաժամ ձախողում. առանցքակալերը տեսնում են բարձր դինամիկ բեռներ և արագ են մաշվում։
- Գերհոգնածություն և ճաքեր. կրկնվող լարումը կուտակում է նյութի հոգնածություն վնաս լիսեռում, հիմքում և շրջակա մասերում։
- Արդյունավետության նվազում՝ էներգիան արյունահոսում է որպես տատանում և ջերմություն՝ օգտակար արտադրանքի փոխարեն։
- Անվտանգության ռիսկեր. եզրափակիչում, լուրջ անհավասարակշռությունը կարող է հանգեցնել կատաստրոֆիկ ձախողման։
6. Անհավասարակշռության ուղղումը տեղում
Անհավասարակշռությունը բուժվում է համակարգված բալանսավորում ընթացակարգով — մեքենաների հուսալիությունը բարելավելու ամենաարդյունավետ քայլերից մեկը։ Նպատակը զրոյական անհավասարակշռությունը չէ, այլ փոքր, սահմանված մնացորդային անհավասարակշռություն տոլերանսի սահմաններում։ Ստանդարտ սահմանները գալիս են G աստիճան համակարգի ISO 21940-11 (որը կլանել է հին ISO 1940-1-ը); արդյունքում ստացված տատանումը գնահատվում է ուժգնության սահմանների նկատմամբ ISO 20816 (ISO 10816-ի ժամանակակից շարունակությունը)։ Անվճար Մնացորդային անհավասարակշռության հաշվիչ (ISO 21940-11) փոխակերպում է ընտրված դասը և աշխատանքային արագությունը թույլատրելի գ·մմ-ի մեկ հարթության համար։
Ժողովված մեքենայի վրա աշխատանքը կատարվում է տեղում, այլ ոչ թե հավասարակշռման մեքենա. Կրելի երկու ալիքանի վերլուծիչ, օրինակ Balanset-1A չափում է 1× ամպլիտուդը և փուլը, որոշում է ռոտորի ազդեցության գործակիցներ մի փորձնական կշիռ, և հաշվարկում է յուրաքանչյուրի զանգվածը և անկյունը ուղղիչ կշիռ միա- կամ երկհարթ տեղում բալանսավորում ։ Քանի որ այն աշխատում է մեքենայի սեփական առանցքակալերում աշխատանքային արագությամբ, այն և՛ ուղղում է անհավասարակշռությունը, և՛ հաստատում, որ մնացորդայինը գտնվում է ընտրված ISO դասի սահմաններում։
