Կիսաշարժական անհավասարակշռության հասկացությունը
Քվազի-ստատիկ անհավասարակշռությունը հատուկ և համեմատաբար հազվադեպ տեսակ է դինամիկ անհավասարակշռվածություն։ Այն առաջանում է, երբ ռոտորի իներցիայի գլխավոր առանցքը հատում է լիսեռի պտտման առանցքը, բայց ոչ ռոտորի ծանրության կենտրոնում։ Պարզ խոսքով՝ դա վիճակ է, որը պարունակում է ստատիկ անհավասարակշռվածություն և մոմենտային անհավասարակշռություն — հատուկ առանձնահատկությամբ, որ ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության վեկտորները գտնվում են մեկ և նույն առանցքային հարթությունում։ Հենց այդ համահարթ դասավորությունն է տալիս դրան անունը և առանձնահատուկ վարքագիծը։
1. Սահմանում. Ո՞րն է կիսաշարժական անհավասարակշռությունը
Պատկերացնելու համար հիշեք, թե ինչն է սահմանում իդեալականորեն հավասարակշռված ռոտորը. դրա իներցիայի գլխավոր առանցքը համընկնում է պտտման առանցքի հետ։ Տարբեր տեսակները անհավասարակշռություն նկարագրում են, թե ինչպես կարող են այդ երկու առանցքները տարանջատվել։ Քվազի-ստատիկ անհավասարակշռության դեպքում երկու առանցքները հատվում են — հատվում են — բայց հատման կետը շեղված է լիսեռի երկայնքով ծանրության կենտրոնից՝ ոչ թե գտնվում է դրա վրա։ Երկրաչափորեն դա թեքված և տեղաշարժված առանցք է, որի ստատիկ և մոմենտային բաղադրիչները գտնվում են նույն առանցքային հարթությունում — հենց այդ համահարթ համադրությունն է ստիպում երկու առանցքներին հատվել։
Դինամիկ անհավասարակշռության յուրաքանչյուր ձևի նման, այն կարող է լիովին չափվել միայն ռոտորի պտտման ընթացքում։ Քանի որ ամբողջ վիճակը համարժեք է մեկ արդյունարար անհավասարակշռության, որը գործում է մեկ կոնկրետ առանցքային հարթությունում, այդ հարթությունում կատարված մեկ ուղղումը՝ համապատասխան մեծությամբ, կարող է վերացնել այն — եթե այդ հարթությունը հասանելի է մեքենայի վրա. հակառակ դեպքում այն դիտարկվում է որպես սովորական երկհարթ բալանսավորման աշխատանք։ Միայն ստատիկ ստուգումը սուր եզրերի վրա չի կարող բացահայտել այն, քանի որ մոմենտային բաղադրիչը ուժեր է առաջացնում միայն պտտման ժամանակ։
2. Կապը այլ անհավասարակշռության տեսակների հետ
Օգտակար է քվազի-ստատիկ անհավասարակշռությունը դիտարկել երեք ստանդարտ կատեգորիաների կողքին.
- Ստատիկ անհավասարակշռություն: ծանրության կենտրոնի մաքուր տեղաշարժ լիսեռի առանցքից։ Այն առաջացնում է կենտրոնախույս ուժեր, որոնք ֆազային համընկնում երկու առանցքակալներում ունեն։
- Զույգային անհավասարակշռվածություն: մաքուր «կոպզում», հավասար ծանր կետերով հակառակ ծայրերում և հակառակ կողմերում։ Այն առաջացնում է ուժեր, որոնք 180 աստիճան ֆազային տարբերությամբ են առանցքակալներում։
- Դինամիկ անհավասարակշռություն: ընդհանուր դեպքը՝ ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության համադրությունը ցանկացած կամայական ֆազային անկյան տակ։
- Քվազի-ստատիկ անհավասարակշռություն՝ դինամիկ անհավասարակշռության հատուկ դեպք, որտեղ ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության վեկտորները գտնվում են նույն առանցքային հարթությունում, ուստի թեքված գլխավոր առանցքը դեռևս հատում է լիսեռի առանցքը (ծանրության կենտրոնից այլ կետում)։
Այլ կերպ ասած՝ յուրաքանչյուր քվազի-ստատիկ ռոտորը դինամիկորեն անհավասարակշռված է, բայց միայն կոնկրետ երկրաչափական համընկնումն է արժանանում «քվազի-ստատիկ» պիտակին։
3. Գործնական օրինակ. Ելքային ռոտորը
Դասական դասագրքային օրինակը կախված ռոտոր է, որի անհավասարակշռությունը գտնվում է մեկ հարթությունում՝ հեռու մեքենայի ծանրության կենտրոնից։ Դիտարկենք մեծ արդյունաբերական օդափոխիչ՝ ծանր թիակների հավաքածուով, որը տեղադրված է երկար լիսեռի ծայրին՝ երկու առանցքակալներից դուրս։
Ենթադրենք, օդափոխիչի սկավառակի վրա կա մեկ ծանր կետ՝ մաքուր ստատիկ անհավասարակշռություն սկավառակի վրա։ Այդ մեկ ուժի հասնելը երկու առանցքակալներին սիմետրիկ չէ.
- Օդափոխիչին ավելի մոտ գտնվող առանցքակալը զգում է մեծ տատանումների ուժ։
- Օդափոխիչից ավելի հեռու գտնվող առանցքակալը նույնպես զգում է ուժ, բայց քանի որ զանգվածը «կախված» է հենարաններից դուրս, այդ ուժը գործում է մոտակա առանցքակալի շուրջ թեքման միջոցով։
Առանցքակալներում ընդհանուր արդյունքը բարդ շարժում է, որը համադրում է ինչպես թրթռման (ստատիկ), այնպես էլ թեքման (մոմենտային) բաղադրիչները։ Քանի որ երկուսն էլ առաջանում են մեկ ֆիզիկական ծանր կետից, դրանք ունեն ֆիքսված կապ — և հենց այդ ֆիքսված կապն է ստեղծում քվազի-ստատիկ վիճակը։ Սա նաև այն պատճառն է, թե ինչու կախված ռոտորները հայտնի են իրենց զգայունությամբ և գրեթե միշտ պահանջում են երկհարթ մշակում։
4. Ուղղում
Ինքնին քվազի-ստատիկ անհավասարակշռությունը կարելի է վերացնել մեկ ուղղմամբ համապատասխան առանցքային հարթությունում, քանի որ այն համարժեք է մեկ արդյունարար անհավասարակշռության, որը գործում է այդ հարթությունում։ Գործնականում այդ կոնկրետ հարթությունը հաճախ հասանելի չէ ժողված մեքենայի վրա, ուստի տեղում այն ուղղվում է ինչպես ցանկացած ընդհանուր դինամիկ անհավասարակշռություն։ Բալանսավորման աշխատանքային գործընթացն է.
- Չափել տատանումները ամպլիտուդ և փուլ 1× հաճախության վրա աշխատանքային արագություն երկու առանցքակալային դիրքերում։
- Հաշվարկել անհրաժեշտ ուղղիչ կշիռներ և դրանց անկյունային տեղադրումը երկու ընտրված ուղղման հարթություններում, սովորաբար օգտագործելով ազդեցության գործակից մեթոդը՝ փորձնական կշիռ.
- Տեղադրել կշիռները այնպես, որ դրանք միաժամանակ չեզոքացնեն ինչպես ստատիկ, այնպես էլ մոմենտային բաղադրիչները։
Տեղում սա ստանդարտ երկհարթակ հավասարակշռում աշխատանք է։ Կրելի երկու ալիքով գործիք, ինչպիսին է Balanset-1A չափում է ամպլիտուդը և ֆազը երկու առանցքակալներում, որոշում է ռոտորի ազդեցության գործակիցները և հաշվարկում զանգվածն ու անկյունը յուրաքանչյուր հարթության համար — այնուհետև ստուգում, որ մնացորդային անհավասարակշռություն համապատասխանում է պահանջվող ISO 21940-11 դասին։ Վերլուծաբանը կարող է վիճակը բնութագրել որպես քվազի-ստատիկ՝ ելնելով փուլային ցուցումներից, սակայն գործնական ուղղումը նույն փորձարկված երկհարթ ընթացակարգն է, որն օգտագործվում է ցանկացած դինամիկ անհավասարակշռության համար։
5. Ինչու՞ է կարևոր տարբերակումը
Եթե տեղում կիրառվող գործընթացը սովորաբար նույն երկհարթ աշխատանքն է, ինչո՞ւ ընդհանրապես անվանել այդ վիճակը։ Քանի որ քվազի-ստատիկ ձևի ճանաչումը նպաստում է հասկացողությանը իսկ նույնիսկ կարող է պարզեցնել ընթացակարգը, քանի որ մեկ ուղղումը ճիշտ առանցքային հարթությունում բավարար է, երբ այդ հարթությունը հասանելի է։ Փուլային կապը ինժեներին հուշում է, որ մեկ կախված ծանր կետը՝ այլ ոչ թե երկու անկախները, հավանական ֆիզիկական պատճառն է, ինչը ուղղորդում է, թե որտեղ փնտրել աղբյուրը՝ վնասված թիակ, կուտակված նստվածք կամ հավաքման թերություն կախված սկավառակի վրա։ Այս պատկերացումը մասն է ուշադիր փուլային մեկնաբանության ընդհանուր արժեքի ռոտորի դինամիկա.
