Երկհարթական բալանսավորման հասկացությունը
Երկհարթ բալանսավորում է դինամիկ հավասարակշռում ընթացակարգ, որի ժամանակ ուղղիչ կշիռներ տեղադրվում են ռոտորի երկայնքով երկու առանձին հարթություններում՝ միաժամանակ վերացնելու երկուսն էլ ստատիկ անհավասարակշռվածություն և մոմենտային անհավասարակշռություն միաժամանակ: Սա արդյունաբերական պտտվող սարքավորումների մեծ մասի ստանդարտ մեթոդն է — ցանկացած ռոտոր, որի առանցքային երկարությունը համեմատելի է կամ գերազանցում է նրա տրամագիծը: Ի տարբերություն միահարթ հավասարակշռում, որը ուղղում է միայն ռոտորի զանգվածների կենտրոնի շեղումը, երկհարթ բալանսավորումը լուծում է և՛ տեղաշարժի կենտրոնախույս ուժ , և՛ այն մոմենտը, որի պատճառով ռոտորը տատանվում կամ թափահարվում է իր կենտրոնի շուրջ:
1. Սահմանում. Ինչու՞ երկու հարթություն:
Ցանկացած կոշտ ռոտորի անհավասարակշռություն կարելի է վերլուծել երկու անկախ բաղադրիչների: Ստատիկ անհավասարակշռություն մաքրիկ ծանրության կետ է, որի զանգվածների կենտրոնը շեղված է լիսեռի առանցքից: Այն առաջացնում է ֆազային համընկնող ուժ երկու առանցքակալներում և կարող է դրսևորվել նույնիսկ, եթե ռոտորը բալանսավորվի սուր եզրերի վրա՝ առանց պտտման: Զույգային անհավասարակշռվածություն հավասար ծանրության կետերի զույգ է, որոնք տեղադրված են ռոտորի հակադիր ծայրերում՝ 180° հեռավորության վրա: Այն չի առաջացնում զանգվածների կենտրոնի մաքրիկ շեղում, ուստի ստատիկորեն անտեսանելի է, սակայն պտտաթվի դեպքում առաջացնում է թափահարման մոմենտ, որը երկու առանցքակալները դուրս է բերում ֆազային համընկնումից:
Մեկ ուղղման հարթությունը կարող է չեզոքացնել միայն ստատիկ բաղադրիչը: Մոմենտը չեզոքացնելու համար անհրաժեշտ են երկու ուղղումներ, որոնք միասին կազմում են հակադիր մոմենտ — և սա, սահմանման համաձայն, պահանջում է երկու հարթություն: Քանի որ իրական ռոտորները կրում են ստատիկ և մոմենտային անհավասարակշռության ցանկացած խառնուրդ (այդ վիճակը հաճախ կոչվում է կվազի-ստատիկ անհավասարակշռություն երբ երկուսն էլ խառնված են), երկու ուղղման հարթությունները նվազագույնն են, որոնք անհրաժեշտ են կոշտ ռոտորի անհավասարակշռությունը ամբողջությամբ նկարագրելու և ուղղելու համար: տատանում.
2. Ե՞րբ է անհրաժեշտ երկհարթ բալանսավորումը:
Երկու հարթություն ընտրեք, երբ հետևյալներից ցանկացածը ճիշտ է.
Երկար կամ բարակ ռոտորներ
Որպես կանոն, ցանկացած ռոտոր, որի երկարության և տրամագծի հարաբերակցությունը մոտավորապես 0,5-ից 1,0 է կամ գերազանցում է այն, պետք է բալանսավորվի երկու հարթություններում: Տիպիկ օրինակներն են.
- Էլեկտրական մոտորի անկյունաքարեր
- Պոմպերի և կոմպրեսորների լիսեռներ
- Բազմաստիճան օդափոխիչների ռոտորներ
- Քաշման լիսեռներ և կցորդիչներ
- Շպինդելներ և պտտվող գործիքներ
- Տուրբինի ռոտորներ
Երկայնական ծայրամասում նեղ սկավառակը — քերծիչ անիվը, մեկ շղթայակիր անիվը, բարակ իներցիոն անիվը — գտնվում է հակադիր ծայրամասում և սովորաբար կարող է ուղղվել մեկ հարթությունում, քանի որ այն չափազանց կարճ է՝ իմաստալից մոմենտ աջակցելու համար:
Տեսանելի մոմենտային անհավասարակշռություն
Երբ չափված 1× փուլ երկու առանցքակալի հենակետերում զգալիորեն ֆազային շեղված է — մոտենալով 180°-ի, ինչը ազդանշան է թափահարման կամ թեքման շարժման մասին — ապա առկա է մոմենտային անհավասարակշռություն, և միայն երկհարթ ուղղումը կարող է այն վերացնել:
Երբ միահարթ բալանսավորումը բավարար չէ
Դասական դիագնոստիկ նշան. միահարթ փորձը նվազեցնում է տատանումները մեկ առանցքակալում, բայց մեծացնում է դրանք մյուսում: Այդ համաչափությունը ուղղված չմնացած մոմենտի բնորոշ նշանն է և ցույց է տալիս, որ անհրաժեշտ է երկրորդ հարթություն:
Կոշտ ռոտորներ բաշխված զանգվածով
Այնուամենայնիվ, նույնիսկ կոշտ ռոտորի , որը աշխատում է զգալիորեն ցածր իր առաջին կրիտիկական արագություն ից, օգտվում է երկու հարթություններից, եթե նրա զանգվածը բաշխված է զգալի առանցքային երկարության վրա՝ ապահովելով, որ տատանումները նվազագույնի հասցվեն յուրաքանչյուր առանցքակալում, այլ ոչ թե միայն մեկում:
3. Երկհարթ բալանսավորման գործընթացը
Երկհարթ բալանսավորումն ավելի բարդ է, քան միահարթ աշխատանքը, քանի որ ցանկացած հարթության ուղղումը փոխում է տատանումները երկուսն էլ առանցքակալներում: Ստանդարտ լուծումը ազդեցության գործակցի մեթոդ է, որը կիրառվում է երկու փորձնական կշիռներ օգտագործմամբ՝ չափման փուլերի հաջորդականության ընթացքում.
Քայլ 1 — Նախնական չափում
Միացրեք սարքը ընտրված բալանսավորման պտտաթվով և գրանցեք սկզբնական 1× տատանումների վեկտորները (ամպլիտուդ և ֆազ) երկու առանցքակալներում: Նշանակեք դրանք «Առանցքակալ 1» և «Առանցքակալ 2»: Այս զույգը արտացոլում է ռոտորում առկա անհավասարակշռության բոլոր բաղադրիչների համադրյալ ազդեցությունը:
Քայլ 2 — Ուղղման հարթությունների սահմանում
Ընտրեք երկուսը ուղղման հարթություններ որտեղ կարելի է զանգված ավելացնել կամ հեռացնել: Տեղադրեք դրանք հնարավորինս հեռու միմյանցից և հասանելի վայրերում — սովորաբար ռոտորի յուրաքանչյուր ծայրին, կցորդիչի ֆլանգերին կամ օդափոխիչի կենտրոնին: Հարթությունների լայն հեռավորությունը ապահովում է ուժեղ, լավ պայմանավորված մոմենտային ուղղում:
Քայլ 3 — Փորձնական կշիռ Հարթություն 1-ում
Կանգնեցրեք սարքը և տեղադրեք հայտնի զանգվածով փորձնական կշիռ հայտնի անկյան տակ առաջին հարթությունում: Միացրեք նորից և գրանցեք նոր տատանումները երկու առանցքակալներում: Վեկտորային փոփոխությունը յուրաքանչյուր առանցքակալում բացահայտում է երկու ազդեցության գործակից. Հարթություն 1-ի ազդեցությունը Առանցքակալ 1-ի վրա և Հարթություն 1-ի ազդեցությունը Առանցքակալ 2-ի վրա:
Քայլ 4 — Փորձնական կշիռ Հարթություն 2-ում
Հեռացրեք առաջին փորձնական կշիռը, տեղադրեք փորձնական կշիռ երկրորդ հարթությունում, միացրեք և նորից չափեք: Սա տալիս է մնացած երկու գործակիցները. Հարթություն 2-ի ազդեցությունը Առանցքակալ 1-ի վրա և Հարթություն 2-ի ազդեցությունը Առանցքակալ 2-ի վրա:
Քայլ 5 — Ուղղումների հաշվարկ
Գործիքը հիմա պարունակում է չորս կոմպլեքս ազդեցության գործակիցներ, որոնք դասավորված են 2×2 մատրիցայի տեսքով: Օգտագործելով վեկտորային մաթեմատիկա և մատրիցայի հակադարձումը, այն լուծում է միաժամանակյա հավասարումների զույգ՝ յուրաքանչյուր հարթության համար անհրաժեշտ ճշգրիտ զանգվածի և անկյան համար, որպեսզի միաժամանակ երկու առանցքակալներում տատանումները զրոյի մոտեցվեն: Մեկ միահարթ ազդեցության գործակցի հաշվիչ իլյուստրացնում է մեկ հարթության համար հիմքում ընկած վեկտորային հաշվարկը; երկհարթ դեպքը պարզապես ընդլայնում է այն մատրիցայի, մինչդեռ փորձնական կշռի հաշվիչ օգնում է ընտրել իմաստալից առաջին փորձնական զանգված:
Քայլ 6 — Տեղադրում և ստուգում
Տեղադրեք երկու հաշվարկված կշիռները մշտական և միացրեք ստուգման համար: Երկու առանցքակալներում տատանումները հիմա պետք է հարմարավետորեն գտնվեն նպատակային սահմաններում: Եթե մի փոքր մնացորդային տատանում մնում է, արագ վերջնական հավասարակշռում — օգտագործելով արդեն չափված գործակիցները — կատարելագործում է արդյունքը՝ առանց լրացուցիչ փորձնական փուլերի:
4. Ազդեցության գործակցի մատրիցայի բացատրություն
Մեթոդի ուժը թաքնված է այդ 2×2 մատրիցայում, քանի որ յուրաքանչյուր հարթություն ազդում է երկուսն էլ առանցքակալներ.
- Ուղղակի ազդեցություններ. 1-ին հարթության մեջ գտնվող կշիռն առավելագույն ազդեցությունն ունի մոտակա 1-ին առանցքակալի վրա, իսկ 2-րդ հարթության կշիռը՝ մոտակա 2-րդ առանցքակալի վրա։
- Խաչաձև կապվածության ազդեցություններ. 1-ին հարթության կշիռը նույնպես տեղաշարժում է 2-րդ առանցքակալը (սովորաբար ավելի թույլ), իսկ 2-րդ հարթության կշիռը նույնպես տեղաշարժում է 1-ին առանցքակալը։
Մատրիցայի լուծումը միաժամանակ հաշվի է առնում բոլոր չորս փոխազդեցությունները, ուստի երկու ուղղումները համագործակցում են, այլ ոչ թե պայքարում միմյանց դեմ։ Ձեռքով մաթեմատիկան անողոք է՝ նշանի սխալը կամ փուլի սխալը աստիճանաբար տարածվում են ինվերսիայի միջով, ինչը հենց այն պատճառն է, թե ինչու մասնագիտացված բալանսավորման սարքը արդարացնում է իր գոյությունը։
Երկու հարթությունների (1, 2) և երկու առանցքակալների (A, B) դեպքում համակարգն է VA = αA1·W1 + αA2·W2 և VB = αB1·W1 + αB2·W2, որտեղ V, α և W յուրաքանչյուր անդամը բարդ (ամպլիտուդ և փուլ) վեկտոր է։ Բալանսավորման ծրագրային ապահովումը շրջում է այս 2×2 համակարգը՝ գտնելու W ուղղիչ կշիռները1 և W2 , որոնք V-նA և VB զրոյացնում են։
5. Երկհարթ բալանսավորումը տեղում
Երկհարթ բալանսավորումը տեղում բալանսավորում օրական մեթոդն է, և դա հենց այն է, ինչի համար նախատեսված է կրելի երկու ալիքանի վերլուծիչը։ Balanset-1A, տեխնիկը տեղադրում է ակսելերոմետր յուրաքանչյուր առանցքակալի վրա, տեղադրում է օպտիկական լազերային տախոմետր փուլային հղման համար, և ուղղակիորեն անցնում է վերը նշված վեց քայլերով՝ նախնական չափում, երկու փորձնական չափում, լուծում, ուղղում, ստուգում՝ առանց մեքենան քանդելու կամ ռոտոր արհեստանոց ուղարկելու։ Քանի որ աշխատանքը կատարվում է in situ, մեքենայի սեփական առանցքակալներում և իրական աշխատանքային պտտաթվով, արդյունքն արտացոլում է իրական տեղադրված պայմանները՝ առանցքակալների կոշտություն, հիմքի ճկունություն, ջերմային և տեխնոլոգիական բեռնվածքներ, որոնք արհեստանոցային հավասարակշռման մեքենա բալանսավորման մեքենան չի կարող վերարտադրել։ Սարքն այնուհետև ստուգում է վերջնական մնացորդային անհավասարակշռություն ընտրված ISO դասի նկատմամբ, մինչև զեկույցի ստորագրումը։
6. Երկհարթ բալանսավորման առավելությունները
- Ամբողջական ուղղում. հեռացնում է ինչպես ստատիկ, այնպես էլ մոմենտային անհավասարակշռությունը՝ ամբողջական կոշտ ռոտորի պատկերը։
- Նվազագույնի է հասցնում տատանումները բոլոր առանցքակալներում. օպտիմալացնում է ամբողջ ռոտորային համակարգը, ոչ թե միայն մեկ ծայրը։
- Երկարացնում է բաղադրիչների ծառայության ժամկետը. երկու հենակետերում ավելի ցածր տատանումները նշանակում են առանցքակալների, խտանյութերի և կցորդիչների ավելի քիչ մաշվածք և ավելի ցածր ռիսկ նյութի հոգնածություն պատճառով ճաքերի առաջացման։
- Արդյունաբերական ստանդարտ. պահանջվում է սարքավորումների արտադրողների մեծ մասի կողմից և կանոնակարգված է կոշտ ռոտորների համար ISO 21940-11 (ISO 1940-1-ի ժամանակակից շարունակությունը)։
- Հարմար է մեծամասնության համար. արդյունավետ է կոշտ ռոտորների համար, որոնք աշխատում են իրենց առաջին կրիտիկական պտտաթվից ցածր, ինչը ծածկում է արդյունաբերական սարքավորումների ճնշող մեծամասնությունը։
7. Որտեղ է այն տեղավորվում. միահարթ, երկհարթ և բազմահարթ
| Մեթոդ | Հարթություններ | Ուղղում է | Տիպիկ ռոտոր |
|---|---|---|---|
| Միահարթ | 1 | Միայն ստատիկ | Բարակ սկավառակներ, նեղ պուլլիներ, մեկ օդափոխիչ |
| Երկհարթ | 2 | Ստատիկ + մոմենտային | Կոշտ արդյունաբերական ռոտորների մեծ մասը |
| Բազմահարթ | 3 կամ ավելի | Ստատիկ + մոմենտային + մոդալ ծռում | Ճկուն ռոտորներ՝ կրիտիկական պտտաթվից բարձր |
Մեկհարթական աշխատանքի համեմատությամբ երկհարթական բալանսավորումն ավելի բարդ է և ավելի շատ ժամանակ է պահանջում, սակայն այն ապահովում է զգալիորեն ավելի լավ տատանումների նվազեցում՝ բացառությամբ ամենասեղմ սկավառակաձև ռոտորների։ Մյուս ծայրակետում մի ճկուն ռոտոր մեկ կամ ավելի կրիտիկական պտտաթվերից բարձր աշխատող ռոտորը կարող է պահանջել երեք կամ ավելի հարթություններ — տե՛ս բազմահարթական բալանսավորում — սակայն արդյունաբերական սարքավորումների մեծ մասի համար երկու հարթությունները ամբողջությամբ բավարար են։
8. Հաճախ հանդիպող խնդիրներ և լուծումներ
Ոչ հասանելի ուղղման հարթություններ
Խնդիրը՝ կազմված մեքենայի վրա իդեալական հարթությունների դիրքերը կարող են դժվար հասանելի լինել։
Լուծում՝ օգտագործեք հասանելի ամեն ինչ — կցորդիչի սկավառակներ, օդափոխիչի թևիկներ, արտաքին ճակատային մասեր — և թողեք, որ սարքի գործակիցները կլանեն ոչ իդեալական երկրաչափությունը, քանի որ մատրիցան չափվում է իրական մեքենայի վրա։
Թույլ փորձնական կշռի արձագանք
Խնդիրը՝ եթե փորձնական կշիռը գրեթե չի փոխում ընթերցումները, ապա ազդեցության գործակիցները դառնում են աղմկոտ, իսկ լուծումը՝ անհուսալի։
Լուծում՝ օգտագործեք ավելի մեծ փորձնական զանգված կամ տեղափոխեք այն ավելի մեծ շառավղի՝ մեծացնելու համար դրա ազդեցությունը չափման աղմուկի մակարդակից զգալիորեն բարձր։
Ոչ գծային վարքագիծ
Խնդիրը՝ ռոտորները, որոնք ունեն մեխանիկական թուլացում, «փափուկ ոտք» կամ աշխատում են մոտ ռեզոնանս , կարող են ոչ գծային արձագանքել կշիռներին, ինչը մեթոդի ենթադրած նախապայմանն է։
Լուծում՝ առաջին հերթին վերացրեք մեխանիկական թերությունները (ամրացրեք ամրացնող միջոցները, ուղղեք «փափուկ ոտքը») և, հնարավորության դեպքում, բալանսավորեք կրիտիկական պտտաթվերից հեռու։ Հաստատեք, որ խնդիրը իսկապես անհավասարակշռությունն է, և ոչ թե առանցքների շեղվածություն , որը դրա տակ է թաքնվում։
