Անհավասարակշռության հասկացումը պտտվող մեքենաներում
Անհավասարակշռություն (օգտագործվում է փոխանակելի անհավասարակշռություն) պայմանն է ռոտոր որտեղ զանգվածների կենտրոնը չի համընկնում պտտման առանցքի հետ։ Այդ շեղումը — էքսցենտրիսիտետ — նշանակում է, որ զանգվածը հավասարաչափ չէ բաշխված լիսեռի շուրջ։ Երբ ռոտորը պտտվում է, կենտրոնից շեղված զանգվածը դուրս է նետվում կենտրոնախույս ուժ, առաջացնելով պտտվող բեռ, որը թրթռացնում է առանցքակալները և ամբողջ մեքենան։ Անհավասարակշռությունը շատ ավելի հաճախ հանդիպող տատանում պտտվող սարքավորումներում, և դա այն թերությունն է, որի համար բալանսավորում կառուցված է ուղղելու համար։
1. Սահմանումը և դրա ֆիզիկան
Քանակապես, անհավասարակշռությունը U շեղված զանգվածի և դրա առանցքից շառավղի արտադրյալն է — ծանր կետի զանգվածը m շառավղում r տալիս է U = m·r, արտահայտված գրամ-միլիմետրերով (g·mm) կամ գրամ-դյույմերով։ Այն համարժեք կերպով կարելի է գրել որպես ռոտորի ընդհանուր զանգվածի և դրա ծանրության կենտրոնի էքսցենտրիսիտետի արտադրյալ (U = M·e)։ Մեխանիկորեն կարևոր է այն ուժը, որը սա ստեղծում է։ Կենտրոնախույս ուժը աճում է անկյունային արագության քառակուսու հետ՝
F = m · r · ω² — կրկնապատկեք արագությունը, և խանգարող ուժը քառապատկում է.
Այս քառակուսի օրենքի կապն է, թե ինչու ռոտորը, որը ձեռքով հարթ է պտտվում, կարող է ուժեղ թրթռալ աշխատանքային արագության դեպքում, և ինչու արագ մեքենաները պետք է շատ ավելի ճշգրիտ հավասարակշռված լինեն, քան դանդաղ մեքենաները։ Ուժը պտտվում է լիսեռի հետ, ուստի այն մեկ անգամ պտույտի ընթացքում գործադրում է կառուցվածքի վրա — անհավասարակշռության անսխալական նշանի ծագումը։
2. Դասական տատանումների նշանը
Անհավասարակշռությունը ավելի հեշտ է ախտորոշելի թերություններից մեկն է, քանի որ դրա «մատնահետքը» շատ հետևողական է՝
- Հաճախություն տատանումները հայտնվում են ճիշտ 1× պտտման արագությունը (մի աշխատանքային արագություն)։ Փոխեք արագությունը, և գագաթնակետը ճշգրիտ հետևում է դրան — սահմանող հատկանիշ, որը տարբերում է այն շատ այլ թերություններից։
- Ուղղություն՝ էներգիան հիմնականում ռադիալ (հորիզոնական և ուղղահայաց), քիչ առանցքային (հրում) բովանդակությամբ։
- Ամպլիտուդ: այն համեմատական է արագության քառակուսուն — RPM-ը կրկնապատկելը մոտավորապես չորս անգամ մեծացնում է արձագանքը, ինչը կանխատեսվում է վերը նշված ֆիզիկայով։
- Ֆազ․ 1× փուլ ցուցմունքը կայուն և կրկնելի է, ինչը ճիշտ այն է, ինչը ծանր կետը դարձնում է գտնելի և ուղղելի։
Այդ կայուն ամպլիտուդ-փուլային զույգը ուղղման հումքն է՝ գիտելով, թե որքան մեծ է 1× արձագանքը և որտեղ այն ուղղված է, վերլուծաբանը կարող է հաշվարկել անհրաժեշտ հակակշռի չափը և անկյունը։ Մաքուր 1× գագաթնակետը ցածր առանցքային տատանումներով վկայում է անհավասարակշռության մասին՝ ուժեղ 2× բաղադրիչը փոխարենը ենթադրում է առանցքների շեղվածություն կամ թուլացում.
3. Անհավասարակշռության երեք տեսակները
Ստատիկ անհավասարակշռություն
Նաև կոչվում է «ուժային անհավասարակշռություն», սա ամենապարզ դեպքն է՝ զանգվածը շեղված է մեկ հարթությունում, ինչպես մեկ ծանր կետը բարակ սկավառակի վրա։ Այն անվանվում է ստատիկ քանի որ այն դրսևորվում է ռոտորի հանգստի վիճակում — դրված լինելով շփում չունեցող սուր եզրերի վրա, ռոտորը գլորվում է, մինչև ծանր կետը իջնի ներքև։ Այն ուղղվում է մեկ կշռով, որը տեղադրված է 180° հակառակ ծանր կետին, դա միահարթ հավասարակշռում.
Զույգային անհավասարակշռվածություն
Այստեղ երկու հավասար ծանր կետեր գտնվում են ռոտորի հակադիր ծայրերում՝ 180° հեռավորության վրա։ Դրանք չեզոքացնում են որպես ընդհանուր ուժ, բայց ձևավորում են մոմենտային — թափահարող մոմենտ, որը փորձում է շրջել ռոտորը ծայրից ծայր։ Մաքուր մոմենտային անհավասարակշռությամբ ռոտորը ստատիկ հավասարակշռված է (այն չի գլորվի սուր եզրերի վրա), բայց ուժեղ է թրթռում պտտվելիս։ Ուղղումը պահանջում է երկու կշիռ երկու առանձին հարթություններում՝ թափահարող մոմենտին դիմադրելու համար։
Դինամիկ անհավասարակշռություն
Դինամիկ անհավասարակշռությունը, որը հանդիպում է գրեթե բոլոր իրական մեքենաներում, ստատիկ և մոմենտային բաղադրիչների համադրությունն է։ Դրա ուղղումը պահանջում է զանգվածի փոփոխություններ առնվազն երկու հարթություններում ռոտորի երկայնքով — դինամիկ (երկհարթ) բալանսավորում։ Շատ նման դեպք, որտեղ ստատիկ և մոմենտային ազդեցությունները կիսում են նույն անկյունային դիրքը, կոչվում է կվազի-ստատիկ անհավասարակշռություն.
4. Անհավասարակշռության տարածված պատճառները
Անհավասարակշռությունը կարող է առկա լինել արտադրությունից կամ զարգանալ ծառայության ընթացքում։ Տիպիկ աղբյուրները ներառում են՝
- Արտադրական անկատարություններ. ձուլվածքների մեջ խոռոչներ, անհավասար նյութի խտություն և մեքենայական թույլտվություններ.
- Մոնտաժային սխալներ՝ սխալ տեղադրված բաղադրիչներ, անհավասար թրթռացված պարույրներ կամ սխալ հավասարակշռված շպոնկաներ, որոնք տեղաշարժում են զանգվածի բաշխումը։
- Մաշվածք. անհավասար էրոզիա, կոռոզիա կամ մաշվածք օդափոխիչի թևիկների և պոմպի աշխատանքային անիվների.
- Նյութի կուտակում. ոչ մաքուր, փոշի կամ արտադրանքի կուտակում օդափոխիչների, փչող սարքերի և կենտրոնախույսների ռոտորների վրա։
- Կոմպոնենտի ձախողում. թռչած հավասարակշռման կշիռը կամ ջարդված թիակը ակնթարթորեն ստեղծում է ծանր անհավասարակշռության պայման։
5. Ինչու՞ է անհավասարակշռության ուղղումը կրիտիկական
Մեքենան զգալի անհավասարակշռությամբ աշխատեցնելը հաստատուն վնաս է հասցնում դրան, քանի որ պտտվող ուժը յուրաքանչյուր պտույտի ընթացքում ցիկլային է ազդում կառուցվածքի վրա՝
- Առանցքակալի վաղաժամ ձախողում. առանցքակալները կրում են բարձր դինամիկ բեռներ և արագ են մաշվում։
- Գերհոգնածություն և ճաքեր. ցիկլային լարումը կուտակում է նյութի հոգնածություն վնաս լիսեռում, հիմքում և կառուցվածքում։
- Արդյունավետության նվազում՝ էներգիան ցրվում է որպես տատանում և ջերմություն՝ օգտակար աշխատանքի փոխարեն։
- Անվտանգության ռիսկեր. ծանր անհավասարակշռությունը կարող է սանձազերծել կատաստրոֆիկ ձախողում։
6. Անհավասարակշռության չափումը, ուղղումը և թույլատրելի սահմանները
Անհավասարակշռությունը հեռացվում է համակարգված հավասարակշռման գործընթացով — մեքենաների հուսալիությունը բարձրացնելու ամենաարդյունավետ եղանակներից մեկը։ Ժողովված մեքենայի վրա սա կատարվում է տեղում, այլ ոչ թե հավասարակշռման մեքենա. Կրելի երկու ալիքանի վերլուծիչ, օրինակ Balanset-1A չափում է 1× ամպլիտուդը և փուլը, հաշվարկում ռոտորի ազդեցության գործակիցներ մի փորձնական կշիռ, և ինժեներին ասում է մեկ- կամ երկուհարթություն տեղում բալանսավորում . Քանի որ այն աշխատում է մեքենայի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային պտտաթվով, այն գրանցում է իրական աշխատանքային վիճակը։
Հավասարակշռումը երբեք զրոյին հասնելու մասին չէ — այն վերաբերում է անհավասարակշռությունը նախորոշված սահմանից ցածր մակարդակի հասցնելուն։ Այդ սահմանը որոշվում է հավասարակշռման որակի դասի (G-դաս) համակարգի ISO 21940-11 (որը փոխարինեց երկար տարիներ ծանոթ ISO 1940-1-ին)։ Դասը և ծառայության պտտաթիվը վերածվում են թույլատրելի մնացորդային անհավասարակշռություն g·mm-ով; անվճար Մնացորդային անհավասարակշռության հաշվիչ (ISO 21940-11) ընտրված դասը և RPM-ը ուղղակիորեն վերածում է յուրաքանչյուր հարթության համար թույլատրելի արժեքի։
