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Bilanciamento a due piani (dinamico) - Metodo, fisica e procedura sul campo

Quando un rotore è sufficientemente largo e lo squilibrio è diverso a ogni estremità, un solo piano di correzione non è sufficiente. Il bilanciamento dinamico a due piani corregge simultaneamente sia la componente statica che quella di coppia - utilizzando il metodo del coefficiente di influenza - in modo che il rotore scorra agevolmente su tutta la sua lunghezza, non solo al centro.

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Bilanciamento dinamico su due piani di un rotore largo con il metodo dei coefficienti di influenza

In breve: L'equilibratura su due piani (dinamica) è necessaria ogni volta che un rotore presenta uno squilibrio statico e una componente di coppia, ovvero lo squilibrio è distribuito lungo l'asse dell'albero anziché concentrato su un disco. Un sensore di vibrazione su ciascun alloggiamento del cuscinetto e un tachimetro laser sull'albero vengono utilizzati per misurare la risposta del rotore a pesi di prova collocati in ciascun piano a turno; il Balanset-1A risolve quindi la massa e l'angolo di correzione esatti in entrambi i piani simultaneamente. Non è necessario smontare la macchina: l'intera procedura delle quattro corse viene completata a velocità operativa, nei cuscinetti del rotore, in meno di un'ora per la maggior parte dei rotori.

Segni che il vostro rotore ha bisogno di un'equilibratura su due piani

Una correzione su un solo piano può calmare un cuscinetto mentre l'altro continua a tremare. Se si osserva uno di questi schemi, il trattamento su due piani è la risposta giusta:

Vibrazioni su entrambi gli alloggiamenti dei cuscinetti Ampiezze o fasi diverse alle due estremità di un rotore indicano uno squilibrio distribuito che un piano di correzione non può risolvere.

L'equilibrio migliora un lato, peggiora l'altro L'aggiunta di peso su un piano sposta l'oscillazione verso il cuscinetto opposto: il segno da manuale di un componente di coppia che richiede un lavoro su due piani.

Rotori larghi o lunghi Tamburi, giranti larghe, alberi di trasmissione e rotori multistadio concentrano la massa in più posizioni assiali lungo l'albero.

Rotori ad alta velocità con curvatura A un numero di giri elevato, i modi di flessione separano la distribuzione dello squilibrio; la correzione su un solo piano può effettivamente amplificare il problema all'estremità opposta.

Ripetuti cedimenti dei cuscinetti a un'estremità Se un solo cuscinetto continua a guastarsi nonostante la precedente equilibratura, è probabile che la correzione sia stata applicata sul piano sbagliato o su un solo piano quando invece ne servivano due.

Vibrazioni residue persistenti dopo un lavoro su un solo piano Un rotore che continua a tremare dopo una corsa su un solo piano è quasi sempre portatore di uno squilibrio di coppia che richiede un trattamento su due piani.

Piano singolo o piano doppio: quando sono necessari due piani?

La scelta tra uno o due piani di correzione dipende dalla geometria del rotore e dalla natura dello squilibrio. La comprensione dei tre tipi di squilibrio aiuta a decidere immediatamente.

I tre tipi di squilibrio

Squilibrio statico - il centro di massa si trova fuori dall'asse di rotazione, ma l'asse di inerzia principale è parallelo ad esso. È sufficiente un piano di correzione: aggiungendo una massa sul lato pesante, il rotore è bilanciato. Rotori tipici: pulegge sottili, mole strette, dischi di ventole a un piano.

Squilibrio di coppia - il centro di massa si trova sull'asse, ma l'asse di inerzia principale è inclinato. Il rotore dondola anziché oscillare. Questo fenomeno non può essere corretto in un solo piano; per annullare il momento oscillante sono necessarie due masse uguali e opposte distanti 180° in due piani separati. Rotori tipici: lunghi tamburi cilindrici, armature di motori, gruppi di alberi.

Squilibrio dinamico (combinato) - il caso generale: sono presenti sia componenti statiche che di coppia. La correzione richiede due piani scelti arbitrariamente lungo l'albero. Tutti i rotori di produzione reale rientrano in questa categoria.

Bilanciamento a un piano o a due piani: guida alla decisione
Fattore	Piano singolo (statico)	A due piani (dinamico)
Forma del rotore	Disco sottile; larghezza assiale molto inferiore al diametro	Rotore largo; la larghezza assiale è paragonabile o maggiore del diametro
Tipo di squilibrio	Solo squilibrio statico	Squilibrio di coppia o combinato (dinamico)
Rapporto L/D (lunghezza assiale/diametro)	L/D < 0,5 (circa)	L/D ≥ 0,5, o il rotore supera la prima velocità critica
Numero di sensori	1 sensore di vibrazione + 1 tachimetro laser	2 sensori di vibrazione + 1 tachimetro laser
Numero di corse di misura	3 corse (linea di base + prova + correzione)	4 prove (baseline + prova piano-1 + prova piano-2 + correzione)
Piani di correzione	1	2
Attrezzatura tipica	Giranti di ventilatori stretti, pulegge, dischi a singolo stadio	Tamburi, alberi di trasmissione, giranti larghe, rotori multistadio, rotori del motore
Riferimento standard	ISO 21940-11 (rotore rigido a 1 piano)	ISO 21940-11 (rotore rigido a 2 piani)

Regola pratica: Se la vibrazione del rotore misurata su un cuscinetto cambia in direzione opposta rispetto alla vibrazione sull'altro cuscinetto quando si sposta un peso di prova, si ha un componente di coppia e sono necessari due piani.

Perché i rotori larghi perdono il bilanciamento dinamico e quanto costa

Quando un rotore viene prodotto o riparato, raramente la massa è distribuita simmetricamente lungo il suo asse. L'erosione morde un'estremità della girante più velocemente dell'altra; le riparazioni delle saldature aggiungono materiale in un'unica stazione assiale; l'accumulo di prodotto si accumula in modo non uniforme lungo un tamburo. Il risultato non è solo uno sbilanciamento statico, ma anche una coppia che crea un momento di oscillazione. Solo la correzione simultanea su due piani li elimina entrambi. Poiché la forza centrifuga cresce con la piazza della velocità di rotazione, un modesto squilibrio di coppia a 500 giri/min diventa una forza distruttiva a 3.000 giri/min.

Ignorare il componente di coppia significa che entrambi i cuscinetti sopportano carichi dinamici elevati a ogni giro. La fatica dei cuscinetti si accumula, le guarnizioni cedono, i dispositivi di fissaggio si allentano e le cricche strutturali si propagano dai piedi di montaggio verso l'esterno. La perdita economica - cuscinetti, guarnizioni, perdita di produzione, manodopera d'emergenza - di solito supera di molte volte il costo di un intervento corretto su due piani.

×10durata dei cuscinetti con vibrazioni dimezzate

-70%calo tipico delle vibrazioni dopo una sessione

2Piani corretti, una visita

4corse per terminare: baseline, prova P1, prova P2, verifica

Perché dimezzare le vibrazioni moltiplica la durata dei cuscinetti

ISO 281 definisce la vita nominale dei cuscinetti volventi come L₁₀ = (C/P)^p, dove P è il carico dinamico sopportato dal cuscinetto e l'esponente p = 3 per i cuscinetti a sfere e 10/3 per i cuscinetti a rulli. Squilibrio residuo È che il carico rotante P, e l'ampiezza delle vibrazioni lo seguono direttamente - quindi dimezzando le vibrazioni si dimezza P e si moltiplica per 2 la durata dei cuscinetti^p: circa 8× per i cuscinetti a sfera e ~10× per i cuscinetti a rulli (2^10/3 ≈ 10). Eseguite i vostri numeri nel nostro calcolatore della durata dei cuscinetti.

Bilanciamento su due piani - procedura sul campo passo dopo passo

Il Balanset-1A applica il metodo del coefficiente di influenza. Due sensori di vibrazione e un tachimetro laser caratterizzano completamente il rotore e risolvono entrambi i piani di correzione in un'unica sessione in loco:

Montare i sensori. Fissare un acceleratore di vibrazioni su ciascun alloggiamento del cuscinetto (piani 1 e 2) e puntare il tachimetro laser su una striscia riflettente sull'albero. Non è necessario alcuno smontaggio: il rotore funziona in condizioni operative normali per tutta la durata della procedura.
Misurare la linea di base. Una corsa alla massima velocità operativa registra l'ampiezza delle vibrazioni e l'angolo di fase simultaneamente in entrambe le posizioni dei cuscinetti, fornendo i vettori iniziali 1× RPM che definiscono lo stato di squilibrio iniziale in entrambi i piani.
Aggiungere un peso di prova nel piano 1. Una massa nota viene bloccata in una posizione angolare marcata nel primo piano di correzione. In un secondo momento, si analizza l'influenza di questo peso sulle vibrazioni in corrispondenza di Entrambi luoghi di appoggio, ottenendo due dei quattro coefficienti di influenza.
Spostare il peso di prova sul piano 2. La stessa massa viene riposizionata sul secondo piano di correzione e un'altra corsa registra l'influenza incrociata su entrambi i sensori. Il dispositivo dispone ora di tutti e quattro i coefficienti di influenza necessari per il sistema 2×2.
Lasciate che il dispositivo calcoli. Il Balanset-1A risolve le equazioni del coefficiente di influenza su due piani e fornisce simultaneamente la massa di correzione e la posizione angolare esatta per ciascun piano, senza bisogno di aritmetica manuale.
Applicare le correzioni e verificare. I pesi di correzione vengono posizionati nelle posizioni calcolate su entrambi i piani. Una corsa finale conferma che lo squilibrio residuo rientra nella tolleranza ISO 21940-11 per il grado G specificato e il Balanset-1A salva un rapporto di bilanciamento documentato.

Cosa bilanciare su due piani

Giranti di ventilatori centrifughi di grandi dimensioni e soffianti a doppia aspirazione
Tamburi per la trebbiatura e la trinciatura delle mietitrebbie
Alberi di trasmissione e alberi cardanici
Rotori di pompe multistadio e pile di giranti per compressori
Rotoli per macchine da carta e cilindri per stampa e patinatura
Trasportatori a coclea e coclee di lunghezza superiore a ~500 mm
Rotori di motori e generatori con lunghezza assiale significativa
Rotori di turbocompressori e rotori di turbine a vapore (verifica delle vibrazioni in campo)
Qualsiasi rotore in cui la correzione su un solo piano lascia un cuscinetto ancora tremolante

Tolleranze e standard

ISO 21940-11 (ex ISO 1940-1) definisce i gradi di qualità di bilanciamento da G0,4 a G4000 per i rotori rigidi. L'equilibratura su due piani è il metodo richiesto ogni volta che il rapporto lunghezza assiale/diametro del rotore supera circa 0,5 o quando il rotore funziona al di sopra della prima velocità critica. Lo squilibrio residuo ammissibile per piano si calcola come:

Tu_per (g-mm) = e_per × m / 2, dove e_per = G × 9549 / n (mm/s × rpm → μm eccentricità), m è la massa del rotore in kg e il fattore 2 distribuisce la tolleranza tra i due piani.

I rotori dei ventilatori sono comunemente bilanciati per G6.3 o G2.5 per Norma ISO 14694; mandrini per macchine utensili di precisione e apparecchiature turbo ad alta velocità. G1.0 o più fine. Utilizzare il nostro Calcolatore di sbilancio residuo per trovare la tolleranza ammessa per il grado G, la massa del rotore e la velocità di servizio prima di iniziare il lavoro.

Il Balanset-1A: il vostro kit completo di bilanciamento in campo

L'equilibratura dinamica su due piani di qualsiasi rotore rigido - ventilatori, tamburi, alberi di trasmissione, gruppi di pompe multistadio - si effettua con un unico strumento portatile: il Bilanciamento-1a. Si tratta di un bilanciatore dinamico a due canali e di un analizzatore di vibrazioni che bilancia i rotori nei propri cuscinetti, alla velocità di esercizio, utilizzando il metodo del coefficiente di influenza: un piano in tre corse, due piani in quattro. Il software calcola la massa e l'angolo di correzione esatti per entrambi i piani e salva un rapporto.

Kit di equilibratura completo Balanset-1A con sensori, tachimetro laser, bilancia e custodia

Cosa contiene il kit completo

€ 1.975 - Kit completo, in stock, fattura IVA

Interfaccia unità di misura (USB, 2 canali)
Due accelerometri a vibrazione (cavo da 4 m, 10 m opzionale)
Tachimetro laser / sensore ottico di fase (50-500 mm)
Supporto magnetico per il sensore
Bilancia digitale per pesi di prova e correzione
Software di bilanciamento e analisi in Windows
Valigia di trasporto in plastica

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Consigliato

Kit completo

Unità - 2 sensori - tachimetro laser - supporto magnetico - bilancia digitale - software - custodia per il trasporto. Tutto il necessario per iniziare l'attività di equilibratura.

OEM

Set OEM

Unità - 2 sensori - tachimetro laser - software. Per gli integratori che dispongono già di un supporto, di una bilancia e di una custodia, o che incorporano l'unità in un impianto di bilanciamento delle ventole dedicato.

Caratteristiche tecniche principali
Parametro	Valore
Canali di misura	2 (bilanciamento a un piano e a due piani)
Gamma di velocità di vibrazione	0,05-100 mm/s
Gamma di frequenza	5-300 Hz
Accuratezza della misura	±5% del fondo scala
Metodo	Coefficiente di influenza a 3 corse (1 o 2 piani)
Analisi	Ampiezza e fase a 1×, spettro e forma d'onda FFT, rapporti salvati
Computer portatile	Non incluso (PC Windows, disponibile su richiesta)

✓ In magazzino✓ DHL Portogallo €35✓ DHL in tutto il mondo €110✓ Garanzia di 2 anni✓ Fattura IVA✓ Assistenza agli ingegneri

Casi reali di bilanciamento su due piani

Bilanciamento su due piani di un tamburo trebbiante di una mietitrebbia con Balanset-1A

Tamburo di raccolta (2 piani)

Entrambi i piani di correzione sono stati bilanciati in una sessione sul campo su una mietitrebbia agricola.

Bilanciamento dinamico dell'albero di trasmissione a due piani a velocità di esercizio

Albero di trasmissione (2 piani)

Bilanciamento dinamico di un albero di trasmissione lungo con peso di correzione su ciascuna flangia terminale.

Ampia girante per aspiratori industriali con bilanciamento a due piani in loco

Girante di scarico larga

Correzione su due piani di una girante di un ampio aspiratore industriale bilanciata in situ.

Bilanciamento su due piani - dal campo

Configurazione di misura del coefficiente di influenza su due piani con Balanset-1A che mostra entrambe le posizioni del sensore

Impostazione del coefficiente di influenza

Due sensori e un tacho laser posizionati per caratterizzare simultaneamente entrambi i piani di correzione.

Rotore largo bilanciato nei propri cuscinetti in loco senza smontaggio

Equilibrato in posizione

Il rotore rimane nei propri cuscinetti e viene corretto alla velocità di esercizio, senza bisogno di essere rimosso.

Schermata del software Balanset-1A che mostra i risultati della massa e dell'angolo di correzione su due piani

Entrambi i piani risolti

Massa e angolo di correzione calcolati per il piano 1 e il piano 2 contemporaneamente in un'unica sessione.

Rapporto di verifica dello squilibrio residuo del Balanset-1A dopo il bilanciamento su due piani

Risultato verificato

La corsa finale conferma uno squilibrio residuo entro la tolleranza ISO 21940-11 su entrambi i piani.

Calcolatori gratuiti per il bilanciamento su due piani

Calcolatore del peso di prova Squilibrio residuo (ISO 1940) Forza centrifuga da sbilanciamento Calcolatore della durata dei cuscinetti

FAQ sul bilanciamento su due piani

Quando è sufficiente il bilanciamento su un solo piano?

La correzione su un solo piano è sufficiente per rotori sottili, simili a dischi - giranti strette, pulegge o mole - in cui la distribuzione della massa assiale è essenzialmente uniforme e il rapporto L/D è inferiore a 0,5 circa. Non appena il rotore è largo rispetto al suo diametro, o non appena una corsa su un solo piano migliora un cuscinetto peggiorando l'altro, è necessario un bilanciamento su due piani per risolvere la componente di coppia.

Come funziona il metodo del coefficiente di influenza per due piani?

Il dispositivo collega i sensori a entrambe le posizioni dei cuscinetti e misura il vettore di vibrazione (ampiezza + fase) prodotto da ciascun posizionamento di prova del peso a turno. Con due piani e due sensori si ottengono quattro coefficienti di influenza: due diretti (sullo stesso piano) e due trasversali. Il Balanset-1A risolve quindi un sistema lineare 2×2 per trovare le masse di correzione che portano simultaneamente entrambi i vettori di vibrazione a zero o entro la tolleranza ISO specificata.

Quante misurazioni richiede un lavoro su due piani?

In genere quattro: una prova di base, una prova con il peso di prova nel piano 1, una prova con il peso di prova nel piano 2 e una prova di verifica finale dopo l'applicazione dei pesi di correzione. Se la prima correzione è molto vicina alla perfezione, il lavoro viene svolto in quattro prove. I rotori complessi o il posizionamento impreciso dei pesi di prova possono richiedere una seconda iterazione della correzione, ma questo è raro quando la procedura viene seguita correttamente con il Balanset-1A.

È necessario rimuovere il rotore dalla macchina?

Il metodo del coefficiente di influenza funziona sui cuscinetti del rotore alla velocità di funzionamento. Il Balanset-1A è uno strumento portatile da campo: non è necessaria una macchina di bilanciamento. Lo smontaggio è necessario solo se il rotore non può essere fatto funzionare in sicurezza con i pesi di prova o se altri lavori di manutenzione rendono inevitabile lo smontaggio.

A quale qualità di bilanciamento dovrei mirare per il mio rotore?

Il grado G6.3 della norma ISO 21940-11 copre la maggior parte dei rotori industriali generici; i ventilatori e le soffianti sono comunemente bilanciati in base a G6.3 o G2.5 secondo la norma ISO 14694. I mandrini ad alta velocità e i turbocompressori di precisione hanno come obiettivo G1.0 o più fine. Il nostro Calcolatore di sbilancio residuo converte qualsiasi grado G e massa del rotore in uno squilibrio residuo ammissibile in grammi-millimetri, suddiviso su entrambi i piani.

Il nostro team di manutenzione può eseguire il bilanciamento su due piani con il Balanset-1A?

Sì. Il Balanset-1A è progettato per essere utilizzato dalle squadre di manutenzione senza una formazione specifica. Il software guida l'utente passo dopo passo in ogni misurazione, applica automaticamente l'algoritmo del coefficiente di influenza e fornisce la massa e l'angolo di correzione per ogni piano in numeri semplici. Il forum della nostra comunità è disponibile se si incontra una geometria insolita del rotore o se si desidera confermare il proprio approccio prima di iniziare.

Imparare la teoria

Bilanciamento su due piani Bilanciamento dinamico Bilanciamento in situ Gradi di qualità dell'equilibrio Sbilanciamento residuo

Risolvere entrambi i piani in un'unica visita - a velocità operativa, senza rimozione

Il Balanset-1A vi guida attraverso la procedura completa del coefficiente di influenza su due piani: linea di base, prova sul piano 1, prova sul piano 2, correzione e verifica, il tutto a velocità di funzionamento, nei cuscinetti del rotore. Squilibrio residuo documentato secondo le norme ISO 21940-11, ISO 14694 e API 610. Pronto per la spedizione.

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