Comprensione del rotore rigido
A rotore rigido è un rotore che non si piega, non si flette e non cambia forma in modo significativo sotto l'influenza del suo stesso sbilanciare forze alla sua velocità di funzionamento. Ai fini del bilanciamento, un rotore è considerato rigido quando funziona a una velocità notevolmente inferiore alla sua prima velocità di esercizio. velocità critica - convenzionalmente meno di 70-75% di esso. Poiché la sua forma rimane costante, il rotore rigido è la classe di rotori più semplice ed economica da bilanciare e la stragrande maggioranza dei macchinari industriali di tutti i giorni rientra in questa categoria.
1. Definizione: cos'è un rotore rigido?
Il principio che definisce il comportamento di un rotore rigido è che il distribuzione di squilibrio lungo la lunghezza del rotore non cambia al variare della velocità del rotore. I punti pesanti rimangono al loro posto. Uno stato di equilibrio raggiunto ad una velocità bassa e conveniente su un macchina equilibratrice rimane quindi valido ed efficace quando il rotore viene fatto funzionare successivamente alla sua velocità di servizio molto più elevata.
Questa stabilità deriva direttamente dal fatto che il rotore rimane ben lontano dal suo primo velocità critica. Al di sotto di circa 70-75% di tale velocità la deflessione causata da forza centrifuga è trascurabile rispetto all'eccentricità geometrica della massa stessa, per cui il rotore si comporta effettivamente come un unico corpo solido che ruota attorno al proprio asse. L'asse della massa e l'asse dell'albero sono fissi l'uno rispetto all'altro, indipendentemente dal numero di giri.
Le macchine di uso quotidiano che gli ingegneri trattano come rotori rigidi includono armature di motori elettrici, ventilatori e soffianti monostadio, giranti di pompe, volani, pulegge, mole e componenti a disco. Per queste macchine, una bilancia a due piani eseguita lentamente cattura il vero stato di squilibrio con cui la macchina funzionerà.
2. Rotore rigido e flessibile
La distinzione tra un rotore rigido e un rotore a rotore flessibile è uno dei concetti più importanti nel bilanciamento del rotore, perché determina l'intera strategia di bilanciamento.
Rotore rigido
- Velocità di funzionamento: ben al di sotto della prima velocità critica, in genere inferiore a 75%.
- Comportamento: non si piega né si flette sotto le forze centrifughe. Le sue caratteristiche di squilibrio sono indipendenti dalla velocità.
- Procedura di bilanciamento: possono essere bilanciati a un'unica, comoda velocità ridotta. Uno standard bilancia a due piani è sufficiente a correggere qualsiasi squilibrio dinamico, statico, di coppia o di una combinazione dei due. Lo standard di riferimento per il bilanciamento del rotore rigido è ISO 21940-11 (che ha sostituito la ben nota ISO 1940-1).
Rotore flessibile
- Velocità di funzionamento: si avvicina, passa o opera ben al di sopra di una o più delle sue velocità critiche.
- Comportamento: si piega e si flette al passaggio di una velocità critica. Le forze di squilibrio causano un cambiamento di forma del rotore (deflessione) e la posizione apparente del “punto pesante” può cambiare con la velocità perché il rotore assume una forma piegata. forma modale.
- Procedura di bilanciamento: molto più complesso. Richiede bilanciamento multipiano (spesso più di due piani) e deve essere eseguita a una velocità pari o vicina a quella di servizio per tenere conto della flessione del rotore. Sono necessarie tecniche modali specializzate e il lavoro è disciplinato dalla norma ISO 21940-12.
3. L’importanza dell’assunzione “rigida”
Il presupposto che un rotore si comporti in modo rigido è ciò che rende possibile un'equilibratura pratica, economica e sicura sulle macchine equilibratrici industriali. Queste macchine in genere fanno girare i rotori a velocità relativamente basse (poche centinaia di giri al minuto) per motivi di sicurezza, potenza di azionamento ridotta e semplicità meccanica.
Se un rotore è veramente rigido, lo squilibrio misurato a 400 giri/min sulla macchina equilibratrice è lo stesso che produce vibrazioni a 3600 giri/min sul campo. La correzione a bassa velocità risolve il problema ad alta velocità. Se il rotore fosse effettivamente flessibile, l'equilibratura a bassa velocità sarebbe inefficace: il rotore si piegherebbe man mano che si avvicina alla velocità critica e presenterebbe uno stato di squilibrio completamente diverso alla velocità di servizio, apparendo a volte ben bilanciato quando è fermo, ma vibrando gravemente quando è in funzione. L'errata valutazione di un rotore flessibile come rigido è la classica causa di una macchina “bilanciata” che continua a vibrare.
4. Quando un rotore è considerato rigido?
La decisione di trattare un rotore come rigido dipende dalla sua geometria e dalla sua velocità di funzionamento:
- Rotori corti e tozzi: I rotori con un grande diametro rispetto alla loro lunghezza - una mola, un freno a disco, una girante di pompa a singolo stadio - sono quasi sempre rigidi.
- Rotori lunghi e sottili: I rotori lunghi e sottili, come l'albero motore o il rotore di un compressore multistadio, hanno maggiori probabilità di essere flessibili, soprattutto quando funzionano ad alta velocità.
In definitiva, il test definitivo è il rapporto tra la velocità operativa e la prima velocità critica. Se questo rapporto è basso, un approccio di bilanciamento a rotore rigido è appropriato e avrà successo; se è alto, sono necessari metodi a rotore flessibile. Ecco perché la comprensione di dinamica del rotore e della posizione di ogni velocità critica è alla base di ogni decisione di bilanciamento.
5. Bilanciamento e verifica di un rotore rigido sul campo
Molti rotori rigidi vengono bilanciati più comodamente sul posto, nei loro cuscinetti, anziché essere rimossi e montati su una macchina equilibratrice. Questo è bilanciamento in situ, e si adatta esattamente ai ventilatori, alle pompe e ai motori che l'assunzione rigida copre. Un analizzatore portatile a due canali come il modello Bilanciamento-1a misura l'ampiezza 1× e fase su ciascun cuscinetto, calcola il valore di coefficienti di influenza da una prova di peso e calcola le masse di correzione per uno o due piani. Poiché il rotore è rigido, questa singola correzione a basso costo è valida per l'intero intervallo di velocità e lo strumento può quindi confermare il valore di squilibrio residuo si trova all'interno del grado ISO 21940-11 scelto. È possibile trasformare il grado della bilancia e la velocità di servizio in una tolleranza g-mm consentita con il comando Calcolatore dello squilibrio residuo (ISO 21940-11) prima di iniziare.
