Comprensione del bilanciamento statico (bilanciamento su un solo piano)
bilanciamento statico è la forma più semplice di rotore bilanciamento. Corregge squilibrio statico — una condizione in cui un rotoreIl centro di massa del rotore è sfalsato rispetto al suo asse di rotazione, creando un unico «punto di maggiore massa». Poiché tale punto si manifesta esclusivamente sotto l'effetto della gravità, la correzione può, in linea di principio, essere effettuata con il rotore a riposo: posizionare un rotore in condizioni di pura statica sbilanciare su una superficie priva di attrito, come il filo di un coltello, e rotolerà finché il punto più pesante non si posizionerà sul fondo. La correzione viene effettuata in un piano singolo — un unico peso di correzione posizionato a 180° rispetto al punto di maggiore inerzia, per riportare il centro di massa sul centro di rotazione. Questa semplicità su un unico piano costituisce il grande punto di forza del metodo e, come vedremo, anche il suo limite fondamentale.
1. Squilibrio statico vs squilibrio dinamico
Lo squilibrio statico è anche chiamato «squilibrio di forza», poiché produce un forza centrifuga agendo radialmente verso l'esterno dal centro di rotazione. È fondamentale sottolineare che non genera alcuna «coppia» né alcun movimento oscillatorio. Ciò lo distingue da squilibrio dinamico, che unisce forza e squilibrio di coppia e richiede correzioni su almeno due piani per essere risolto completamente. Un rotore può essere perfettamente bilanciato staticamente e presentare comunque un disbilanciamento di coppia significativo che lo fa vibrare violentemente una volta in rotazione — motivo per cui il bilanciamento statico, da solo, è indicato solo per una particolare classe di rotori.
2. In quali casi è sufficiente l'equilibratura statica?
L'equilibratura statica è indicata solo per una specifica categoria di rotori. È generalmente riservata a componenti molto stretti o a forma di disco, in cui la lunghezza assiale è ridotta rispetto al diametro. Per tali rotori, è improbabile che si verifichi uno squilibrio di coppia significativo, pertanto una correzione su un unico piano risolve effettivamente il problema.
Tra gli esempi più comuni in cui il bilanciamento statico su un unico piano è spesso sufficiente figurano:
- Mole abrasive
- Ruote e pneumatici per autoveicoli
- Giranti singole e strette per ventilatori o soffiatori
- Volani
- Pulegge e carrucole
Per qualsiasi rotore di lunghezza considerevole — un indotto di motore, una pompa multistadio o un albero lungo — il bilanciamento statico da solo non è sufficiente e bilanciamento dinamico In due aerei è necessario. L'approccio a piano unico è descritto più dettagliatamente nella sezione bilanciamento su un solo piano.
3. Metodi di bilanciamento statico
1. Bilanciamento a lame di coltello
Questo è il metodo classico, senza rotazione. Il rotore viene posizionato su una coppia di spigoli paralleli, livellati e a basso attrito. Ruota finché il suo punto più pesante non si trova in basso; a quel punto si aggiunge un peso provvisorio nella parte superiore (a 180° di distanza) finché il rotore non si ferma in una qualsiasi posizione senza ruotare. Quel peso viene quindi reso permanente. Non richiede alimentazione né componenti elettronici — solo pazienza e una coppia di spigoli perfettamente livellati — e rimane un test sul campo perfettamente valido per un disco stretto.
2. Macchina equilibratrice verticale
L'equilibratura statica moderna viene spesso eseguita su un piano verticale macchina equilibratrice. Il rotore — ad esempio un volano o uno pneumatico — è posizionato su una piastra orizzontale sostenuta da sensori di forza. La macchina lo fa ruotare a bassa velocità e i sensori misurano l'entità e la direzione della forza di squilibrio, visualizzando la correzione necessaria su uno schermo. Per quanto riguarda specificamente ruote e pneumatici, un Calcolatore dei pesi per l'equilibratura delle ruote converte tali valori in pesi a clip o adesivi.
3. Bilanciamento monoplanare sul campo (Balanset-1A)
L'equilibratura statica (su un unico piano) può essere eseguita anche su una macchina completamente assemblata utilizzando un sistema di equilibratura portatile — l'essenza di bilanciamento in situ. Con il Bilanciamento-1a, la modalità «Bilanciamento su un piano (“statico”)» misura la velocità del rotore (giri al minuto) e il vettore della 1× vibrazione - il suo RMS valore e fase. Sulla base delle misurazioni della "Corsa n. 0" e della "Corsa n. 1", il software calcola automaticamente il massa e angolo di installazione del peso correttivo necessario per ridurre lo squilibrio del rotore, utilizzando il coefficiente di influenza metodo.
I risultati del bilanciamento vengono salvati in un archivio e, al termine, un relazione di verifica possono essere creati, modificati e stampati nell'editor di report integrato.
Come viene eseguito il bilanciamento su un solo piano nel programma Balanset-1A
- Installare i sensori e collegare il sistema. Installare il sensore di vibrazioni nel punto di misurazione prescelto e collegarlo al dispositivo. Installare il sensore di fase (tachimetro), applicare nastro riflettente sul rotore e collegare il dispositivo a un portatile Windows.
- Avviare la modalità di bilanciamento a singolo piano. Nella finestra principale selezionare la modalità "Single-plane" e avviare l'equilibratura. Il programma apre la finestra dell'archivio di equilibratura a piano singolo.
- Creare un record di archivio. Inserire il nome del rotore, il luogo di installazione, le tolleranze (vibrazioni e squilibrio residuo) e la data. Il software crea una cartella di archivio in cui verranno salvati i grafici e i file dei report.
- Imposta i parametri di bilanciamento in "Impostazioni di bilanciamento".
- Coefficiente di influenza: scegliere «Nuovo rotore» (due cicli di calibrazione) oppure «Coeff. salvati» (un solo ciclo, per lo stesso tipo di macchina con coefficienti di influenza salvati).
- Massa del peso di prova: scegliere "Gramm" o "Percent". Se si intende utilizzare in seguito la modalità "Coeff. salvati", inserire il peso di prova massa in grammi (pesarla sulla bilancia).
- Metodo di fissaggio del peso: scegliere “Circum” (qualsiasi angolo sulla circonferenza) o “Posizione fissa” (fori/lame/posizioni fisse; inserire il numero di posizioni).
- Raggio di montaggio della massa: inserire il raggio utilizzato per il montaggio dei pesi di prova e di correzione.
- Lasciare il peso di prova nel Piano1: abilitarlo solo se non è possibile rimuovere il peso di prova durante il processo.
- Esecuzione #0 (esecuzione iniziale, senza peso di prova). Portare la macchina a una velocità stabile e avviare la “Run #0” per misurare le vibrazioni iniziali. Il software registra il numero di giri al minuto (RPM), il valore RMS e la fase della componente di vibrazione 1×. La scheda “Grafici” mostra la forma d’onda e lo spettro.
- Installare il peso di prova. Spegnere la macchina e posizionare il peso di prova a un raggio noto. Il peso di prova deve modificare in modo significativo l'ampiezza o la fase delle vibrazioni. Un criterio comunemente utilizzato è la "regola del 30/30": il peso di prova dovrebbe modificare l'ampiezza di circa il 30% (in più o in meno) o la fase di circa 30° o più. Se si intende utilizzare in seguito la modalità "Coeff. salvati", posizionare il peso di prova allo stesso angolo del segno riflettente.
- Esecuzione #1 (peso di prova installato). Riavviare la macchina, attendere che la velocità si stabilizzi ed eseguire la “Corsa n. 1”. Il software calcola i parametri di correzione del peso.
- Installare il peso di correzione. Spegnere la macchina, rimuovere il peso di prova e installare il peso di correzione. L'angolo di installazione va calcolato partendo dalla posizione del peso di prova nella direzione di rotazione del rotore. Installare il peso di correzione sullo stesso raggio del peso di prova.
- RunTrim (controllo della qualità dell'equilibrio). Eseguire "RunTrim" per verificare il risultato. Se la vibrazione residua e/o squilibrio residuo Se la tolleranza è rispettata, l'equilibratura può essere completata. In caso contrario, il software calcola un peso correttivo aggiuntivo e l'equilibratura prosegue mediante approssimazioni successive.
Visualizzazione dei risultati: grafico polare e posizioni fisse
Balanset-1A è in grado di visualizzare la massa e l'angolo del peso di correzione in un vista in coordinate polari. Se si seleziona «Posizione fissa», il programma può suddividere automaticamente il peso correttivo in due parti e indicare i numeri delle posizioni in cui ciascuna parte deve essere installata — una comodità che si riflette nel calcolatore della correzione delle lenti per ventole e giranti con punti di fissaggio fissi.
4. Verifica del risultato rispetto ai limiti di tolleranza
Un bilanciamento statico si considera «completato» solo quando le vibrazioni residue e lo squilibrio residuo rientrano in una tolleranza prestabilita, ed è proprio qui che la fase RunTrim dimostra tutta la sua utilità. Lo squilibrio residuo ammissibile viene solitamente ricavato da una tabella di qualità del bilanciamento Grado G nell'ambito del moderno ISO 21940-11 norma (che ha sostituito la precedente ISO 1940-1). La conversione di un grado G e di una velocità di servizio in un valore ammissibile in grammi per millimetro — e la scelta di un primo peso di prova ragionevole — è rapida con un Calcolatore dello squilibrio residuo (ISO 21940-11) e un calcolatore del peso di prova. La registrazione sia dello squilibrio residuo iniziale che di quello finale fornisce una misura attendibile dell'efficacia dell'intervento e costituisce il fulcro del rapporto di equilibratura.
5. Limitazioni
Il limite principale dell'equilibratura statica è la sua incapacità di rilevare o correggere lo squilibrio di coppia. Applicare un bilanciamento statico a un rotore che presenta effettivamente uno squilibrio dinamico può talvolta peggiorare la situazione, correggendo la componente di forza mentre si ignora, o addirittura si aggrava, la componente di coppia. Per questo motivo, per la maggior parte dei macchinari industriali, il bilanciamento dinamico a due piani è la pratica standard e richiesta, mentre il bilanciamento statico è preferibile riservarlo ai rotori stretti e a forma di disco, dove l'ipotesi del piano singolo è realmente valida.
