როტორის დაბალანსება: სტატიკური და დინამიური დისბალანსი, რეზონანსი და პრაქტიკული პროცედურა
ეს სახელმძღვანელო განმარტავს როტორის დაბალანსება თვის ხისტი როტორები: რა “დისბალანსი” ნიშნავს, რითი განსხვავდება სტატიკური და დინამიკური დისბალანსი ერთმანეთისგან, რატომ შეიძლება რეზონანსმა და არაწრფივობამ ხარისხიან შედეგს ხელი შეუშალოს, და როგორ სრულდება დაბალანსება ჩვეულებრივ ერთ ან ორ საკორექციო სიბრტყეში.
შინაარსი
- რა არის როტორი და რას ასწორებს ბალანსირება?
- როტორების ტიპები და დისბალანსის ტიპები
- მექანიზმების ვიბრაცია: რა შეიძლება მოხსნას და რა — დაბალანსების გზით
- რეზონანსი: ფაქტორი, რომელიც ხელს უშლის დაბალანსებას
- ხაზოვანი vs. არაწრფივი მოდელები: როდესაც გამოთვლები წყვეტს მუშაობას
- ბალანსირების მოწყობილობები და ბალანსირების მანქანები
- ხისტი როტორების დაბალანსება (პრაქტიკული შენიშვნები)
- როგორ ხორციელდება დინამიური დაბალანსება (სამჯერადი მეთოდი)
- დაბალანსების ხარისხის შეფასების კრიტერიუმები
- სტანდარტები და მითითებები
- FAQ
რა არის როტორი და რას ასწორებს ბალანსირება?
როტორი არის სხეული, რომელიც ბრუნავს გარკვეული ღერძის გარშემო და საყრდენებში მისი საყრდენი ზედაპირებით არის დაფიქსირებული. როტორის საყრდენი ზედაპირები დატვირთვას საყრდენებს გორგოლაჭებიანი ან სრიალა საკისრების მეშვეობით გადასცემს. საყრდენი ზედაპირები არის საყრდენი ყელების ზედაპირები ან მათი შემცვლელი ზედაპირები.
იდეალურად დაბალანსებულ როტორში მისი მასა სიმეტრიულად არის განაწილებული ბრუნვის ღერძის გარშემო, ანუ როტორის ნებისმიერი ელემენტი შეიძლება შეესაბამებოდეს ბრუნვის ღერძის გარშემო სიმეტრიულად განლაგებულ სხვა ელემენტს. დაბალანსებულ როტორში როტორის ნებისმიერ ელემენტზე მოქმედი ცენტრიდანული ძალა დაბალანსებულია სიმეტრიულ ელემენტზე მოქმედი ცენტრიდანული ძალით. მაგალითად, 1 და 2 ელემენტებზე (სურათ 1-ზე მწვანედ მონიშნულია) მოქმედებენ ცენტრიდანული ძალები F1 და F2, რომლებიც სიდიდით თანაბარი და მიმართულებით საპირისპიროა. ეს მართალია როტორის ყველა სიმეტრიული ელემენტისთვის და, შესაბამისად, როტორზე მოქმედი ცენტრიდანული ძალის ჯამური ტოლია 0-ის და როტორი დაბალანსებულია.
მაგრამ თუ როტორის სიმეტრია დაირღვა (ასიმეტრიული ელემენტი ნაჩვენებია წითელი ფერით სურათი 1-ზე), მაშინ როტორზე მოქმედებს არაბალანსირებული ცენტრიფუგალური ძალა F3. ბრუნვისას, ეს ძალა ცვლის მიმართულებას როტორის ბრუნვასთან ერთად. ამ ძალით გამოწვეული დინამიკური დატვირთვა გადაეცემა საკისრებს, რაც იწვევს დაჩქარებულ ცვეთასა და დაზიანებას.
გარდა ამისა, ამ ცვალებადი მიმართულების ძალის გავლენით ხდება საყრდენებისა და საძირკვლის ციკლური დეფორმაცია, რომელზეც როტორია დამაგრებული, ანუ წარმოიქმნება ვიბრაცია. როტორის დისბალანსისა და მისგან გამომდინარე ვიბრაციის აღმოსაფხვრელად, საჭიროა დამაბალანსებელი მასების დაყენება როტორის სიმეტრიის აღსადგენად.
როტორის დაბალანსება არის ოპერაცია, რომლის მიზანია დისბალანსის გამოსწორება საბალანსო მასების დამატებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დაბალანსების მიზანია როტორის ინერციის მთავარი ცენტრალური ღერძი მაქსიმალურად მიუახლოვდეს მის ბრუნვის ღერძს, რათა ნარჩენი დისბალანსი მითითებულ ზღვრებში მოექცეს.
ბალანსირების ამოცანაა ერთი ან მეტი საბალანსე მასის ზომისა და მდებარეობის (კუთხის) განსაზღვრა.
როტორების ტიპები და დისბალანსის ტიპები
როტორის მასალის სიმტკიცისა და მასზე მოქმედი ცენტრიდანული ძალების სიდიდის გათვალისწინებით, როტორები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად - ხისტ და მოქნილ როტორებად.
მყარი როტორები სამუშაო რეჟიმში ცენტრიფუგალური ძალის ზემოქმედებით უმნიშვნელოდ დეფორმირდებიან და ამ დეფორმაციის გავლენის გათვალისწინება გათვლებისას შეიძლება დატოვდეს.
მოქნილი როტორების დეფორმაცია აღარ შეიძლება უგულებელვყოთ. მოქნილი როტორების დეფორმაცია ართულებს დაბალანსების ამოცანის გადაჭრას და, მყარი როტორების დაბალანსების ამოცანასთან შედარებით, სხვა მათემატიკური მოდელების გამოყენებას მოითხოვს. უნდა აღინიშნოს, რომ იგივე როტორი დაბალ სიჩქარეებზე შეიძლება მოიქცეს როგორც მყარი, ხოლო მაღალ სიჩქარეებზე – როგორც მოქნილი. პრაქტიკული კრიტერიუმია მუშა სიჩქარის შეფარდება როტორის პირველ კრიტიკულ (მოღუნვის) სიჩქარესთან: როტორი მიიჩნევა მყარად — ISO 21940-11 საუბრობს „მყარი ქცევის“ როტორზე — როცა ის ამ სიჩქარეზე გაცილებით დაბლა მუშაობს, პრაქტიკულად პირველი კრიტიკული სიჩქარის დაახლოებით 50–70%-ზე ქვემოთ. ამის ზემოთ როტორი იღუნება ფორმაში, რომელიც სიჩქარესთან ერთად იცვლება: ის მოქნილია და მისი დაბალანსება მოდალური ან მრავალსიბრტყიანი მეთოდებით (ISO 21940-12) უნდა მოხდეს. შემდგომში განვიხილავთ მხოლოდ მყარი როტორების დაბალანსებას.
იმის მიხედვით, თუ როგორ არის განაწილებული დაუბალანსებელი მასები როტორის სიგრძეზე, ISO 21940-2 განასხვავებს დისბალანსის რამდენიმე მდგომარეობას:
- სტატიკური დისბალანსი — მთავარი ინერციის ღერძი ლილვის ღერძის პარალელურად არის გადანაცვლებული; მისი აღმოჩენა შესაძლებელია ბრუნვის გარეშეც, რადგან როტორი გრავიტაციის ზეგავლენით ბრუნავს მანამ, სანამ მისი მძიმე წერტილი ქვემოთ არ აღმოჩნდება. ერთი საკორექციო მასა ერთ სიბრტყეში მას აღმოფხვრის;
- წყვილის (მომენტის) დისბალანსი — მთავარი ინერციის ღერძი კვეთს ლილვის ღერძს მასის ცენტრში; ორი თანაბარი დისბალანსი სხვადასხვა სიბრტყეშია და ერთმანეთისგან 180°-ითაა დაშორებული. ის ჩნდება მხოლოდ ბრუნვისას და საჭიროებს ორ საკორექციო მასას ორ სიბრტყეში;
- დინამიური დისბალანსი — ზოგადი, რეალურ სამყაროში არსებული შემთხვევა: სტატიკური და წყვილის დისბალანსის კომბინაცია. მთავარი ინერციის ღერძი არც ლილვის ღერძის პარალელურია და არც კვეთს მას. ორი საკორექციო სიბრტყე აუცილებელი და საკმარისია ხისტი როტორისთვის.
ძველი ტერმინი „მომენტის დისბალანსი“ წყვილის დისბალანსის სინონიმია; ის არ უნდა აგერიოს დინამიკურ დისბალანსში, რომელიც სტატიკური და წყვილის კომპონენტების ჯამია. სტატიკური დისბალანსის მქონე როტორის მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 2-ში.
წყვილის დისბალანსი ჩნდება მხოლოდ როტორის ბრუნვისას.
როტორის მაგალითი წყვილის დისბალანსით ნაჩვენებია ნახ. 3-ში.
ამ შემთხვევაში, დაუბალანსებელი თანაბარი მასები M1 და M2 სხვადასხვა სიბრტყეშია — როტორის სიგრძის გასწვრივ სხვადასხვა ადგილას. სტატიკურ მდგომარეობაში, ანუ როდესაც როტორი არ ბრუნავს, როტორზე მხოლოდ გრავიტაცია მოქმედებს და მასები ერთმანეთს აბალანსებს. დინამიკაში, როდესაც როტორი ბრუნავს, ცენტრიდანული ძალები Fc1 და Fc2 იწყებენ მოქმედებას მასებზე M1 და M2. ეს ძალები თანაბარი სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებითაა. თუმცა, რადგან ისინი ლილვის სიგრძის გასწვრივ სხვადასხვა ადგილას მოქმედებენ და ერთ ხაზზე არ არიან, ეს ძალები ერთმანეთს არ აკომპენსირებს. ძალები Fc1 და Fc2 ქმნიან როტორზე მოქმედ მომენტს — სწორედ ამიტომ წყვილურ დისბალანსს მომენტის დისბალანსსაც უწოდებენ. შესაბამისად, საკისრების პოზიციებზე მოქმედებენ დაუკომპენსირებელი ცენტრიდანული ძალები, რომლებმაც შეიძლება მნიშვნელოვნად გადააჭარბონ გამოთვლილ მნიშვნელობებს და შეამცირონ საკისრების მომსახურების ვადა.
რადგან ამ ტიპის დისბალანსი მხოლოდ როტორის ბრუნვისას ვლინდება, მისი გამოსწორება სტატიკურ პირობებში „დანებზე“ დაბალანსებით ან მსგავსი მეთოდებით შეუძლებელია. წყვილური დისბალანსის აღმოსაფხვრელად საჭიროა ორი საკომპენსაციო წონის დაყენება, რომლებიც ქმნიან სიდიდით თანაბარ და მიმართულებით საპირისპირო მომენტს იმ მომენტთან, რომელიც წარმოიქმნება მასების M1 და M2 მიერ. საკომპენსაციო მასები აუცილებელი არაა დაყენდეს M1 და M2 მასების საპირისპიროდ და მათი ტოლი სიდიდით. მთავარია, რომ ისინი ქმნიან მომენტს, რომელიც სრულად აკომპენსირებს დისბალანსის მომენტს.
ზოგადად, მასები M1 და M2 შეიძლება ერთმანეთის ტოლი არ იყოს, ამიტომ წარმოიქმნება სტატიკური და წყვილური დისბალანსის კომბინაცია — სწორედ ეს ზოგადი შემთხვევა იწოდება ISO 21940-2-ის მიხედვით დინამიკურ დისბალანსად. თეორიულად დამტკიცებულია, რომ მყარი როტორისთვის მისი დისბალანსის აღმოსაფხვრელად აუცილებელი და საკმარისია ორი წონა, დაშორებული ერთმანეთისგან როტორის სიგრძის გასწვრივ. ეს წონები აკომპენსირებენ როგორც წყვილური დისბალანსით გამოწვეულ მომენტს, ისე მასის როტორის ღერძის მიმართ ასიმეტრიით გამოწვეულ ცენტრიდანულ ძალას (სტატიკური დისბალანსი). ჩვეულებრივ, წყვილური დისბალანსი დამახასიათებელია გრძელი როტორებისთვის, მაგალითად, ლილვებისთვის, ხოლო სტატიკური დისბალანსი — ვიწრო როტორებისთვის. თუმცა, თუ ვიწრო როტორი ღერძის მიმართ გადახრილია ან დეფორმირებულია („რვიანის ფორმა“), მაშინ წყვილური დისბალანსის აღმოფხვრა ძნელი გახდება (იხ. ნახ. 4), რადგან ამ შემთხვევაში რთულია საჭირო საკომპენსაციო მომენტის შემქმნელი მაკორექტირებელი წონების დაყენება.
ძალები F1 და F2 არ მდებარეობს ერთ წრფეზე და არ ანაზღაურებენ ერთმანეთს.
იმის გამო, რომ ვიწრო როტორის გამო საკომპენსაციო მომენტის შესაქმნელად ხელმისაწვდომი მხარი მცირეა, შესაძლოა საჭირო გახდეს დიდი კორექციის წონები. თუმცა, ეს ასევე იწვევს „გამოწვეულ დისბალანსს" ვიწრო როტორის დეფორმაციის გამო, რომელსაც კორექციის წონების ცენტრიდანული ძალები იწვევენ. (იხილეთ, მაგალითად, მეთოდური მითითებები მყარი როტორების დაბალანსებისთვის GOST 22061-76-ის მიხედვით — თანამედროვე საერთაშორისო ანალოგია ISO 21940-11, ადრე ISO 1940-1 — მე-10 ნაწილი, "როტორი–საყრდენების სისტემა").
ეს შესამჩნევია ვიწრო ფანუსისებრი იმპელერებზე, სადაც მასის დისბალანსის გარდა, აეროდინამიკური დისბალანსი ასევე გვხვდება: ფრთების არათანაბარი გეომეტრია ფრთების არათანაბარ დატვირთვას იწვევს და, შესაბამისად, — წმინდა რადიალურ ძალას. მაკორექტირებელი წონის ცენტრიდანული ძალის მსგავსად, ეს ძალაც სიჩქარის კვადრატის პროპორციულად იზრდება, მაგრამ დამოკიდებულია სამუშაო რეჟიმზეც — ჰაერის სიმკვრივეზე, დამპერის მდგომარეობასა და არხის წინაღობაზე — ამიტომ ერთ სამუშაო რეჟიმზე დაბალანსებული მაკორექტირებელი წონა მეორეზე ოპტიმალური აღარ დარჩება. აქედან გამომდინარე, აეროდინამიკური კომპონენტი უნდა გამოსწორდეს ფრთების გეომეტრიის აღდგენით და არა მასის დამატებით.
ელექტრომაგნიტური ძალები ელექტრულ მანქანაში (არასიმეტრიული მაგნიტური მიზიდვა ექსცენტრული საჰაერო ღრეჩოდან, გატეხილი ღეროები, დაკლიტული ფურცლები) ისევ სხვაგვარად იქცევა: ისინი განისაზღვრება საჰაერო ღრეჩოს ნაკადით და არა ბრუნვის სიჩქარით, და ძირითადად აღაგზნებენ მანქანას ქსელის სიხშირის ორმაგ მნიშვნელობაზე და პოლუსთა გავლის გვერდით ზოლებზე, და არა 1×-ზე. რადგან ისინი ბრუნვის სიხშირისგან განსხვავებულ სიხშირეებზე მოქმედებენ, დაბალანსებას მათი კომპენსირება საერთოდ არ შეუძლია. მოკლედ, დაბალანსება მხოლოდ 1× მასასთან დაკავშირებულ აგზნებას აქრობს — მას არ შეუძლია მანქანაში ვიბრაციის ყველა წყაროს აღმოფხვრა.
მექანიზმების ვიბრაცია
ვიბრაცია არის მექანიზმის კონსტრუქციის რეაქცია ციკლური ამგზნები ძალის ზემოქმედებაზე. ეს ძალა შეიძლება იყოს სხვადასხვა ბუნების.
დაუბალანსებელი როტორის შედეგად წარმოქმნილი ცენტრიდანული ძალა არის "მძიმე წერტილზე" მოქმედი არაკომპენსირებული ძალა. სწორედ ეს ძალა და მისგან გამოწვეული ვიბრაცია შეიძლება აღმოიფხვრას როტორის დაბალანსებით.
"გეომეტრიული" ხასიათის ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება შეერთების ნაწილების წარმოებისა და აწყობის შეცდომებით. ეს ძალები შეიძლება წარმოიშვას, მაგალითად, ლილვის ყელების არამრგვალობის, გადაცემათა კოლოფებში კბილების პროფილების შეცდომების, საკისრების სარბენი ბილიკების ტალღოვანობის, შეერთების ლილვების არასწორი განლაგების და ა.შ. შედეგად. ლილვის ყელების არაწრიული ფორმის შემთხვევაში, ლილვის ღერძი გადაადგილდება ლილვის ბრუნვის კუთხის მიხედვით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ვიბრაცია ასევე ხდება როტორის სიჩქარით, მისი აღმოფხვრა დაბალანსებით თითქმის შეუძლებელია.
აეროდინამიკური ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება ვენტილატორებისა და სხვა ფრთოვანი მექანიზმების როტაციის შედეგად. ჰიდროდინამიკური ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება ჰიდრავლიკური ტუმბოების, ტურბინების და ა.შ. როტაციის შედეგად.
ელექტრომაგნიტური ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრული მანქანების მუშაობის შედეგად, მაგ., ასიმეტრიული როტორის შემოხვევები, მოკლე ჩართვის მქონე შემოხვევები და ა.შ.
ვიბრაციის სიდიდე (მაგალითად, მისი ამპლიტუდა Av) დამოკიდებულია არა მხოლოდ მექანიზმზე მოქმედ აღმგზნებელ ძალაზე Fv წრიული სიხშირით ω, არამედ მექანიზმის სიხისტეზე k, მის მასაზე m, ასევე დემპფირების კოეფიციენტზე C, როგორც ეს ქვემოთ მოცემული ფორმულა (1) გვიჩვენებს.
ვიბრაციის გასაზომად და მექანიზმების დასაბალანსებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ტიპის სენსორები, მათ შორის:
- აბსოლუტური ვიბრაციის სენსორები, რომლებიც განკუთვნილია ვიბრაციის აჩქარების (აკსელერომეტრები) და ვიბრაციის სიჩქარის გასაზომად;
- ფარდობითი ვიბრაციის სენსორები - მორევი დენის ან ტევადობითი, რომლებიც განკუთვნილია ვიბრაციის გადაადგილების გასაზომად;
- ზოგიერთ შემთხვევაში (როდესაც მექანიზმის დიზაინი ამის საშუალებას იძლევა), ძალის სენსორების გამოყენება ასევე შესაძლებელია მისი ვიბრაციული დატვირთვის შესაფასებლად; კერძოდ, ისინი ფართოდ გამოიყენება მყარი საკისრების მქონე ბალანსირების მანქანების საყრდენების ვიბრაციული დატვირთვის გასაზომად.
ასე რომ, ვიბრაცია არის მანქანის რეაქცია გარე ძალების ზემოქმედებაზე. ვიბრაციის სიდიდე დამოკიდებულია არა მხოლოდ მექანიზმზე მოქმედი ძალის სიდიდეზე, არამედ მექანიზმის კონსტრუქციის სიმყარეზეც. ერთმა და იმავე ძალამ შეიძლება გამოიწვიოს განსხვავებული ვიბრაციები. მყარი საყრდენების მქონე მანქანაში, ვიბრაციის მცირე დონის შემთხვევაშიც კი, საკისრებზე შეიძლება მნიშვნელოვანი დინამიკური დატვირთვა მოვიდეს. სწორედ ამიტომ, მყარი საყრდენების მქონე მანქანების დაბალანსებისას ვიბრაციის სენსორების (ვიბრაციური აჩქარების სენსორების) ნაცვლად ძალის სენსორები გამოიყენება.
ვიბრაციის სენსორები გამოიყენება შედარებით მოქნილი საყრდენების მქონე მექანიზმებში, როდესაც დაუბალანსებელი ცენტრფუგალური ძალების მოქმედება იწვევს საყრდენების შესამჩნევ დეფორმაციასა და ვიბრაციას. ძალის სენსორები გამოიყენება მყარი საყრდენებისთვის, როდესაც დისბალანსის გამო წარმოქმნილმა მნიშვნელოვანმა ძალებმაც კი არ იწვევს მნიშვნელოვან ვიბრაციას.
რეზონანსი არის ფაქტორი, რომელიც ხელს უშლის დაბალანსებას.
ადრე აღვნიშნეთ, რომ როტორები იყოფა მყარ და მოქნილად. როტორის სიმყარე ან მოქნილობა არ უნდა აგვერიოს იმ საყრდენების (ფუძის) სიმყარესა თუ მოძრაობაში, რომლებზეც ის დამონტაჟებულია. როტორი ითვლება მყარად, თუ ცენტრიფუგალური ძალების ზემოქმედებით მისი დეფორმაცია (მოხრა) უგულებელყოფილია. მოქნილი როტორის დეფორმაცია შედარებით დიდია და მისი უგულებელყოფა შეუძლებელია.
ამ სტატიაში განვიხილავთ მხოლოდ მყარი როტორების დაბალანსებას. მყარი (არადეფორმირებადი) როტორი, თავის მხრივ, შეიძლება დამონტაჟდეს მყარ ან მოძრავ (მოქნილ) საყრდენებზე. ცხადია, რომ საყრდენების ეს მყარობა/მოქნილობა ასევე შეფარდებითია და დამოკიდებულია როტორის სიჩქარესა და წარმოქმნილი ცენტრიფუგალური ძალების სიდიდეზე. პირობითი საზღვარია როტორის საყრდენების ბუნებრივი რხევების სიხშირე.
მექანიკური სისტემებისთვის საკუთარი რხევების ფორმასა და სიხშირეს განსაზღვრავს მექანიკური სისტემის ელემენტების მასა და დრეკადობა. ანუ, საკუთარი რხევების სიხშირე მექანიკური სისტემის შინაგანი მახასიათებელია და გარე ძალებზე დამოკიდებული არ არის. წონასწორობის მდგომარეობიდან გადახრისას, დრეკადობის გამო საყრდენები მიისწრაფვის დაუბრუნდეს წონასწორობის მდგომარეობას. მაგრამ მასიური როტორის ინერციის გამო, ეს პროცესი მილევადი რხევების ხასიათს ატარებს. ეს რხევებია როტორ-საყრდენის სისტემის საკუთარი რხევები. მათი სიხშირე დამოკიდებულია როტორის მასის საყრდენების დრეკადობასთან შეფარდებაზე, როგორც ეს ქვემოთ მოცემული ფორმულა (2) გვიჩვენებს.
როდესაც როტორი იწყებს ბრუნვას და მისი ბრუნვის სიხშირე ბუნებრივი რხევების სიხშირეს უახლოვდება, რხევების ამპლიტუდა მკვეთრად იზრდება, რამაც შეიძლება სტრუქტურის დანგრევა გამოიწვიოს.
ვლინდება მექანიკური რეზონანსის მოვლენა. რეზონანსთან ახლოს გამოხმაურება მრავალჯერ ძლიერდება ხარისხის ფაქტორით Q = 1/(2ζ), რომელიც მანქანის კონსტრუქციებისთვის ჩვეულებრივ 3–17-ია, და პიკი ვიწრო შეიძლება იყოს: სიჩქარის რამდენიმე პროცენტიანმა ცვლილებამ შეიძლება ვიბრაციის დონე რამდენჯერმე შეცვალოს. რეზონანსის გავლისას ფაზური ჩამორჩენა 180°-ით იცვლის მიმართულებას, პიკზე 90°-ს გავლისას.
თუ მექანიზმის კონსტრუქცია წარუმატებელია და როტორის სამუშაო სიხშირე საკუთარი რხევების სიხშირესთან ახლოსაა, მექანიზმის მუშაობა შეუძლებელი ხდება დაუშვებლად მაღალი ვიბრაციის გამო. ჩვეულებრივი მეთოდებით დაბალანსება მაშინ შეუძლებელია, რადგან სიჩქარის თუნდაც მცირე ცვლილება მკვეთრად ცვლის ვიბრაციის პარამეტრებს. რეზონანსის არეში დასაბალანსებლად გამოიყენება სპეციალური მეთოდები, რომლებიც ამ სტატიაში არ განიხილება.
მექანიზმის ბუნებრივი რხევების სიხშირის განსაზღვრა შესაძლებელია ინერციული გაჩერებისას (როტორის ბრუნვის გამორთვის შემდეგ) ან დარტყმის მეთოდით, დარტყმაზე სისტემის პასუხის შემდგომი სპექტრული ანალიზით.
მექანიზმებისთვის, რომელთა ბრუნვის სამუშაო სიხშირე რეზონანსის სიხშირეზე მაღალია, ანუ ზეკრიტიკულ (რეზონანსის შემდგომ) რეჟიმში მუშაობს, საყრდენები მოძრავად ითვლება და გაზომვისთვის გამოიყენება ვიბრაციის სენსორები, ძირითადად ვიბროაქსელერომეტრები, რომლებიც კონსტრუქციული ელემენტების აჩქარებას ზომავენ. რეზონანსამდელ რეჟიმში მომუშავე მექანიზმებისთვის საყრდენები ხისტად ითვლება. ამ შემთხვევაში გამოიყენება ძალის სენსორები.
მექანიკური სისტემის ხაზოვანი და არახაზოვანი მოდელები. არახაზოვნება არის ფაქტორი, რომელიც ხელს უშლის დაბალანსებას.
მყარი როტორების დაბალანსებისას, დაბალანსების გამოთვლებისთვის გამოიყენება მათემატიკური მოდელები, რომლებსაც წრფივი მოდელები ეწოდება. წრფივი მოდელი ნიშნავს, რომ ასეთ მოდელში ერთი სიდიდე პროპორციულია (წრფივია) მეორის. მაგალითად, თუ როტორზე არსებული უკომპენსაციო მასა გაორმაგდება, ვიბრაციის მაჩვენებელიც გაორმაგდება. მყარი როტორებისთვის შესაძლებელია წრფივი მოდელის გამოყენება, რადგან ისინი არ დეფორმირდებიან.
მოქნილი როტორებისთვის ხაზოვანი მოდელის გამოყენება აღარ შეიძლება. მოქნილი როტორისთვის, თუ ბრუნვის დროს მძიმე წერტილის მასა იზრდება, მოხდება დამატებითი დეფორმაცია და მასის გარდა, მძიმე წერტილის რადიუსიც გაიზრდება. ამიტომ, მოქნილი როტორისთვის ვიბრაცია ორჯერზე მეტად გაიზრდება და ჩვეული გამოთვლითი მეთოდები არ იმუშავებს.
სიხისტის ცვლილება საყრდენებში დიდი გადახრებისას არაწრფივობის კიდევ ერთი წყაროა: მცირე გადახრებზე დატვირთვას იტანს კონსტრუქციული ელემენტების ერთი ჯგუფი, დიდ გადახრებზე კი ჩართვაში შედის სხვები. სწორედ ამიტომ ვერ დააბალანსებთ მექანიზმებს, რომლებიც ფუძეზე დამაგრებული არ არის, არამედ, მაგალითად, უბრალოდ იატაკზეა დადგმული. მნიშვნელოვანი ვიბრაციისას დისბალანსის ძალამ შეიძლება მექანიზმი იატაკიდან „აწიოს“, რითაც მნიშვნელოვნად შეცვლის სისტემის სიხისტის მახასიათებლებს. ძრავის ფეხები საიმედოდ უნდა იყოს დამაგრებული, ბოლტიანი დამაგრებები — მოჭერილი, საბჯენების სისქემ საკმარისი სამონტაჟო სიხისტე უნდა უზრუნველყოს და ა.შ. თუ საკისრები დაზიანებულია, შესაძლებელია ლილვის მნიშვნელოვანი გადაცდომა და დარტყმები, რაც ასევე ცუდი წრფივობისა და ხარისხიანი დაბალანსების შეუძლებლობის მიზეზი გახდება.
ბალანსირების მოწყობილობები და ბალანსირების მანქანები
გავიხსენოთ, რომ დაბალანსება არის პროცესი, რომლის დროსაც ინერციის მთავარი ცენტრალური ღერძი თანხვდება როტორის ბრუნვის ღერძს.
ეს პროცესი შეიძლება შესრულდეს ორი მეთოდით.
პირველი მეთოდი გულისხმობს როტორის ცაპფების ისეთ დამუშავებას, რომ ღერძი, რომელიც ცაპფების ცენტრებზე გადის, ემთხვეოდეს როტორის ინერციის მთავარ ცენტრალურ ღერძს. ასეთი ტექნიკა პრაქტიკაში იშვიათად გამოიყენება და ამ სტატიაში დეტალურად არ იქნება განხილული.
მეორე (ყველაზე გავრცელებული) მეთოდი გულისხმობს როტორზე საკორექციო წონების გადაადგილებას, მონტაჟს ან მოხსნას, რომლებიც განლაგებულია ისე, რომ როტორის ინერციის ღერძი მაქსიმალურად ახლოს იყოს მისი მბრუნავი ღერძისთან.
ბალანსირების დროს საკორექციო წონების გადაადგილება, დამატება ან მოხსნა შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა ტექნოლოგიური ოპერაციებით, მათ შორის: ბურღვით, ფრეზირებით, ზედაპირის დამუშავებით, შედუღებით, დახრახნით ან მოხსნით, ლაზერული ან ელექტრონულ-სხიური დაწვით, ელექტროლიზით, ელექტრომაგნიტური დამუშავებით და ა.შ.
ბალანსირების პროცესი შეიძლება შესრულდეს ორი გზით:
- საველე დაბალანსება (in situ) — აწყობილი როტორი ბალანსდება საკუთარ საკისრებში, საკუთარ ფუნდამენტზე, საკუთარ საექსპლუატაციო სიჩქარეზე, პორტატული დაბალანსების კომპლექტის გამოყენებით;
- სახელოსნო დაბალანსება — როტორი იხსნება და ბალანსდება სპეციალურ საბალანსო მანქანაზე.
საკუთარ საკისრებში როტორების დასაბალანსებლად ჩვეულებრივ გამოიყენება სპეციალიზებული დამაბალანსებელი მოწყობილობები (კომპლექტები), რომლებიც შესაძლებელს ხდის დაბალანსებული როტორის ვიბრაციის გაზომვას მისივე ბრუნვის სიხშირეზე ვექტორული სახით, ანუ ვიბრაციის როგორც ამპლიტუდის, ისე ფაზის გაზომვას. ამჟამად ზემოაღნიშნული მოწყობილობები მზადდება მიკროპროცესორული ტექნოლოგიის საფუძველზე და (ვიბრაციის გაზომვისა და ანალიზის გარდა) უზრუნველყოფენ მაკორექტირებელი წონების პარამეტრების ავტომატურ გამოთვლას, რომლებიც უნდა დაყენდეს როტორზე მისი დისბალანსის კომპენსირებისთვის.
ეს მოწყობილობები მოიცავს:
- კომპიუტერზე ან სამრეწველო კონტროლერზე დაფუძნებული საზომი და გამოთვლითი ბლოკი;
- ორი (ან მეტი) ვიბრაციის სენსორი;
- ფაზის კუთხის სენსორი;
- სამონტაჟო დანართები სენსორების ობიექტზე სამონტაჟოდ;
- სპეციალიზებული პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც შექმნილია როტორის ვიბრაციული პარამეტრების გაზომვის სრული ციკლის შესასრულებლად ერთ, ორ ან მეტ კორექტირების სიბრტყეში.
ამჟამად ყველაზე გავრცელებულია დაბალანსების ორი ტიპის დანადგარები:
- რბილსაკისრიანი მანქანები (მოქნილი საყრდენებით);
- მაგარსაკისრიანი მანქანები (მყარი საყრდენებით).
რბილსაკისრიანი (რეზონანსზე მაღლა მომუშავე) მანქანები აქვთ შედარებით მოქნილი საყრდენები, მაგალითად, ბრტყელ ზამბარებზე დაფუძნებული. ამ საყრდენების საკუთარი რხევების სიხშირე ჩვეულებრივ 2-3-ჯერ დაბალია, ვიდრე მასზე დამონტაჟებული დასაბალანსებელი როტორის ბრუნვის სიხშირე, ამიტომ მანქანა რეზონანსის ზემოთ მუშაობს. ამ ზერეზონანსული მანქანების საყრდენების მოძრაობის გასაზომად ჩვეულებრივ გამოიყენება ვიბრაციის სენსორები (აქსელერომეტრები, ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები და სხვ.).
მაგარსაკისრიანი (რეზონანსამდელი) მანქანები გამოიყენეთ შედარებით ხისტი საყრდენები, რომელთა ვიბრაციის საკუთარი სიხშირეები 2-3-ჯერ მაღალი უნდა იყოს დასაბალანსებელი როტორის ბრუნვის სიხშირეზე, რათა დანადგარი რეზონანსის ქვემოთ იმუშაოს. წინარეზონანსული დანადგარის საყრდენებზე დინამიკური დატვირთვის გასაზომად ჩვეულებრივ იყენებენ ძალის გადამწოდებს.
წინარეზონანსული (ხისტსაყრდენიანი) დამაბალანსებელი დანადგარების უპირატესობა იმაში მდგომარეობს, რომ მათზე დაბალანსების ჩატარება შესაძლებელია შედარებით დაბალ როტორის სიჩქარეებზე (400-500 ბრუნ/წთ-მდე), რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს დანადგარისა და მისი საძირკვლის კონსტრუქციას და ზრდის დაბალანსების პროდუქტიულობასა და უსაფრთხოებას.
მყარი როტორების დაბალანსება
მნიშვნელოვანია!
- ბალანსირება მხოლოდ იმ ვიბრაციას აქრობს, რომელიც გამოწვეულია როტორის მასის ასიმეტრიული განაწილებით მისი ბრუნვის ღერძის მიმართ. ბალანსირება სხვა ტიპის ვიბრაციებს არ აქრობს!
- ტექნიკური მექანიზმები, რომელთა კონსტრუქცია უზრუნველყოფს რეზონანსების არარსებობას მბრუნავი მექანიზმის საექსპლუატაციო სიხშირეზე, საიმედოდ დამაგრებულია ფუძეზე, დამონტაჟებულია გამართულ საკისრებში და ექვემდებარება დაბალანსებას.
- დეფექტური დანადგარები ბალანსირებამდე უნდა შეკეთდეს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ხარისხიანი ბალანსირება შეუძლებელია.
დაბალანსება შეკეთების შემცვლელი არ არის!
დაბალანსების მთავარი ამოცანაა კომპენსირებელი წონების მასისა და მდებარეობის პოვნა, რომლებიც ცენტრიდანულ ძალებს აბალანსებს.
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ხისტი როტორებისთვის ზოგადად საკმარისი და აუცილებელია ორი საკომპენსაციო წონის დაყენება. ეს აღმოფხვრის როტორის დისბალანსის როგორც სტატიკურ, ისე წყვილურ (couple) კომპონენტს. ვიბრაციის გაზომვის ზოგადი სქემა დაბალანსებისას შემდეგია.
ვიბროსენსორები დამონტაჟებულია საკისრის საყრდენებზე, წერტილებში 1 და 2. როტორზე მაგრდება ბრუნვის აღმნიშვნელი ნიშანი, ჩვეულებრივ არეკვლადი ლენტით. ბრუნვის ნიშანს ლაზერული ტახომეტრი იყენებს როტორის სიჩქარისა და ვიბრაციის სიგნალის ფაზის დასადგენად.
როგორ ხორციელდება დინამიური დაბალანსება (სამჯერადი მეთოდი)
უმეტეს შემთხვევაში დინამიკური დაბალანსება სრულდება სამი გაშვების მეთოდით. მეთოდი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ცნობილი მასის საცდელი წონები თანმიმდევრობით თავსდება როტორზე 1-ლ და მე-2 სიბრტყეში, ხოლო დამაბალანსებელი წონების მასა და მდებარეობა გამოითვლება ვიბრაციის პარამეტრების ცვლილების შედეგების საფუძველზე.
სიბრტყე, რომელშიც მონტაჟდება კორექციის წონა, იწოდება კორექციის სიბრტყე. კორექციის სიბრტყეები მდებარეობს უშუალოდ როტორზე — ჩვეულებრივ როტორის კორპუსის ორივე ბოლოში, ვენტილატორის ან იმპელერის დისკებზე, ან სპეციალურ საბალანსო რგოლებზე. ისინი უნდა შეირჩეს ლილვის გასწვრივ რაც შეიძლება მოშორებით, კონსტრუქციის ფარგლებში, რათა ზომიერმა წონამ საკმარისი მაკორექტირებელი მომენტი შექმნას. ეს არ არის იგივე, რაც გაზომვის წერტილები, რომლებიც მდებარეობს საკისრის კორპუსებზე (იხ. ნახ. 6).
პირველი გაშვებისას იზომება საწყისი ვიბრაცია (Balanset-ის პროგრამაში ეს არის Run 0). შემდეგ როტორზე, ერთ-ერთ საკისართან უფრო ახლოს, თავსდება ცნობილი მასის საცდელი წონა. სრულდება მეორე გაშვება (Run 1) და იზომება ვიბრაციის პარამეტრები, რომლებიც უნდა შეიცვალოს საცდელი წონის დაყენების გამო. შემდეგ პირველი სიბრტყიდან საცდელი წონა მოცილდება და დგება მეორე სიბრტყეში. სრულდება მესამე საცდელი გაშვება (Run 2) და იზომება ვიბრაციის პარამეტრები. საცდელი წონა მოცილდება და პროგრამა ავტომატურად ითვლის დამაბალანსებელი წონების მასებსა და დაყენების კუთხეებს.
შემდეგ გამოთვლილი მაკორექტირებელი წონები დაისმება შესაბამის სიბრტყეებში და სრულდება საკონტროლო გაშვება — Balanset-ის პროგრამაში ეს არის Run T (Trim). ნარჩენი ვიბრაცია დგინდება ტოლერანტობასთან შედარებით. თუ შედეგი კვლავ სამიზნეზე მაღალია, პროგრამა ხელახლა იყენებს უკვე განსაზღვრულ გავლენის კოეფიციენტებს, ამიტომ ახალი საცდელი წონის გაშვება საჭირო არ არის — გამოითვლება და დაისმება მხოლოდ მცირე დამატებითი კორექცია.
საცდელი წონების დაყენების მიზანია იმის დადგენა, როგორ რეაგირებს სისტემა დისბალანსის ცვლილებაზე. საცდელი წონების მასა და მდებარეობა ცნობილია, ამიტომ პროგრამას შეუძლია გამოთვალოს ე.წ. გავლენის კოეფიციენტები, რომლებიც აჩვენებს, როგორ მოქმედებს ცნობილი დისბალანსის შეტანა ვიბრაციის პარამეტრებზე. გავლენის კოეფიციენტები თავად მექანიკური სისტემის მახასიათებლებია და დამოკიდებულია საყრდენების სიხისტესა და როტორ-საყრდენის სისტემის მასაზე (ინერციაზე).
ერთი და იმავე დიზაინის ანალოგიური ტიპის მექანიზმებისთვის გავლენის კოეფიციენტები ახლოს იქნება. მათი შენახვა შესაძლებელია კომპიუტერის მეხსიერებაში და გამოყენება ანალოგიური ტიპის მექანიზმების დაბალანსებისთვის საცდელი გაშვების გარეშე, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის დაბალანსების პროდუქტიულობას. გაითვალისწინეთ, რომ საცდელი წონების მასა უნდა შეირჩეს ისე, რომ საცდელი წონების დამონტაჟებისას ვიბრაციის პარამეტრები შესამჩნევად შეიცვალოს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, გავლენის კოეფიციენტების გამოთვლის შეცდომა იზრდება და დაბალანსების ხარისხი უარესდება.
როგორც სურ. 1-დან ჩანს, ცენტრიდანული ძალა მოქმედებს რადიალურ მიმართულებაში, ანუ როტორის ღერძის პერპენდიკულარულად. ამიტომ ვიბრაციის სენსორები ისე უნდა დამონტაჟდეს, რომ მათი მგრძნობელობის ღერძიც რადიალურ მიმართულებას მიუთითებდეს. ჩვეულებრივ, საძირკვლის სიხისტე ჰორიზონტალურ მიმართულებაში ნაკლებია, ამიტომ ვიბრაცია ჰორიზონტალურ მიმართულებაში უფრო მაღალია. შესაბამისად, მგრძნობელობის გასაზრდელად სენსორები ისე უნდა დამონტაჟდეს, რომ მათი მგრძნობელობის ღერძიც ჰორიზონტალურად იყოს მიმართული. თუმცა ამაში ფუნდამენტური განსხვავება არ არის. გარდა რადიალური მიმართულების ვიბრაციისა, უნდა კონტროლდებოდეს ღერძული მიმართულების ვიბრაციაც, როტორის ბრუნვის ღერძის გასწვრივ. ეს ვიბრაცია, როგორც წესი, დისბალანსით კი არ არის გამოწვეული, არამედ სხვა მიზეზებით, რომლებიც ძირითადად მუფტით შეერთებული ლილვების არასწორ თანაღერძულობას უკავშირდება.
ამ ვიბრაციის აღმოფხვრა დაბალანსებით შეუძლებელია, ასეთ შემთხვევაში საჭიროა ცენტრირება. პრაქტიკაში ასეთ მანქანებს ჩვეულებრივ აქვთ როგორც როტორის დისბალანსი, ისე ლილვის გადაცდომა, რაც ვიბრაციის აღმოფხვრის ამოცანას ბევრად ართულებს. ასეთ შემთხვევებში ჯერ საჭიროა მანქანის ცენტრირება და მხოლოდ შემდეგ — დაბალანსება. (თუმცა ძლიერი მომენტური დისბალანსისას ვიბრაცია ღერძულ მიმართულებითაც ჩნდება ფუძის კონსტრუქციის „გამოგრეხის“ გამო.)
დაკავშირებული სტატიები (ბალანსირების სადგამების მაგალითები)
დაბალანსების მექანიზმების ხარისხის შეფასების კრიტერიუმები
როტორების (მექანიზმების) დაბალანსების ხარისხის შეფასება შესაძლებელია ორი გზით. პირველი მეთოდი გულისხმობს დაბალანსების პროცესში დადგენილი ნარჩენი დისბალანსის სიდიდის შედარებას ნარჩენი დისბალანსის დასაშვებ ტოლერანტობასთან. ეს ტოლერანტობები სხვადასხვა როტორის კლასებისთვის მითითებულია ISO 21940-11 (ყოფილი ISO 1940-1).
როგორ გამოითვლება დაშვება (ISO 21940-11). სტანდარტი განსაზღვრავს ბალანსის ხარისხის კლასს G, რომელიც წარმოადგენს დასაშვები ხვედრითი დისბალანსის eper და სამუშაო კუთხური სიჩქარე ω, გამოსახული mm/s-ში:
- ω = 2π·n / 60 [rad/s], სადაც n არის სამუშაო სიჩქარე rpm-ში;
- ეper = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (რიცხობრივად უტოლდება მასათა ცენტრის წანაცვლებას µm-ში) — ექვივალენტურად eper = 9549 · G / n;
- Uper = ეper · m [g·mm], სადაც m არის როტორის მასა კგ-ში.
ამოხსნილი მაგალითი. როტორი m = 50 kg, საექსპლუატაციო სიჩქარე n = 3000 rpm, კლასი G 6.3 (ვენტილატორები, ტუმბოები, სტანდარტული ელექტროძრავები): ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s; eper = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (გადამოწმება: 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1); Uper = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm მთელი როტორისთვის.
დაშვების გაყოფა ორ სიბრტყეს შორის. როტორისთვის, რომლის მასათა ცენტრი მდებარეობს კორექციის სიბრტყეებს შორის, საერთო ტოლერანტობა ნაწილდება მასათა ცენტრიდან თითოეულ სიბრტყემდე მანძილის უკუპროპორციულად; სიმეტრიული როტორისთვის ეს უბრალოდ ნახევარია თითოეულ სიბრტყეზე — ზემოთ მოყვანილ მაგალითში დაახლოებით 500 გ·მმ თითოეულ სიბრტყეზე. არც ერთ სიბრტყეს არ უნდა მიენიჭოს U-ს 70%-ზე მეტი ან 30%-ზე ნაკლებიper.
ტიპური კლასები: G 0.4 — გიროსკოპები, პრეციზიული სახეხების შპინდელები · G 1 — სახეხი ჯგუფის მანქანების შპინდელები, პრეციზიული არმატურა · G 2.5 — ტურბინები, ტურბოგენერატორები, ჩარხების ამძრავები · G 6.3 — ზოგადი მანქანათმშენებლობა: ვენტილატორები, ტუმბოს როტორები, ბორბლები, სტანდარტული ელექტროძრავები · G 16 — სპეციალური მოთხოვნების საკარდანე ლილვები, სასოფლო-სამეურნეო ტექნიკა, სამტვრეველები · G 40 — მანქანის ბორბლები, ამძრავი ღერძები (საკარდანე ლილვები) · G 100 — მაღალსიჩქარიანი დიზელის ძრავების ბარბაცას ამძრავები.
თუმცა, მითითებული დაშვებების დაცვა სრულად ვერ უზრუნველყოფს მექანიზმის საექსპლუატაციო საიმედოობას, რაც მისი ვიბრაციის მინიმალური დონის მიღწევას უკავშირდება. ეს იმით აიხსნება, რომ მექანიზმის ვიბრაციის სიდიდე განისაზღვრება არა მხოლოდ მისი როტორის ნარჩენი დისბალანსით გამოწვეული ძალის სიდიდით, არამედ დამოკიდებულია რამდენიმე სხვა პარამეტრზეც, მათ შორის: მექანიზმის სტრუქტურული ელემენტების სიმყარე k, მისი მასა m, დემპფირების კოეფიციენტი, ასევე ბრუნვის სიხშირე. ამიტომ, მექანიზმის დინამიკური თვისებების (მათ შორის მისი დაბალანსების ხარისხის) შესაფასებლად, არაერთ შემთხვევაში რეკომენდებულია მექანიზმის ნარჩენი ვიბრაციის დონის შეფასება, რომელიც არაერთი სტანდარტით რეგულირდება.
სამრეწველო მანქანების დასაშვები ვიბრაციის დონეების ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სტანდარტია ISO 20816-3 (ყოფილი ISO 10816-3). ის მოიცავს 15 კვტ-ზე მეტი სიმძლავრის მანქანებს, რომლებიც მუშაობენ 120–15 000 ბრ/წთ დიაპაზონში, და ახარისხებს მათ ორი განზომილებით: სიმძლავრის ჯგუფის მიხედვით (ჯგუფი 1 — 300 კვტ-ზე მეტი; ჯგუფი 2 — 15-დან 300 კვტ-მდე) და საყრდენის ტიპის მიხედვით (ხისტი ან დრეკადი). თითოეულ კომბინაციას აქვს საკუთარი A/B, B/C და C/D ზონის საზღვრები მმ/წმ RMS-ში. ამ ფარგლებს გარეთ მყოფი მანქანებისთვის სერიას აქვს სპეციალური ნაწილები (ტურბოაგრეგატები — ISO 20816-2, ჰიდრავლიკური მანქანები, დგუშური მანქანები, ტუმბოები) ან პროდუქტის სტანდარტები, მაგალითად ISO 14694 სამრეწველო ვენტილატორებისთვის.
ზოგადი დანადგარებისთვის, რომლებიც ფასდება არამბრუნავ ნაწილებზე, კლასიკური ISO 10816-1 ზონები (ახლა ISO 20816-1-ის ნაწილი) იძლევა ვიბრაციის სიჩქარის შემდეგ ზღვრებს, mm/s RMS:
| კლასი | A/B | B/C | C/D |
|---|---|---|---|
| I კლასი (მცირე მანქანები, 15 კვტ-მდე) | 0.71 | 1.80 | 4.50 |
| II კლასი (საშუალო ზომის მანქანები, 15–75 კვტ) | 1.12 | 2.80 | 7.10 |
| III კლასი (დიდი მანქანები, მყარი ფუნდამენტი) | 1.80 | 4.50 | 11.20 |
| IV კლასი (დიდი მანქანები, დრეკადი ფუნდამენტი) | 2.80 | 7.10 | 18.00 |
A ზონა შეესაბამება ახალი დანადგარების ვიბრაციას; B ზონა დასაშვებია შეუზღუდავი გრძელვადიანი ექსპლუატაციისთვის; C ზონა მხოლოდ შეზღუდულ ექსპლუატაციას იძლევა; D ზონა მიუთითებს ვიბრაციაზე, რომელიც საკმარისად მაღალია დაზიანების გამოსაწვევად.
სტანდარტები და მითითებები
- ISO 21940-11:2016 — მექანიკური ვიბრაცია — როტორის დაბალანსება — ნაწილი 11: პროცედურები და ტოლერანტობები მყარი ქცევის როტორებისთვის. (ანაცვლებს ISO 1940-1-ს, რომელიც გაუქმებულია.) G-კლასების და დაშვების კალკულატორი →
- ISO 21940-2 — მექანიკური ვიბრაცია — როტორის დაბალანსება — ნაწილი 2: ტერმინოლოგია. (სტატიკური, წყვილის, კვაზისტატიკური და დინამიური დისბალანსის განმარტებები.)
- ISO 20816-1:2016 — მექანიკური ვიბრაცია — მანქანის ვიბრაციის გაზომვა და შეფასება — ნაწილი 1: ზოგადი მითითებები. (ანაცვლებს ISO 10816-1-ს და ISO 7919-1-ს.) შეფასების ზონები →
- ISO 20816-3:2022 — მექანიკური ვიბრაცია — დანადგარის ვიბრაციის გაზომვა და შეფასება — ნაწილი 3: სამრეწველო დანადგარები ნომინალური სიმძლავრით 15 კვტ-ზე მეტი და ნომინალური სიხშირით 120 ბრუნ/წთ-დან 15 000 ბრუნ/წთ-მდე. (ანაცვლებს ISO 10816-3:2009-ს.)
- ISO 14694:2003 — სამრეწველო ვენტილატორები — ბალანსის ხარისხისა და ვიბრაციის დონეების სპეციფიკაციები.
FAQ
ბალანსირება ყველანაირ ვიბრაციას ხსნის?
არა. დაბალანსება აღმოფხვრის როტორის მასის ასიმეტრიული განაწილებით გამოწვეულ ვიბრაციას მისი ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში. ვიბრაცია, რომელიც გამოწვეულია არასწორი განლაგებით, საკისრების დეფექტებით, აეროდინამიკური/ჰიდროდინამიკური ძალებით, ელექტრომაგნიტური ძალებით და სხვა მიზეზებით, მოითხოვს ცალკეულ დიაგნოსტიკას და მაკორექტირებელ ქმედებებს.
რატომ შეიძლება დაბალანსება რეზონანსთან ახლოს გაფუჭდეს?
რეზონანსთან ახლოს, სიჩქარის მცირე ცვლილებებმა შეიძლება გამოიწვიოს ვიბრაციის ამპლიტუდის დიდი ცვლილებები და 180°-იანი ფაზური ცვლა. ასეთ პირობებში გაზომვის შედეგები არასტაბილური ხდება და ტრადიციული დაბალანსების პროცედურები შეიძლება ვერ კონვერგირდეს სპეციალური მეთოდების გარეშე.
როდის გჭირდებათ ერთსიბრტყიანი თუ ორსიბრტყიანი ბალანსირება?
ერთი სიბრტყე საკმარისია დისკისებრი როტორებისთვის, სადაც როტორის ღერძული სიგრძე დიამეტრთან შედარებით მცირეა — პრაქტიკული წესის მიხედვით L/D < 0.5 — და საექსპლუატაციო სიჩქარე მნიშვნელოვნად დაბალია პირველ კრიტიკულ სიჩქარეზე. ტიპური მაგალითებია: სახეხი წრე, ერთდისკიანი ვენტილატორის ფარია, შკივი, მანქანის თვალი. ასეთი როტორი თითქმის წმინდა სტატიკურ დისბალანსს ატარებს.
ორი თვითმფრინავი საჭიროა წაგრძელებული როტორებისთვის (L/D ≥ 0.5), ნებისმიერი როტორისთვის, რომელსაც ლილვის გასწვრივ ორი ან მეტი იმპელერი ან დისკი აქვს დაშორებული, და ყოველთვის, როცა ვიბრაციის ფაზა ორ საკისარზე მნიშვნელოვნად განსხვავდება — რაც წყვილური (couple) კომპონენტის ნიშანია. ხისტ როტორს ორ სიბრტყეზე მეტი არასდროს სჭირდება.
ეჭვის შემთხვევაში, გაზომეთ ორივე საკისარი: თუ ერთსიბრტყიანი კორექცია ერთ საკისარზე ვიბრაციას ამცირებს, ხოლო მეორეზე ზრდის, როტორს წყვილის კომპონენტი აქვს და საჭიროებს ორსიბრტყიან დაბალანსებას.
რა უნდა გაკეთდეს დაბალანსებამდე?
დარწმუნდით, რომ დანადგარი გამართულად მუშაობს: საიმედოდ არის დამაგრებული საძირკველზე, აქვს საკისრები გამართული, არ აქვს ძლიერი მოშვებული ნაწილები და არ აქვს არაწრფივობის აშკარა წყაროები. ბალანსირება არ ცვლის შეკეთებას.
ძირითადი დასკვნები
- დაბალანსება ასწორებს მასასთან დაკავშირებულ (ცენტრიდანულ) აგზნებას; ის არ წყვეტს არასწორი განლაგების, საკისრების დაზიანების ან ელექტრომაგნიტური/აეროდინამიკური წყაროების პრობლემებს.
- რეზონანსმა და არაწრფივობამ შეიძლება ტრადიციული დაბალანსება არაეფექტური ან სახიფათო გახადოს.
- მყარი როტორებისთვის ორსიბრტყიანი დაბალანსება არის დინამიური დისბალანსის (სტატიკურისა და წყვილის კომბინაციის) ზოგადი გადაწყვეტა.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko არის ვიბრაციის ანალიზის ინჟინერი და Vibromera-ს დამფუძნებელი და აღმასრულებელი დირექტორი. 15 წელზე მეტია ის ბალანსირებას უკეთებს მბრუნავ დანადგარებს ადგილზე და არა საცდელ სტენდზე: მულჩერებს, სამრეწველო ვენტილატორებს, სამსხვრევებს, ცენტრიფუგებს, ლილვებსა და შპინდელებს. სწორედ ამ სამუშაოდან წარმოიშვა Balanset-ის ხელსაწყოები — ისინი შეიქმნა როგორც ინსტრუმენტი, რომელიც სპეციალისტს შეუძლია მიიტანოს მანქანასთან და დამოუკიდებლად გამოიყენოს ადგილზე, და არა როგორც ლაბორატორიული აღჭურვილობა. Vibromera დაარსდა 2017 წელს, ხოლო 2023 წლიდან ბაზირებულია პორტოში, პორტუგალია. აქ მიმდინარეობს Balanset-ის ხაზის შემუშავება, აწყობა და მხარდაჭერა. მთავარი ხელსაწყოა Balanset-1A — პორტატული ანალიზატორი ერთ და ორ სიბრტყეში ბალანსირებისა და ვიბრაციის დიაგნოსტიკისთვის. Nikolai პირადად მონაწილეობს მომხმარებელთა მხარდაჭერაში, ბალანსირების რთული შემთხვევების გადაწყვეტასა და პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავებაში. ის მუშაობს მომხმარებლებთან მთელ მსოფლიოში, ნებისმიერ ენაზე.
