Білікті динамикалық теңгерімдеу нұсқаулығы: Статикалық және динамикалық, Өндірістік рәсім және ISO 21940 сыныптары
Everything a field engineer needs to balance rotors on-site — from the physics of unbalance to the final verification run. Seven-step procedure, trial weight formulas, correction angle measurement, and ISO tolerance tables. Based on Vibromera field work across fans, mulchers, crushers, and shafts.
Динамикалық теңгерімдеу дегеніміз не?
Динамикалық балансы — бұл айналмалы дененің (ротордың) жұмыс жылдамдығында айналу кезіндегі массасының біркелкі емес үлестірімін өлшеу және түзету процесі. Бір жазықтықтағы масса ығысуын түзететін статикалық теңгерімдеуден айырмашылығы, динамикалық теңгерімдеу баланссыздықты екі немесе одан да көп жазықтықта бір мезгілдежояды, мұның өзі подшипниктердің тербелісін тудыратын центрден тепкіш күш пен аударма моментін бірдей жояды.
Кез келген айналмалы бөлшекте — 200 кг салмақтағы мульчер роторынан 5 г-дық тіс бұрғысы шпинделіне дейін — белгілі бір қалдық баланссыздық болады. Өндірістік допустер, материал біркелкісіздіктері, коррозия және жиналған шөгінді масса орталығын геометриялық айналу осінен ауытқытады. Нәтижесінде пайда болатын центрден тепкіш күш жылдамдықтың квадратына пропорционал өседі: айналым жиілігін екі есе арттырсаңыз, күш төрт есе артады.
150 мм радиуста небары 10 г баланссыздығы бар, 3 000 айн/мин жылдамдықпен айналатын ротор шамамен 150 Н айналмалы күш тудырады — бұл бірнеше аптада подшипниктерді істен шығаруға жеткілікті. Динамикалық теңгерімдеу бұл күшті халықаралық стандарттар (ISO 21940‑11, бұрынғы ISO 1940) талаптарына сәйкес деңгейге дейін төмендетеді, подшипниктердің қызмет мерзімін айлардан жылдарға дейін ұзартады және тербеліске байланысты жабдықтың тоқтап қалу уақытын азайтады.
Статикалық және динамикалық теңгерімдеу
Ротордың ауырлық орталығы айналу осінен one plane. Пышақ тәрізді тіректерге қойылғанда ауыр тарап төменге қарай домаланады — мұны айналдырмай-ақ анықтауға болады.
Correction: ауыр нүктенің қарама-қарсы жағындағы бір бұрыштық позицияда масса қосу немесе алу. Бір түзету жазықтығы жеткілікті.
Applies to: narrow disc-shaped parts where L/D is below about 0.5 - flywheels, grinding wheels, single-disc impellers, saw blades, brake discs.
Екі (немесе одан көп) масса ығысуы ротор ұзындығы бойынша әр түрлі жазықтықтар орналасқан. Олар статикалық тұрғыдан бірін-бірі компенсациялауы мүмкін — ротор тіректерде тыныш тұрады — бірақ айналу кезінде rocking couple пайда болады. Бұл момент айналдырусыз анықталуы да, түзетілуі де мүмкін емес.
Correction: екі бөлек жазықтықта екі өтемдеу салмағы. Аспап әр жазықтық үшін масса мен бұрышты әсер коэффициенттері матрицасы негізінде есептейді.
Applies to: ұзынша роторлар — білдектер, кең шегелі желдеткіштер, мульчер роторлары, біліктер, көп сатылы сорғы шегелері, турбиналар.
Тепе-теңсіздіктің төрт түрі
ISO 21940‑11 баланссыздықтың төрт негізгі үлгісін ажыратады. Қайсысы басым екенін түсіну дұрыс теңгерімдеу стратегиясын таңдауға көмектеседі.
Іс жүзінде далада кездесетін әрбір ротор динамикалық теңгерімсіздікке ие болады — күш пен жұп компоненттерінің үйлесімі. Сондықтан жұқа диск болып табылмайтын кез келген ротор үшін екі жазықтықта теңгерімдеу стандартты рәсім болып есептеледі.
Бір жазықтықта немесе екі жазықтықта теңгерімдеуді қашан қолдану керек
Шешуші фактор — ротордың L/D геометриялық қатынасы (осьтік ұзындықтың сыртқы диаметрге қатынасы) және жұмыс жиілігімен бірге анықталады.
| Criterion | Бір жазықтықта (1 датчик) | Екі жазықтықта (2 датчик) |
|---|---|---|
| L/D ratio | L/D < 0.5 (narrow disc-like rotor) | L/D >= 0.5, or significant axial mass distribution |
| Typical parts | Тегістеу дөңгелегі, маховик, бір дискілі жетек дөңгелегі, шкив, тежегіш диск, аралар тілі | Желдеткіш ротор, мульчер, білік, ролик, көп сатылы сорғы, турбина, ұсатқыш |
| Түзетілетін теңгерімсіздік түрлері | Тек статикалық (күш) | Статикалық + жұптық + динамикалық (күш + момент) |
| Түзету ұшақтары | 1 | 2 |
| Өлшеу жүрістері | 2 (бастапқы + 1 сынақтық) | 3 (бастапқы + 2 сынақтық, әр жазықтық үшін бір-бір) |
| Time on site | 15–20 min | 30–45 min |
ISO 21940‑11 бойынша теңгерімдеу сапасының сыныптары
ISO 21940‑11 (ISO 1940‑1 стандартының жаңартылған нұсқасы) айналмалы машиналардың әр санатына теңгерімдеу сапасының G сыныбынтағайындайды; ол ротордың ауырлық центрінің рұқсат етілген максималды жылдамдығын мм/с бірлігінде белгілейді. Рұқсат етілген қалдық меншікті теңгерімсіздік eper (г·мм/кг бірлігінде) сынып пен жұмыс жиілігіне негізделіп анықталады:
G — теңгерім сапасының дәрежесі (мысалы, 6.3 дегені 6.3 мм/с дегенді білдіреді)
ω — бұрыштық жылдамдық, рад/с
RPM — жұмыс жылдамдығы, айн/мин
| Grade | e·ω, mm/s | Machine types |
|---|---|---|
G 0.4 |
0.4 | Гироскоптар, прецизиялық тегістеу станоктарының шпинделдері |
G 1.0 |
1.0 | Турбокомпрессорлар, газ турбиналары, арнайы талаптары бар шағын электр якорьлары |
G 2.5 |
2.5 | Электр қозғалтқыштары, генераторлар, орташа/ірі турбиналар, арнайы талаптары бар сорғылар |
G 6.3 |
6.3 | Желдеткіштер, сорғылар, технологиялық машиналар, ұшпалар, центрифугалар, жалпы өнеркәсіптік жабдықтар |
G 16 |
16 | Ауыл шаруашылығы машиналары, ұсатқыштар, карданды біліктер, ұсатқыш машиналардың бөліктері |
G 40 |
40 | Жеңіл автомобиль дөңгелектері, иінді білік жинақтары (сериялық өндіріс) |
G 100 |
100 | Fast diesel engine crankshaft assemblies with six or more cylinders |
Есептеу мысалы: желдеткіш ротор
Орталықтан тепкіш желдеткіш ротордың салмағы 80 кг, жұмыс жылдамдығы 1 450 айн/мин, түзету радиусы 250 мм. Талап етілетін дәреже: G 6.3.
At correction radius 250 mm: max residual mass = 3320 / 250 = 13.3 g total residual mass
For a two-plane job, distribute that total tolerance between planes; a simple equal split gives about 6.6 g per plane.
Қатысты стандарттар: ISO 21940‑11 (қатты роторлар), ISO 21940‑12 (икемді роторлар), ISO 10816‑3 (діріл деңгейінің шекті мәндері), ISO 1940 (бұрынғы алдындағы нұсқа).
Далалық теңгерімдеудің жеті қадамды рәсімі
Бұл — екі жазықтықта далалық теңгерімдеудің ықпал коэффициенттері әдісі; қолданылады Balanset‑1Aсияқты портативті аспаппен бірге. Сол логика кез келген екі арналы теңгерімдеу анализаторымен де жұмыс істейді.
Mt = Mr × K / (Rt × (N/100)²) where Mr = rotor mass (g), K = support stiffness coefficient (1–5, use 3 for average), Rt = installation radius (cm), N = RPM. Or use our сынақ салмағын онлайн есептегіш — ротор параметрлерін енгізіңіз де, ұсынылған массаны бірден алыңыз.
Сынақ салмағын есептеу
Сынақ салмағы тербелісте байқалатын өзгерісті тудыру үшін жеткілікті ауыр, бірақ мойынтіректерге шамадан тыс жүктеме түсірмеу және қауіпті жағдай тудырмау үшін жеткілікті жеңіл болуы тиіс. Стандартты эмпирикалық формула ротор массасын, түзету радиусын, жұмыс жылдамдығын және тірек қаттылығын ескереді:
Mr — ротор массасы, грамм
K — support stiffness coefficient (1 = soft mounts, 3 = average, 5 = rigid foundation)
Rt — сынақ салмағын орнату радиусы, см
N — жұмыс жылдамдығы, RPM
Есептеуді қолмен жасағыңыз келмей ме? Біздің онлайн сынақ салмағы калькуляторын ↗ пайдаланыңыз — ротор параметрлерін, тірек түрін және тербеліс деңгейін енгізіңіз де, ұсынылатын массаны бірден алыңыз.
Есептелген мысалдар (K = 3, орташа қаттылық)
| Machine | Rotor mass | RPM | Radius | Сынақ салмағы (K = 3) |
|---|---|---|---|---|
| Mulcher rotor | 120 kg | 2,200 | 30 cm | 360,000 / (30 × 484) ≈ 25 g |
| Industrial fan | 80 kg | 1,450 | 40 cm | 240,000 / (40 × 210.25) ≈ 29 g |
| Центрифуга барабаны | 45 kg | 3,000 | 15 cm | 135,000 / (15 × 900) = 10 g |
| Crusher shaft | 250 kg | 900 | 25 cm | 750,000 / (25 × 81) ≈ 370 g |
Түзету бұрышын өлшеу
Балансировка аспабы әр жазықтық үшін екі сан шығарады: mass (қанша салмақ) және angle (қайда орналастыру керек). Бұрыш әрқашан сынақ салмағының орнына қатысты анықталады.
Бұрышты Қалай Өлшеу Керек
- Бастапқы нүкте (0°): сынақ салмағын орналастырған бұрыштық позиция. Сынақ жүрісі алдында ротордағы бұл нүктені айқын белгілеп алыңыз.
- Өлшеу бағыты: әрқашан ротор айналу бағытымен сәйкес.
- Бұрышты оқу: the instrument displays angle f₁ for Plane 1 and f₂ for Plane 2. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
- Массаны алып тастаған жағдайда: түзетуді көрсетілген «қосу» позициясына қарама-қарсы 180° жерге орналастырыңыз.
Салмақты Бекітілген Позицияларға Бөлу
Роторда алдын ала бұрғыланған тесіктер немесе бекітілген орнату позициялары болған кезде (мысалы, желдеткіш қалақшаларының бұрандалары), есептелген нақты бұрышқа салмақ орналастыру мүмкін болмауы ықтимал. Balanset‑1A құрамында салмақты бөлу функциясыбар: қолжетімді екі жақын позицияның бұрыштарын енгізесіз, ал бағдарламалық жасақтама бір түзету векторын сол позицияларда орналасқан екі кіші салмаққа ыдыратады. Біріктірілген әсер бастапқы вектормен сәйкес келеді.
Түзету Жазықтықтары және Сенсорды Орналастыру
Түзету жазықтығы — массаны қосатын немесе алатын ротордың осьтік позициясы. Сенсор ең жақын мойынтіректегі тербелісті өлшейді. Бірнеше негізгі ереже:
- Сенсор мойынтірек корпусына орнатылады — мойынтірек орталық сызығына мүмкіндігінше жақын, радиалдық бағытта (көлденең орналасуы ұсынылады).
- Plane 1 Sensor 1-ге сәйкес келеді, Plane 2 Sensor 2-ге сәйкес. Нөмірлеуді бірдей сақтаңыз, әйтпесе бағдарламалық жасақтама түзету жазықтықтарын ауыстырып жіберуі мүмкін.
- Жазықтықтар арасындағы қашықтықты барынша арттырыңыз: екі түзету жазықтығы бір-бірінен неғұрлым алшақ орналасса, жұп тепе-теңсіздігін анықтау дәлдігі соғұрлым жоғары болады. Жазықтықтар арасындағы ең аз практикалық арақашықтық — тіреу аралығының ⅓ бөлігі.
- Қолжетімді орындарды таңдаңыз: түзету жазықтығы — балансировкалық салмақтарды физикалық жолмен бекіту мүмкін болатын орын: фланец жиегі, бұрандалар шеңбері, дөңгелек жиегі немесе дәнекерленетін бет.
Жоғарыдағы суретте мульчер роторы екі жазықтықта балансировка жасауға дайындалған. Көк 1 және 2 белгілер тіреу корпустарындағы датчик орындарын көрсетеді. Қызыл 1 және 2 белгілер түзету жазықтықтарын — бұл жағдайда салмақтар дәнекерленетін ротор корпусының фланецті ұштарын — білдіреді.
Консольді (асылып тұратын) ротор
Консольді роторлар — желдеткіш крыльчаткалары, тіреу аралығынан тыс орнатылған маховиктер, сорғы крыльчаткалары — датчик пен жазықтықтың өзгеше орналасуын талап етеді. Екі түзету жазықтығы да тіреулердің бір жағында орналасады; датчик орнын таңдауда асылып тұратын массаның жұп тепе-теңсіздігін күшейтуі есепке алынуы тиіс.
Машина түрі бойынша қолдану салалары
Салмақты бекіту әдістері
| Method | Attachment | Best for | Limits |
|---|---|---|---|
| Welding | Ротор жиегіне нүктелі дәнекерлеумен бекітілген болат шайбалар немесе пластиналар | Мульчерлер, ұсатқыштар, ауыр өнеркәсіптік роторлар | Тұрақты. Арнайы электрод болмаса алюминий немесе тот баспайтын болатта қолдануға болмайды |
| Bolts & nuts | Алдын ала бұрғыланған тесіктер арқылы бұрандалармен және контргайкалармен бекіту | Желдеткіш шығыршықтары, маховиктер, муфта фланецтері | Бар тесіктер немесе жаңадан бұрғылау қажет |
| Hose clamps | Салмағы қысылған тот баспайтын болат шлангілік қысқыш | Далада: біліктер, роликтер, цилиндрлік роторлар | Уақытша немесе жартылай тұрақты. Қысқыштың кернеу моментін тексеріңіз |
| Бұрандалы қысқышпен бекіту | Дайын ілмекті салмақтар (доңғалақ теңгеру салмақтары сияқты) | Желдеткіш қалақтары, жіңішке жиектер, жеңіл роторлар | Массаның шектеулі ауқымы. Жоғары айналым жылдамдығында сырғып кетуі мүмкін |
| Желімдеу (эпоксид) | Бетке желіммен бекітілген салмақ | Дәлдікті роторлар, таза ортада пайдалану | Тегіс және құрғақ бет қажет. Температуралық шек ~120°C |
| Материал алу | Ауыр жақтан материалды бұрғылау немесе тегістеу арқылы алып тастау | Турбокомпрессорлар, жоғары жылдамдықты ұршықтар, сорғы дөңгелектері | Тұрақты және дәл, бірақ қайтымсыз. Салмақ қосу мүмкін болмаған жағдайда қолданылады |
Далалық балансировкадағы жиі кездесетін қателер
| # | Mistake | Consequence | Fix |
|---|---|---|---|
| 1 | Сенсор қорғаныс қабығына немесе қақпаққа орнатылған | Қақпақтың резонансы амплитуда мен фаза көрсеткіштерін бұрмалайды → дұрыс емес түзету | Сенсорды әрдайым подшипник корпусының металл бетіне орнатыңыз |
| 2 | Пробалық салмақ тым жеңіл | Фаза мен амплитуданың өзгеруі шу деңгейі шегінде → ықпал коэффициенттері сенімсіз | Ensure 20-30% amplitude change or 20-30 degrees of phase shift at least one sensor |
| 3 | Өлшеу арасында айналым жылдамдығының өзгеруі | 1× жиіліктегі тербеліс RPM² пропорционал өзгереді — тіпті 5% жылдамдық өзгерісі деректерді бұзады | Нақты айналым жылдамдығын бақылау үшін тахометр пайдаланыңыз. Жылдамдық тұрақтанғанша күтіңіз |
| 4 | Пробалық салмақты алып тастауды ұмыту | Түзету есебінде пробалық салмақтың әсері есепке алынады → нәтиже мәнсіз болады | Қатаң тәртіпті сақтаңыз: түзету салмақтарын орнатпас бұрын пробалық салмақты алып тастаңыз |
| 5 | 1-жазықтық пен 2-жазықтықты шатастыру | Түзету салмақтары қате жазықтықтарға орнатылады → діріл артады | Сенсорлар мен жазықтықтарды нақты белгілеңіз. 1-сенсор → 1-жазықтық, 2-сенсор → 2-жазықтық |
| 6 | Бұрышты айналу бағытына қарсы бағытта өлшеу | Түзету f орнына 360° − f бағытына жүргізіледі → ротордың қарама-қарсы жағына | Жұмысты бастамас бұрын айналу бағытын тексеріңіз. Бұрышты әрдайым айналу бағытымен өлшеңіз |
| 7 | Жұмыс циклдері кезіндегі жылулық ұлғаю | Суық іске қосу циклдері арасында мойынтіректердің саңылауы өзгереді → өлшемдер ауытқиды | 0-цикл алдында тұрақты жылу режиміне дейін жылытыңыз немесе барлық циклдерді жылдам аяқтаңыз (<5 мин аралықпен) |
| 8 | Ұзын роторда бір жазықтықтағы балансировканы қолдану | Момент дисбалансы жойылмай қалады → алыс мойынтірекке дірілдің артуы мүмкін | Use two-plane balancing for any rotor where L/D >= 0.5, plane separation is significant, or single-plane correction affects the far bearing |
Далалық есеп: Мульчер ротор балансировкасы
Machine: Maschio Bisonte 280 флейлді мульчері, 165 кг ротор, ВБА білігінің айналу жиілігі 2 100 айн/мин. Клиент 8 флейлді ауыстырғаннан кейін қатты діріл пайда болғанын хабарлады.
Setup: Мойынтірек корпустарына екі акселерометр орнатылды, ВБА білігіне лазерлік тахометр қойылды. Balanset-1A екі жазықтықтағы режимі.
Run 0: Sensor 1 = 12.4 mm/s @ 47°, Sensor 2 = 8.9 mm/s @ 213°. ISO 10816-3 zone D (danger).
Trial runs: Екі жазықтықта да 500 г сынақ салмағы пайдаланылды. Нақты жауап — екі сенсорда да амплитуда өзгерісі >60%.
Correction: 1-жазықтық: 128° бағытында 340 г дәнекерленді. 2-жазықтық: 276° бағытында 215 г дәнекерленді.
Verification: Sensor 1 = 0.8 mm/s, Sensor 2 = 0.6 mm/s. ISO zone A (good). No trim run needed.
Желдеткіш ротордың екі жазықтықтағы динамикалық балансировкасы
Өнеркәсіптік желдеткіштер — центрифугалды, осьтік және аралас ағынды — далалық жағдайда теңестірілетін ең кең таралған роторлардың қатарына жатады. Төмендегі нұсқаулық Balanset‑1A пайдалана отырып, радиалды желдеткіште екі жазықтықта теңестірудің нақты жұмысын сипаттайды.
Determining Planes and Installing Sensors
Сенсор орнату үшін беттерді кір мен майдан тазартыңыз. Сенсорлар мойынтіректің корпусы металл бетіне тығыз жанасуы тиіс — оларды қақпақтарға, қорғаныш қоршауларына немесе тіреусіз қаңылтыр панельдеріне орнатуға болмайды.
- Датчик 1 (қызыл): Желдеткіштің алдыңғы жағына жақынырақ орнатыңыз (Жазықтық 1 жағынан).
- Датчик 2 (жасыл): Желдеткіштің артқы жағына жақынырақ орнатыңыз (Жазықтық 2 жағынан).
- Жазықтық 1 (қызыл аймақ): Дөңгелек дискісіндегі түзету жазықтығы, алдыңғы жаққа жақынырақ.
- Жазықтық 2 (жасыл аймақ): Артқы тақтайшаға немесе ступицаға жақынырақ орналасқан түзету жазықтығы.
Екі тербеліс сенсорын да және лазерлік тахометрді Balanset‑1A-ға қосыңыз. АЙналым жиілігін эталондау үшін білік немесе ступица бетіне шағылыстырғыш таспа жапсырыңыз.
Balancing Process
Желдеткішті іске қосып, бастапқы тербеліс өлшемдерін жазыңыз (Жүріс 0). Жазықтық 1-дегі кез келген нүктеге белгілі массалы сынақ жүкті орнатып, желдеткішті іске қосыңыз және тербелістің өзгерісін тіркеңіз (Жүріс 1). Сынақ жүкті Жазықтық 2-дегі кез келген нүктеге жылжытып, желдеткішті қайтадан іске қосып, нәтижені жазыңыз (Жүріс 2). Balanset‑1A бағдарламалық жасақтамасы үш өлшемнің барлығын пайдаланып, әр жазықтық үшін түзету массасы мен бұрышын есептейді.
Желдеткіш түзету жүктерінің бұрышын өлшеу
Бұрыш сынақ жүктің орнынан желдеткіштің айналу бағытында өлшенеді — дәл жоғарыдағы Түзету бұрышын өлшеу бөлімде сипатталғандай. Сынақ жүк орнатылған жерді белгілеңіз (0° эталон нүктесі), содан соң айналу бағыты бойынша көрсетілген бұрышты санап, түзету жүгінің орнын анықтаңыз.
Бағдарламалық жасақтама есептеген бұрыштар мен массалар негізінде Жазықтық 1 және Жазықтық 2-ге түзету жүктерін орнатыңыз. Желдеткішті тағы бір рет іске қосып, тербелістің ISO 21940‑11 рұқсат етілген деңгейге дейін төмендегенін тексеріңіз (жалпы мақсатты желдеткіштер үшін әдетте G 6.3). Қалдық тербеліс мақсатты мәннен жоғары болса, бір реттік дәлдеу жүрісін орындаңыз.
Жиі қойылатын сұрақтар
Далалық балансировкаға арналған жабдық
The Balanset‑1A — бір жазықтықтағы және екі жазықтықтағы динамикалық балансировканы, сондай-ақ тербеліс талдауын (жалпы жылдамдық, спектрлер, толқын пішіні) орындайтын екі арналы портативті аспап. Толық жинақ ретінде жеткізіледі:
- 2x MEMS vibration sensors (ADXL335-based accelerometers) with magnetic mounts
- Жарықшағылыстырғыш таспасы бар лазерлік тахометр (контактісіз айн/мин сенсоры)
- USB өлшеу блогы (кез келген Windows ноутбукіне қосылады)
- Бағдарламалық қамтамасыз ету: балансировка шебері, тербеліс өлшегіш, спектр анализаторы
- Барлық кабельдері мен керек-жарақтары бар тасымалдау сөмкесі
RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ?1?. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.
0 Comments