Ротор балансировкасы дегеніміз не?

Quick Answer

Rotor balancing — айналмалы дененің масса бөлінісін жақсарту процесі, онда масса центрі айналу геометриялық осімен сәйкес келеді. Бұл центрден тепкіш күштерді азайтады, тербелісті төмендетеді, bearing жүктемелерді, шуды және энергия шығынын азайтады. Түзету тербеліс өлшемдері мен фаза талдауы негізінде белгілі орындар мен бұрыштарда салмақ қосу немесе алу арқылы жүргізіледі. Қабылдау критерийі анықталады ISO 1940-1 (ISO 21940-11) G-grades. Екі түрі бар: статикалық (бір жазықтықта) дискі тәрізді роторлар үшін және динамикалық (екі жазықтықта) ұзынша роторлар үшін.

Unbalance — айналмалы механизмдердегі тербелістің ең жиі кездесетін себебі. Масса бөлінісі өндірістік допустер, материал біртексіздігі, коррозия, шөгінді жиналуы немесе зақым салдарынан нашар болса — центрден тепкіш күштер пайда болады, олар айналу жылдамдығының квадратына қарай артады. Төмен жылдамдықтағы аз теңгерімсіздік жоғары жылдамдықта бұзушы болуы мүмкін.

Балансировка мұны тербеліс жауабын қайталама өлшеп, қалдық unbalance допуск шегіне енгенше масса бөлінісін реттеу арқылы шешеді. Бұл әрі өндірістік процесс (стенд балансировка машиналарында), әрі техникалық қызмет көрсету процесі (орнатылған жабдықта жергілікті балансировка).

Ықпал коэффициенттері әдісі

Заманауи балансировка — арнайы машиналарда да, жерінде де — келесіні қолданады: әсер ету коэффициенті (сынақ салмағы) әдісі. Физикалық принцип: белгілі орындағы белгілі массаның тербелісті қалай өзгертетінін білсек, бастапқы теңгерімсіздікті жою үшін қажетті масса мен орынды есептей аламыз.

Әсер Коэффициенті
α = (Vtrial − Vinitial) / T
α = influence coefficient (vibration per unit unbalance) | V = vibration vector (amplitude∠phase) | T = trial weight vector (mass∠angle)
Түзету есебі
C = −Vinitial / α
C = түзету салмағы векторы (масса∠бұрыш) — V-ге тең және қарама-қарсы тербеліс туғызатын салмақinitial

Екі жазықтықта балансировка жасау кезінде жүйе 2×2 матрицаға айналады (жазықтықтар арасындағы айқас байланысты ескеретін төрт әсер ету коэффициенті), бірақ принцип бірдей. The Балансет-1А мұны автоматты түрде шешеді — оператор тек машинаны іске қосып, сынақ салмақтарын бекіте береді.

Сынақ салмағын таңдау

Сынақ салмағы дірілде байқалатын өзгеріс тудыруы керек (оңтайлы — бастапқы деңгейдің 10–30%-ы), бірақ қауіпті жүктемелер туғызбауы тиіс. Пайдалы бастапқы баға:

Сынақ салмағын бағалау
mtrial ≈ (10 × M) / (R × (n/1000)²)
m in grams | M = rotor mass (kg) | R = trial radius (mm) | n = RPM — rule of thumb for approximately 10% of G 6.3 unbalance

Қашан теңгерімдеу керек — діріл сипаттамасы

Дірілдің теңгерімсіздіктен туындағанын қалай анықтауға болады, ал misalignment, бекітпенің босаңсуынан немесе төлеген сәтсіздіктер?

Теңгерімсіздікке тән діріл сипаттамасы

Frequency: Жиілік спектрінде дәл 1× айналу жиілігінде (жұмыс жылдамдығында) басым шың FFT spectrum.

Direction: Негізінен радиалды (көлденең және тік). Осьтік құрауыш аз.

Кезең: 1× жиілікте тұрақты, қайталанатын фазалық бұрыш. Фаза уақыт бойынша өзгермейді.

Жылдамдыққа тәуелділік: Amplitude increases with the square of speed (proportional to ω²).

Дөңгелексіздікпен салыстыру: Misalignment produces significant 2× and/or axial 1× components. Bearing defects produce non-synchronous frequencies.

Теңгерімдеуден бұрын диагнозды әрқашан тексеріңіз. Балансет-1А спектр талдағышы (F1 режимі) толық FFT спектрді көрсетеді, бұл теңгерімдеуге кірісер алдында 1× компоненттің басымдылығын растауға мүмкіндік береді.

Түзету әдістері

Adding Mass

  • Қысқышпен бекітілетін салмақтар: Серіппелі қыстырғышты мырыш немесе болат салмақтар. Желдеткіштер мен дөңгелектерге жиі қолданылады. Жылдам, тұрақты емес бекіту.
  • Бұрандамен бекітілетін салмақтар: Бұрандалған тесіктерге немесе T-тәрізді ойықтарға бұрандамен бекітілген дәл салмақтар. Үлкен роторлар мен турбиналарға арналған стандарт.
  • Дәнекерленетін салмақтар: Ротормен нүктелік дәнекерленген болат пластиналар немесе таяқшалар. Тұрақты бекіту. Ауыр өнеркәсіптік желдеткіштер мен ұсатқыш роторларына жиі қолданылады.
  • Epoxy/putty: Екі компонентті металл толтырғышты желім. Тегіс емес беттерге жақсы жабысады. Орташа температурамен шектелген.
  • Set screws: Радиалды тесіктерге бұрандалап орнатылады. Муфта ступицалары мен шпиндельдерде кеңінен қолданылады. Реттеуге болады.

Removing Mass

  • Drilling: Ауыр нүктеден материал алып тасталады. Алынған масса нақты бақыланады (масса = тығыздық × көлем). Қайтымсыз процесс.
  • Milling/grinding: Жиек немесе бет бетінен материал алып тасталады. Турбина дөңгелектерінде, тежегіш роторларында жиі қолданылады.

Түзету салмағын бөлу

Есептелген нақты бұрыш қолжетімді орындар арасына түскенде (мысалы, муфтадағы бұрандалы тесіктер арасында), түзету жүктемесі векторлық ыдырату арқылы екі іргелес орынға бөлінеді. Бұл Балансет-1А автоматты салмақ бөлу есептегішін қамтиды.

Орнында балансировкалау (In-Situ)

Орнында балансировкалау дегеніміз роторды тікелей машинадан шешпей. Бұл бөлшектеуге кететін тоқтап тұру уақытын жоққа шығарады және цех балансировкасы жаңғырта алмайтын нақты жұмыс жағдайларын (орналасу, мойынтіректің алдын ала кернеуі, іргетас әсерлері) ескереді.

Balanset-1A орнында балансировкалау жинағы

The Балансет-1А — толық портативті орнында балансировкалау жүйесі: 2 арналы діріл анализаторы, лазерлі тахометр, кіріктірілген ISO 1940 tolerance calculator, single-plane (F2) and two-plane (F3) balancing modes, automatic weight splitting, and formal balance report generation (F6). Measurement accuracy: ±5% velocity, ±1° phase. Suitable for G 16 through G 2.5.

The Баланс-4 күрделі көп тіректі роторлар немесе бірнеше машинаны бір мезгілде бақылау үшін 4 арналға дейін кеңейтілген.

Орнында балансировкалаудың артықшылықтары

  • Бөлінбеді: Ірі машиналар үшін бірнеше сағат немесе күн тоқтап тұру уақытын үнемдейді.
  • Нақты жұмыс жағдайлары: Орналасуды, мойынтіректің алдын ала кернеуін, жылу күйін, іргетас әсерлерін қамтиды.
  • Дәлдеп балансировкалау: Цех балансировкасы жоя алмайтын жинау кезінде пайда болған дисбалансты түзетеді.
  • Техникалық қызмет көрсеткеннен кейінгі тексеру: Жетелгіш дөңгелекті ауыстырғаннан, муфтаны өзгерткеннен немесе мойынтіректі жөндеуден кейін жылдам тексеру.

Стандарттар мен рұқсат еткіштер

Теңгеру «мүмкіндігінше жақсы» емес — ол «рұқсат еткіш шегінде». Рұқсат еткіш халықаралық стандарттармен анықталады:

📏 Теңгерудің негізгі стандарттары
StandardSubjectKey Content
ISO 1940-1 / ISO 21940-11Теңгеру сапасының сыныптары (G-сыныптары)G 0.4–G 4000 шкаласы. Формула: Uper = (9 549×G×M)/n. G 6.3 = standard for fans, pumps, motors.
ISO 1940-2 / ISO 21940-2VocabularyАнықтамалар: тепе-теңсіздік түрлері, ротор жіктемесі, машина түрлері, сапа терминдері.
ISO 14694Өнеркәсіптік жанкүйерлерBV fan-application categories, balance grades and vibration-limit guidance specific to industrial fans.
ISO 10816 / ISO 20816Машина тербелісін бағалауЖұмыс режиміндегі мәнді өлшейді result теңгеру сапасының. A/B/C/D аймақтары бойынша жіктеу.
ISO 21940-12Икемді роторларБірінші иілу критикалық жиілігінен жоғары жылдамдықтағы роторлар үшін көп жылдамдықты, көп жазықтықты процедуралар.
ISO 21940-14Теңгеру процедураларыБірнеше жазықтықта теңгерудің жалпы процедуралары.
API 610 / API 617Мұнай сорғылары / компрессорларРотордың теңгеру талаптары үшін ISO 1940 G-сыныптарына сілтеме.
ISO 1940-1 рұқсат еткіш формуласы
Uper = (9 549 × G × M) / n
Uper = permissible residual unbalance (g·mm) | G = grade (mm/s) | M = mass (kg) | n = max RPM

Есептеу мысалдары

1-жағдай: Центрифугалды желдеткіш — бір жазықтықта далалық теңгерімдеу

Machine: 22 кВт центрифугалды жеткізу желдеткіші, 1 460 айн/мин, жұмыс дөңгелегінің массасы 38 кг. Жоғары діріл: жетек жақтағы мойынтіректе 8,2 мм/с RMS. ЖТА (FFT) тұрақты фазасы бар үстем 1× шыңды растайды.

Setup: Балансет-1А Сезгіш — жетек жақтағы мойынтіректе, лазерлі тахометр — біліктің үстінде. F2 режимі (бір жазықтық — L/D < 0,4).

Step 1: Бастапқы жүріс: 47° бұрышта 8,2 мм/с.

Step 2: Сынақ салмағы: желдеткіш втулкасында 0° бұрышта 15 г, R = 200 мм.

Step 3: Сынақ жүрісі: 112° бұрышта 5,9 мм/с.

Step 4: Бағдарлама есептейді: түзету салмағы = 22 g at 198°, R = 200 mm.

Step 5: 198° бұрышта 22 г дәнекерленетін салмақты орнатыңыз. Сынақ салмағын алып тастаңыз.

Step 6: Verification: 0.9 mm/s. ISO рұқсаты G 6,3 → Uper = 1 570 g·mm. Achieved: ~180 g·mm. ✅ Pass.

2-жағдай: Мотор-сорғы жиыны — екі жазықтықта теңгерімдеу

Machine: 45 kW motor + centrifugal pump, 2 950 RPM, rotor mass 55 kg. Vibration: DE bearing 6.1 mm/s, NDE bearing 4.8 mm/s. Phase difference ~140° → dynamic unbalance.

Setup: Balanset-1A екі сезгішпен (жетек жақ + жетек емес жақ), F3 режимі. Түзету жазықтықтары: муфта втулкасы (1-жазықтық) және мотордың желдеткіш ұшы (2-жазықтық).

Runs: Initial → trial plane 1 (10 g at 0°) → trial plane 2 (8 g at 0°).

Result: Бағдарлама 2×2 матрицасын шешеді. Түзету: 1-жазықтық = 18 g at 245°, plane 2 = 12 g at 68°.

Verification: DE: 0.7 mm/s, NDE: 0.5 mm/s. G 6,3 шегі: 1 122 г·мм. ✅ Екі жазықтық та рұқсат аясынан асып кетпейді.

3-жағдай: Ұсатқыш ротор — G 16 дөрекі теңгерімдеу

Machine: Балғалы диірмен ұсатқышы, 980 айн/мин, ротор массасы 420 кг. Балғалар алмастырылғаннан кейін діріл 14,5 мм/с-қа дейін өсті.

Specification: G 16 (ауыр жүктемелі, қатаң жағдайлар). Uper = 9 549 × 16 × 420 / 980 = 65 500 g·mm.

Procedure: Бір жазықтықта (дискі тәрізді ротор). Жиек бойынша 0° бұрышта 150 г сынақ салмағы. Түзету: 280 g at 315°. Дәнекерленетін болат пластина.

Result: 2.8 mm/s. Қалдық теңгерімсіздік ~5 600 г·мм. ✅ G 16 шегінен айтарлықтай төмен.

  • ISO 1940-1: G-санаты рұқсат жүйесі — теңгерімдеу нәтижелерін қабылдау өлшемі.
  • ISO 1940-2: Сөздік — теңгерімдеуге қатысты барлық терминдердің анықтамалары.
  • Балансировка сапасының дәрежесі: Interactive G-grade calculator.
  • Unbalance: Теңгерімдеу арқылы жойылатын физикалық күй.
  • ISO 14694: Fan-specific BV categories and vibration limits.
  • Harmonics: Distinguishing 1× (unbalance) from 2× (misalignment) and other orders.
  • Табиғи Жиілік: Қатаң/икемді ротор шекарасы — теңгерімдеу тәсілі үшін өте маңызды.

← Глоссарий индексіне қайту