회전 기계의 편심 이해

정의: 편심이란 무엇인가?

로터 동역학의 맥락에서, 이심률 로터의 질량 중심(무게 중심이라고도 함)과 기하학적 중심(형태 또는 샤프트의 실제 중심) 사이의 반경 방향 거리 또는 오프셋을 나타냅니다. 완벽하게 균형 잡힌 로터에서는 이 두 중심이 일치합니다. 그러나 제조상의 결함과 불균일한 재료 밀도로 인해 거의 항상 내재적인 편심이 발생합니다. 편심 로터가 회전하면 오프셋된 질량 중심이 원심력을 발생시키고, 이것이 진동의 근본 원인입니다. 불균형.

편심과 불균형의 직접적인 관계

편심과 불균형은 근본적으로 연결되어 있습니다. 불균형은 주어진 속도에서 편심의 영향을 *측정*하는 반면, 편심은 *물리적 원인*입니다. 불균형의 크기는 로터의 질량과 편심에 정비례합니다.

공식은 간단합니다.

불균형(U) = 질량(M) × 편심(e)

이 관계는 편심이 왜 그렇게 중요한지를 잘 보여줍니다. 무겁고 고속인 로터에 아주 작은 편심(단 몇 마이크로미터)만 있어도 엄청난 불균형을 초래하여 심각한 진동과 베어링의 빠른 마모를 초래할 수 있습니다.

편심의 유형

다양한 형태의 편심과 관련된 기하학적 불완전성을 구별하는 것이 중요합니다.

1. 질량 이심률

이것이 위에서 정의한 진정한 편심, 즉 질량 중심과 기하학적 중심 사이의 오프셋입니다. 이는 불균형을 유발하는 유형이며 모든 밸런싱 절차의 목표입니다. 로터가 정지해 있을 때는 다이얼 인디케이터로 직접 보거나 측정할 수 없습니다.

2. 기하학적 편심(런아웃)

이는 로터 표면이 완벽한 원에서 벗어난 정도를 나타냅니다. 샤프트나 로터가 얼마나 "원형에서 벗어났는지"를 측정하는 기준입니다. 기계적 런아웃예를 들어, 샤프트 저널은 약간 타원형이거나 풀리는 샤프트 중심에서 약간 벗어나 가공될 수 있습니다. 이러한 유형의 결함은 저속 회전 중 다이얼 인디케이터로 측정할 수 있습니다. 질량 불균형을 직접적으로 나타내지는 않지만, 편심된 기하학적 형태는 종종 질량 불균형에 영향을 미칩니다.

3. 전기적 런아웃

이는 물리적 결함이 아니라 비접촉식 근접 프로브에서 발생하는 측정 오류입니다. 로터 표면의 투자율이나 전기 전도도에 차이가 있는 경우, 프로브는 기하학적 흔들림을 모방하는 잘못된 측정값을 제공할 수 있습니다. 이러한 "소음"은 로터 동적 시험 시 반드시 고려해야 합니다.

편심의 원인

질량 편심은 다양한 수단을 통해 로터에 도입됩니다.

• 제조 허용 오차: 어떤 제조 공정도 완벽할 수는 없습니다. 가공, 주조, 조립 과정에서는 항상 사소한 오류가 발생할 수 있습니다.
• 비균일 재료 밀도: 주조 또는 단조물 내의 포함물, 공극 또는 기공은 재료가 완벽하게 균질하지 않다는 것을 의미하며, 이로 인해 질량 중심이 이동합니다.
• 비대칭 디자인: 크랭크 샤프트와 같은 구성 요소는 본질적으로 비대칭적입니다.
• 조립 오류: 풀리나 베어링이 샤프트에 완벽하게 중심이 맞춰지지 않으면 편심 질량이 발생합니다.
• 열 변형: 가열이나 냉각이 불균일하면 로터가 휘어지고 질량 중심이 일시적으로 이동할 수 있습니다. 이를 열 벡터라고 합니다.

편심이 어떻게 해결되는가

질량 편심은 불균형의 원인이므로 이를 교정하기 위한 과정을 거쳐야 한다. 밸런싱기술자는 소량의 무게를 추가하거나 제거함으로써 로터의 질량 중심선을 기하학적 중심선과 다시 정렬되도록 효과적으로 당기는 반대 힘을 생성하여 순 원심력과 그로 인한 진동을 최소화합니다.

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