회전 기계의 불균형(불균형) 이해
불균형 - 와 같은 의미로 사용 불균형 - 는 로터‘의 질량 중심이 회전축과 일치하지 않습니다. 질량이 샤프트 주위에 고르지 않게 분포되어 있으므로 로터가 회전할 때 오프셋 질량이 순 힘을 생성합니다. 원심력 로터를 중심에서 멀어지게 하고 전체 기계가 흔들리게 합니다. 기하학적 중심으로부터 질량 중심의 이 오프셋은 로터의 불균형입니다 편심, 진동으로 인해 발생하는 불균형은 회전하는 기계에서 가장 흔한 결함이며, 일반적으로 진단자가 가장 먼저 확인하는 결함입니다.
1. 정의: 포스의 원인
방해하는 힘은 원심력입니다: F = m·r·ω², 여기서 m·r 는 불균형(오프셋 질량 곱하기 반경)이고 오메가 는 각속도입니다. 두 가지 결과가 바로 뒤따릅니다. 첫째, 힘은 샤프트와 함께 회전하므로 회전할 때마다 베어링을 한 번씩 밀어냅니다. 둘째, 힘은 정사각형 속도 - 손으로 천천히 돌리면 괜찮게 느껴지는 로터도 최대 RPM에서는 괴로울 수 있습니다. 균형 품질 서비스 속도가 증가함에 따라 요구 사항이 급격히 강화됩니다. 불균형은 질량에 반경을 곱한 값으로 정량화되며, 일반적으로 질량이 중심에서 벗어난 정도와 축에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 힘이 결정되기 때문에 그램밀리미터(g-mm) 단위로 표시됩니다.
2. 불균형 진단: 클래식 시그니처
불균형은 비교적 간단하게 식별할 수 있습니다. 진동 시그니처가 매우 일관되게 유지되는 가장 큰 이유는 진동 분석:
- 주파수: 진동이 정확히 회전 속도의 1배 (the 운전 속도). 속도를 높이거나 낮추면 피크가 완벽하게 따라갑니다.
- 방향: 에너지가 주로 방사형 - 수평 및 수직 - 일반적으로 거의 축 (추력) 진동.
- 진폭: 회전 속도의 제곱에 비례하므로 속도를 두 배로 늘리면 불균형 힘과 그에 따른 진동이 약 4배로 증가합니다.
- 단계: 1× 단계 판독이 안정적이고 반복 가능하기 때문에 무거운 지점을 찾을 수 있습니다.
지배적인 1배 피크는 다음에서도 발생할 수 있기 때문입니다. 정렬 불량， 구부러진 샤프트 또는 공명, 주의 깊게 분석하여 불균형을 확인합니다. 전체 패턴: 높음 1×, 낮음 배음, 대부분 방사형 에너지이며 안정된 위상입니다. 반면에 2× 구성 요소가 크면 정렬이 잘못되었거나 기계적 풀림.
3. 세 가지 유형의 불균형
정적 불균형
“힘의 불균형”이라고도 하는 이 유형은 가장 단순한 유형으로, 질량이 단일 평면에서 상쇄되는 것으로 얇은 디스크에 무거운 점이 하나 있다고 생각하면 됩니다. 마찰이 없는 나이프 모서리에서 균형을 잡고 무거운 점이 바닥에 매달릴 때까지 로터가 굴러가므로 정지 상태에서는 “정적”입니다. 무거운 지점의 반대편에 180° 배치된 하나의 무게추가 이를 보정합니다. 단일 평면 밸런싱.
우력 불균형
로터의 반대쪽 끝에 180° 떨어져 있는 두 개의 동일한 무거운 지점이 순력으로 상쇄되지만 우력 - 로터가 끝에서 끝까지 뒤틀리는 흔들림 모멘트입니다. 이러한 로터는 정적으로 균형이 잡혀 있지만(나이프 모서리에서 구르지 않음) 작동 시 진동이 심하며, 이 모멘트를 상쇄하려면 두 개의 별도 평면에 두 개의 보정 무게추가 있어야 합니다.
동적 불균형
거의 모든 실제 기계에서 발견되는 동적 불균형은 정적 효과와 커플 효과가 결합된 상태입니다. 이를 수정하려면 로터를 따라 최소 두 개의 평면에서 질량 변화가 필요합니다. 동적(2면) 밸런싱. 정적 구성 요소와 커플 구성 요소가 비스듬히 정렬되는 경우를 특수한 경우라고 합니다. 준정적 불균형.
4. 일반적인 원인
불균형은 제조 시부터 존재하거나 작동 중에 발생할 수 있습니다. 자주 발생하는 원인은 다음과 같습니다:
- 제조상의 결함: 주조물의 기공, 불균일한 재료 밀도, 가공 허용 오차.
- 조립 오류: 잘못 설치된 구성 요소, 불균일하게 조여진 볼트 또는 잘못 정렬된 키.
- 마모와 찢어짐: 고르지 않은 침식, 부식 또는 마모 팬 블레이드 및 펌프 임펠러.
- 머티리얼 빌드업: 팬, 송풍기, 원심분리기의 로터에 먼지, 오물 또는 제품이 쌓이는 경우.
- 구성 요소 오류: 저울추를 던지거나 칼날이 부러지면 즉시 심각한 불균형이 발생합니다.
5. 불균형 교정이 중요한 이유
불균형이 심한 상태에서 기계를 작동시키면 회전할 때마다 주기적인 힘으로 인해 구조에 부하가 걸리기 때문에 기계에 지속적으로 해를 끼칩니다:
- 조기 베어링 고장: 베어링은 높은 동적 하중을 받고 빠르게 마모됩니다.
- 피로와 균열: 반복되는 스트레스 발생 피로 샤프트, 기초 및 주변 부품의 손상.
- 효율성 감소: 에너지가 유용한 출력 대신 진동과 열로 빠져나갑니다.
- 안전 위험: 극단적으로 심각한 불균형은 치명적인 장애로 이어질 수 있습니다.
6. 현장의 불균형 바로잡기
불균형은 체계적인 밸런싱 절차는 기계 신뢰성 향상을 위한 가장 효과적인 단일 단계 중 하나입니다. 목표는 불균형 제로가 아니라 작고 정의된 잔류 불균형 오차 범위 내에서 허용됩니다. 허용되는 한도는 G등급 시스템 ISO 21940-11 (이전 ISO 1940-1을 흡수함); 결과 진동은 다음 심각도 제한에 따라 판단됩니다. ISO 20816 (ISO 10816의 최신 후속 버전). 무료 잔여 불균형 계산기(ISO 21940-11) 는 선택한 등급과 작동 속도를 평면당 허용되는 g-mm로 변환합니다.
조립된 기계에서는 작업이 현장에서 이루어지며, 밸런싱 머신. 다음과 같은 휴대용 2채널 분석기는 발란셋-1A 1배 진폭과 위상을 측정하고, 로터의 영향 계수 에서 시험 중량, 의 질량과 각도를 계산합니다. 보정 무게 단일 또는 이중 평면용 필드 밸런싱. 작동 속도에서 기계 자체 베어링에서 작동하기 때문에 불균형을 보정하고 잔류물이 선택한 ISO 등급 내에 있는지 확인합니다.
