Pagrindinis → Balansavimo teorija ir standartai
Rotorių balansavimo teorija: ISO standartai, G klasės, formulės ir skaičiavimai
Viskas, ką iš tikrųjų sako standartai, su parodyta matematika: kas yra disbalansas paprastais žodžiais, išcentrinės jėgos formulė, statinis ir dinaminis disbalansas, RMS vibracijos greitis, ISO 10816 vibracijos zonos (įskaitant siurblius), ISO 1940 / ISO 21940-11 balansavimo kokybės klasės su leistino liekamojo disbalanso skaičiavimu, mm/s ↔ dB perskaičiavimas, savieji dažniai ir rezonansas — ir kaip visa tai atrodo realaus prietaiso ekrane balansavimo vietoje prietaisas.
- Rotoriaus disbalansas paprastais žodžiais
- Išcentrinė jėga dėl disbalanso
- Statinis ir dinaminis disbalansas
- Kaip disbalansas trumpina guolio resursą
- RMS vibracijos greitis — kas tai yra
- ISO 10816 vibracijos normos (įskaitant siurblius)
- G klasių lentelė (ISO 1940 / 21940-11)
- Leistinas liekamasis disbalansas: skaičiavimas
- Savasis dažnis ir rezonansas
- mm/s perskaičiavimas į dB
- DUK
1. Kas yra rotoriaus disbalansas paprastai kalbant
Idealiu atveju rotoriaus masė paskirstyta taip, kad jos centras tiksliai sutaptų su sukimosi ašimi. Realybėje taip niekada nebūna: liejimo poringumas, apdirbimo tolerancijos, privirintas remontas, susidėvėjusios ar pakeistos mentės, prilipę nešvarumai, šponka šponkaraštyje — visa tai perkelia kelis gramus į vieną pusę. Šis masės poslinkis yra disbalansas.
Kol rotorius stovi, disbalansas nematomas. Vos jam pradėjus suktis, pasislinkusi masė priversta judėti apskritimu, ir pagal Niutono dėsnius traukia veleną į išorę — kartą per apsisukimą, visada „sunkiojo taško“ link. Guoliai patiria besisukančią jėgą; korpusas patiria vibraciją lygiai sukimosi dažniu ( 1× komponentę). Šis vienas sakinys paaiškina didžiąją dalį to, ką atlieka balansavimo prietaisas: jis matuoja, kokio dydžio yra kartą per apsisukimą veikianti trauka (amplitudė) ir į kurią pusę rodo sunkusis taškas (fazė).
Disbalansas apskaičiuojamas kaip masė, padauginta iš jos spindulio:
U — disbalansas [g·mm]; m — pasislinkusi masė [g]; r — spindulys, kuriuo ji yra [mm]. 10 g ties 100 mm = 1000 g·mm — lygiai taip pat žalinga, kaip 20 g ties 50 mm.
U padalijus iš rotoriaus masės gaunamas savitasis disbalansas e = U/M [g·mm/kg = µm] — kas iš esmės yra atstumas tarp masės centro ir sukimosi ašies. Būtent šis nedidelis dydis yra tiltas iki ISO klasių, aprašytų 7 skyrius: „gerai subalansuoto“ pramoninio rotoriaus masės centras paprastai būna per kelias dešimtis mikronai nuo ašies.
2. Išcentrinė jėga nuo disbalanso — formulė ir apskaičiuoti pavyzdžiai
Besisukanti trauka, kurią sukuria disbalansas, yra paprasčiausia išcentrinė jėga:
F — jėga [N]; m — disbalanso masė [kg]; r — spindulys [m]; U — disbalansas [kg·m]; ω — kampinis greitis [rad/s]; n — rotoriaus greitis [aps./min.].
Dalis, kurią žmonės nepakankamai vertina, yra kvadratas nuo ω. Paimkime kuklų 100 g·mm disbalansą (10 g ties 10 mm, arba 1 g ties 100 mm) ir pažiūrėkime, ką jam daro greitis:
| Rotoriaus greitis | ω | Išcentrinė jėga nuo 100 g·mm | Ekvivalentinis statinis svoris |
|---|---|---|---|
| 500 aps./min. | 52,4 rad/s | 0,27 N | ~28 g |
| 1500 aps./min. | 157 rad/s | 2,5 N | ~0,25 kg |
| 3000 aps./min. | 314 rad/s | 9,9 N | ~1 kg |
| 6000 aps./min. | 628 rad/s | 39,4 N | ~4 kg |
| 12 000 aps./min. | 1257 rad/s | 158 N | ~16 kg |
Labiau pramoninis pavyzdys: remonto dirbtuvė prisuka naują plaktuko laikiklį prie smulkintuvo būgno ir palieka jį 50 g sunkesnį 200 mm spinduliu — tai U = 10 000 g·mm. Esant darbiniam 1500 aps./min. greičiui, būgno guoliai dabar patiria papildomą besisukančią jėgą, F = 0,01 kg·m × 157² ≈ 246 N ≈ 25 kg — tai maišas cemento, sukantis apie veleną 25 kartus per sekundę. Ties 2000 aps./min. ta pati klaida traukia jėga, atitinkančia ~44 kg.
Iš ω² dėsnio tiesiogiai išplaukia dvi praktinės pasekmės:
- Leistini nuokrypiai griežtėja augant greičiui. Tas pats liekamasis disbalansas, kuris nekenksmingas 500 aps./min. trupintuve, yra ardantis 12 000 aps./min. suklyje — būtent taip G klasės yra sukonstruota;
- „Vibruoja tik esant pilnam greičiui“ yra laukiama fizika, ne paslaptis: esant pusei greičio jėga sudaro ketvirtadalį. (Jei vibracija šokinėja neproporcingai siaurame greičio diapazone, tai kitoks reiškinys — rezonansas.)
3. Statinis ir dinaminis disbalansas — skirtumas, nulemiantis vieną ar dvi plokštumas
Disbalansas pasireiškia dviem pagrindinėmis formomis, ir skirtumas nėra vien teorinis: jis nulemia, ar pakanka vieno korekcinio svorio, ar reikia dviejų plokštumų.
- Statinis disbalansas — sunkusis taškas iš esmės yra vienoje ašinėje vietoje; masės centras pasislinkęs į šoną. Ant laisvų atramų sustabdytas rotorius pats nusirita sunkiąja puse žemyn (todėl ir „statinis“ — jį galima rasti nesukant). Vienas svoris vienoje plokštumoje jį ištaiso (statinis / vienos plokštumos balansavimas).
- Momentinis / dinaminis disbalansas — du vienodi sunkieji taškai priešinguose rotoriaus galuose, 180° vienas nuo kito. Stovint jie panaikina vienas kitą: rotorius statiškai subalansuotas ir nesirieda. Sukantis kiekvienas galas traukia savo kryptimi, pusę apsisukimo nesutapdami — rotorius svyruoja, atramos vibruoja priešingomis fazėmis. Tai poros disbalansas aptinkama tik sukantis ir taisoma tik svoriais dviejose plokštumose. Realūs rotoriai turi abiejų formų derinį, todėl ilgi rotoriai balansuojami dviejose plokštumose vienu jungtiniu skaičiavimu — pilnas metodas aprašytas Dinaminis balansavimas paaiškintas.
| Statinis disbalansas | Dinaminis (porinis) disbalansas | |
|---|---|---|
| Aptinkamas ramybės būsenoje? | Taip — rotorius nusirita sunkiąja puse žemyn | Ne — pasireiškia tik sukantis |
| Atramos vibracija | Abi atramos vienoje fazėje | Atramos ne fazėje (rotorius „svyruoja“) |
| Pataisa | 1 svoris, 1 plokštuma | 2 svoriai, 2 plokštumos, sprendžiama kartu |
| Orientacinė taisyklė | Rotor width < ~1/2 of diameter (in practice 1/3) → one plane usually suffices; longer → two planes (ISO 21940-11) | |
4. Ką disbalansas daro guoliams: kubinis resurso dėsnis
Išcentrinė jėga nuo 2 skyrius neišnyksta — ji patenka į guolius kaip papildoma besisukanti apkrova, prisidedanti prie svorio ir proceso apkrovų, kurioms guolis buvo parinktas. Rutulinio guolio nuovargio resursas seka klasikinę reitingavimo lygtį:
C — guolio dinaminis apkrovos reitingas; P — faktiškai veikianti ekvivalentinė dinaminė apkrova.
Kadangi apkrova įeina kubu (ar prasčiau), viduriniškai atrodančios disbalanso jėgos virsta dramatišku resurso praradimu:
| Papildoma dinaminė apkrova nuo disbalanso | Likęs guolio resursas (rutulinis, p = 3) |
|---|---|
| +10 % | ≈ 75 % |
| +26 % | ≈ 50 % |
| +50 % | ≈ 30 % |
| +100 % (apkrova padvigubėjo) | ≈ 12 % |
Anksčiau minėtame smulkintuvo pavyzdyje pamirštieji 50 g ties 200 mm pridėjo apie 250 N besisukančios apkrovos. Būgno guoliui, apkrautam, tarkime, 1 kN, tai +25 % — resursas sumažėja maždaug perpus dėl vieno apsileidusio remonto. O guoliai yra tik pirmoji auka; ta pati vibracija atlaisvina varžtus, plečia įtrūkimus suvirinimo siūlėse ir korpusuose, dėvi movas ir dirželius, prastina staklių apdirbimo tikslumą. Ši grandinė — disbalansas → jėga → nuovargis — ir yra priežastis, kodėl balansavimas yra priežiūra, o ne kosmetika.
5. RMS vibracijos greitis: kas iš tikrųjų matuojama
Vibracija gali būti aprašoma poslinkiu (µm), greičiu (mm/s) ar pagreičiu (m/s²). Mašinos būklės standartai apsistojo ties vibracijos greitis, nes ji tolygiausiai įvertina žalingiausią vidurinio dažnio diapazoną — konkrečiai per savo RMS reikšmė (vidutinė kvadratinė vertė):
RMS yra signalo „energetinis vidurkis“ matavimo lange — tai dydis, į kurį orientuojasi ISO 10816/20816 ribos.
Kodėl RMS, o ne maksimali reikšmė? Realus vibracijos signalas yra mišinys: 1× disbalanso sinusoidė plius harmonikos, guolių triukšmas ir atsitiktiniai pikai. Maksimalios reikšmės šokinėja; RMS integruoja tikrąjį signalo energijos turinį ir patikimai pasikartoja nuo matavimo iki matavimo — būtent to reikia lyginant su norma ar „prieš“ verte. (Maksimalios reikšmės vis dar svarbios smūgių analizėje; balansavimui ir būklės vertinimui lemiamas dydis yra RMS.)
Kaip tai matuojama praktiškai: akselerometras ant guolio korpuso (radialine kryptimi, magnetinis laikiklis ant švaraus plokščio paviršiaus), signalas integruojamas iki greičio, apribojamas standartine 10–1000 Hz juosta, RMS apskaičiuojamas per keliasdešimt vidurkinamų apsisukimų. „Balanset-1A“ vibrometro ekrane matote tris svarbiausius skaičius greta vienas kito: bendras RMS (visos priežastys kartu), o 1× komponentę (dalis, kurią balansavimas gali pašalinti — su jos faze), ir RPM. Jei bendra vertė yra 6 mm/s, bet 1× dalis — tik 1 mm/s, balansavimas tos mašinos nepataisys — ją purto kažkas kita, ne disbalansas.
6. Vibracijos normos pagal ISO 10816 / 20816 — įskaitant siurblius
ISO 10816 (dabar konsoliduojamas į ISO 20816) atsako į operatoriaus klausimą: „ar tokio dydžio vibracija priimtina?“ Jis vertina sumontuotą mašiną pagal RMS vibracijos greitį, išmatuotą ant nesisukančių dalių (guolių korpusų), ir suskirsto rezultatą į keturias zonas:
| Zona | Reikšmė | Tipinė gairė (vidutinės mašinos) |
|---|---|---|
| A | Naujos mašinos būsena | iki ~1,4 mm/s |
| B | Priimtinas neribotam ilgalaikiam naudojimui | 1,4–2,8 mm/s |
| C | Netinka ilgalaikiam darbui — planuokite korekciją | 2,8 – 4,5 mm/s |
| D | Vibracija, keliant žalą — veikite dabar | virš 4,5 mm/s |
Konkrečiai siurbliams (ISO 10816-3, 2 grupė: 15–300 kW mašinos, ir ISO 10816-7 rotodinaminiams siurbliams), zonų ribos priklauso nuo pamato tipo — standaus ar lankstaus:
| Siurblys, veikiantis… | A/B zonos riba | B/C zonos riba | C/D zonos riba |
|---|---|---|---|
| Standžios atramos (pilta pagrindo plokštė) | 1,4 mm/s | 2,8 mm/s | 4,5 mm/s |
| Lanksčios atramos (rėmas, spyruokliniai laikikliai) | 2,3 mm/s | 4,5 mm/s | 7,1 mm/s |
Didesnėms mašinoms (>300 kW, ISO 10816-3, 1 grupė) ribos proporcingai švelnesnės (2,3 / 4,5 / 7,1 mm/s standžioms, 3,5 / 7,1 / 11 mm/s lanksčioms atramoms). Visada patikrinkite mašinos gamintojo nurodytą ribą, jei ji nustatyta — ji turi pirmenybę prieš bendrą lentelę.
Trys praktinės taisyklės, dėl kurių lentelės tampa naudingos, o ne tik teorinės:
- Matuokite ties guoliais, trimis kryptimis kur įmanoma (horizontaliai, vertikaliai, ašine kryptimi) — norma taikoma didžiausiam rodmeniui;
- Vertinkite tendenciją, ne tik absoliučią vertę. Siurblys, metus metais rodęs 1,8 mm/s, o dabar rodantis 3,4 mm/s, nusipelno dėmesio, net jei jis vis dar „priimtinas“;
- Žemės ūkio ir mobilioji technika vertinama švelniau — smulkintuvai ir vejapjovės ant iš prigimties lanksčių rėmų laikomos tinkamomis iki ~7 mm/s; siekti siurblių lygio skaičių ten yra švaistomas darbas (išsamiau leistinų nuokrypių skyrius).
7. Balansavimo kokybės klasės G — ISO 1940 / ISO 21940-11 lentelė
Kol ISO 10816 vertina veikiančią mašiną, ISO 1940-1 (pakeistas ISO 21940-11, turinys iš esmės nepasikeitęs) vertina pats rotorius: kiek liekamojo disbalanso gali likti po balansavimo. Leistinas nuokrypis išreiškiamas balanso kokybės klasė G, apibrėžiamas kaip savitojo disbalanso ir kampinio greičio sandauga:
e_per — leistinas savitasis disbalansas (masės centro poslinkis) [mm]; ω — kampinis greitis [rad/s]. Sandauga yra greitis — todėl klasės matuojamos mm/s vienetais.
Šio apibrėžimo elegancija: vienas G skaičius apima visus greičius. Rotoriaus, subalansuoto iki G 6.3, masės centras yra pakankamai arti ašies, kad disbalanso sukeltas greitis yra 6,3 mm/s — nepriklausomai nuo jo greičio. Kuo greitesnis rotorius → tuo didesnis ω → tuo proporcingai mažesnis leistinas poslinkis e_per. Standartinės klasės ir jų įprasti taikymai:
| Klasė | Tipiniai rotorių tipai (pagal ISO 21940-11) |
|---|---|
| G 40 | Automobilių ratai, ratlankiai, mažo greičio transporto priemonių pavaros velenai |
| G 16 | Kardaniniai / pavaros velenai, žemės ūkio technikos rotoriai, trupintuvų dalys, atskiri variklio komponentai |
| G 6.3 | Pramoninis standartas: ventiliatoriai, pūstuvai, siurbliai, bendros paskirties elektros varikliai, mašinų dalys, būgnai, skriemuliai, smagračiai, centrifūgos |
| G 2.5 | Dujų ir garo turbinos, standūs turbogeneratorių rotoriai, staklių pavaros, vidutiniai/dideli elektros varikliai su specialiais reikalavimais |
| G 1 | Šlifavimo staklių pavaros, magnetofonų ir patefonų pavaros, mažos precizinės armatūros |
| G 0.4 | Precizinių šlifuoklių suklys, giroskopai |
Ką klasė reiškia fiziškai, lengviausiai suprasti per e_per. Ties 3000 aps./min. (ω = 314 rad/s) klasė G 6.3 leidžia e_per = 6,3 / 314 = 0,02 mm = 20 µm: „normaliai subalansuoto“ 3000 aps./min. rotoriaus masės centras yra per dviejų šimtųjų milimetro atstumu nuo ašies. G 1 tuo pačiu greičiu leidžia tik 3 µm. Būtent todėl balansavimo įranga, ašys ir net tachometro ženklo padėtis tvarkomos su tokiu pedantiškumu — esant tokiems poslinkiams, svarbu viskas.
8. Leistinas liekamasis disbalansas: ISO 1940 skaičiavimas žingsnis po žingsnio
Praktinis klausimas, kuriuo baigiasi kiekvienas darbas: „kiek gramo-milimetrų gali likti?“ Iš klasės apibrėžimo į tai atsako viena formulė:
G — klasė [mm/s]; M — rotoriaus masė [kg]; n — darbinis greitis [aps./min.]. Konstanta 9549 = 1000 × 60/2π perskaičiuoja vienetus. Dviejų plokštumų balansavimui rezultatas padalijamas tarp plokštumų — dažniausiai 50/50 simetriškiems rotoriams.
-
Pasirinkite klasę
Iš aukščiau pateiktos ISO 21940-11 taikymo lentelės — pvz., pramoninis ventiliatoriaus darbaratis → G 6.3.
-
Įveskite masę ir darbinį greitį
Ventiliatoriaus rotorius M = 80 kg, n = 3000 aps./min.: U_per = 9549 × 6,3 × 80 / 3000 = ≈ 1604 g·mm iš viso.
-
Padalijama tarp korekcinių plokštumų
Simetriškas rotorius, dvi plokštumos → ≈ 802 g·mm vienai plokštumai. (Tas pats rotorius, subalansuotas iki žemės ūkio klasės G 16, leistų ≈ 2037 g·mm vienai plokštumai — klasės skaičiuojamos tiesiškai.)
-
Perskaičiuokite į gramus jūsų spinduliu
Korekcinis spindulys 250 mm → liekamasis sunkusis taškas turi būti mažesnis nei 802 / 250 ≈ 3,2 g vienai plokštumai. Būtent šį skaičių reikia lyginti su tuo, ką prietaisas parodo po tikslinimo bandymo.
Skaičiuoti rankiniu būdu prie mašinos nereikia: ta pati skaičiuoklė įmontuota „Balanset“ programinėje įrangoje — įveskite masę, greitį ir klasę, ir leistina reikšmė pasirodo šalia išmatuoto liekamojo disbalanso rezultatų lange. Nemokama internetinė versija čia: ISO 21940-11 liekamojo disbalanso skaičiuoklė.
Prietaisas šiuos skaičiavimus atlieka už jus
„Balanset-1A“ matuoja du kanalus + fazę, apskaičiuoja korekcines mases įtakos koeficientų metodu, patikrina rezultatą pagal ISO 21940-11 leistinus nuokrypius ir atspausdina ataskaitą — už €1,975, programinės įrangos atnaujinimai nemokami visą laiką. Šiame puslapyje pateikta teorija — būtent tai, ką įgyvendina jos ekranai.
9. Savasis dažnis ir rezonansas — spąstai, su kuriais susiduria kiekvienas balansuotojas
Kiekviena konstrukcija — rotorius, atramos, rėmas, pamatas — turi savieji dažniai: dažniai, kuriais ji „nori“ svyruoti po smūgio, nulemti jos standumo ir masės (paprasčiausiam modeliui f_n = (1/2π)·√(k/m)). Kai rotoriaus greitis artėja prie savojo dažnio, kartą per apsisukimą veikianti disbalanso jėga ima veikti sinchroniškai su konstrukcijos svyravimu, kiekvienas stūmis prisideda prie ankstesnio. Tai rezonansas: amplitudė daugėja (ribojama tik slopinimo), fazė smarkiai svyruoja, ir tiesinė aritmetika, kuria remiasi balansavimas, žlunga.
Kaip rezonansas save išduoda balansavimo metu:
- nedidelis greičio pokytis (50–100 aps./min.) kelis kartus keičia vibraciją;
- fazės rodmuo atsisako nusistovėti arba šokinėja pasikeitus greičiui vos keliais aps./min.;
- įrengus apskaičiuotą svorį, vibracija auga — ir kitas bandymas reikalauja vis daugiau masės;
- vibracija didesnė tolstant nuo rotoriaus (kopėčios, apsauga, kabina), o ne prie guolių — tai rezonuoja konstrukcinis elementas, o ne rotorius.
Kaip prietaisu rasti savąjį dažnį: išbėgimo diagrama
Greičiausias lauko metodas nereikalauja jokios papildomos įrangos: įsukite mašiną iki darbinio greičio, nutraukite pavarą ir leiskite prietaisui nuolat registruoti amplitudę bei fazę, kol rotorius lėtėja visame greičio diapazone. „Balanset“ programinė įranga abu dydžius braižo priklausomai nuo greičio (išbėgimo diagrama). Ją perskaityti užtenka vieno žvilgsnio:
- kiekvienas amplitudės pikas krentant žymi savąjį dažnį, per kurį rotorius praėjo;
- tuo pačiu greičiu fazės kreivėje matomas staigus lūžis (~180° fazės pokytis kertant rezonansą) — klasikinis patvirtinimas, kad tai tikras rezonansas, o ne apkrovos efektas;
- tylūs slėniai tarp pikų yra jūsų saugūs balansavimo greičiai.
Ką daryti su šia žinia:
- Balansuokite už rezonanso zonų ribų — paprastai aiškiai žemiau pirmo piko arba slėnyje tarp pikų. Smulkintuvų praktika: iš pradžių balansuoti ties 600–900 aps./min., paskui patikrinti darbiniu greičiu;
- Kiekvieną serijos bandymą atlikite tuo pačiu greičiu (±100 aps./min.) — netoli rezonanso net 2–3 aps./min. nuokrypis pastebimai keičia amplitudę ir fazę;
- Bandymų stendams ir savadarbiams stovams, geometriją suprojektuokite sąmoningai: minkšto (žemiau rezonanso) stovo savasis dažnis turi būti 2–3× žemiau balansavimo greičio — spyruoklinės atramos, kurias akivaizdžiai galima siūbuoti ranka, tai ir pasiekia;
- Jei pats darbinis greitis patenka ant rezonanso, balansavimas yra tik paliatyvi priemonė — tikras sprendimas yra pakeisti standumą ar masę (sustiprinti rėmą, kitokias tvirtinimo vietas), kad savasis dažnis pasislinktų.
10. mm/s perskaičiavimas į dB (vibracijos greičio lygį)
Vibracijos duomenys kartais pateikiami decibelais — senesni Rytų Europos standartai, kai kurie analizatoriai ir pastatų vibracijos ataskaitos naudoja logaritminę skalę. Perskaičiavimas yra apibrėžimas, o ne matavimas:
v — išmatuotas RMS greitis; v₀ — atskaitos greitis. 5·10⁻⁸ m/s yra atskaita, naudojama vibracijos diagnostikos praktikoje (GOST/senoji ISO tradicija); ISO 1683 kai kuriems akustikos taikymams nurodo ir 10⁻⁹ m/s — visada nurodykite atskaitą, kai pateikiate dB vertę.
Naudingi perskaičiavimai esant įprastai atskaitai v₀ = 5·10⁻⁸ m/s:
| RMS greitis | Lygis | Kur su tuo susiduriate |
|---|---|---|
| 0,5 mm/s | 80 dB | Puiki maža mašina |
| 1,0 mm/s | 86 dB | A zona, gera būklė |
| 2,8 mm/s | 95 dB | A/B → B/C zonų ribos sritis |
| 4,5 mm/s | 99 dB | C/D zonų riba (vidutinės mašinos) |
| 7,1 mm/s | 103 dB | Lanksčių atramų C/D riba |
| 10 mm/s | 106 dB | Sunki — gedimo teritorija |
Dvi taisyklės, padedančios intuityviai suprasti skalę: +6 dB = dvigubas greitis, +20 dB = dešimt kartų greitį. Taigi mašina, kuri po balansavimo nuo 99 dB nukrito iki 86 dB, sumažino savo vibraciją ~4,5 karto — logaritminė skalė didelius pagerėjimus suspaudžia į kukliai atrodančius skaičius, ir būtent todėl klientams skirtos ataskaitos aiškesnės mm/s vienetais.
11. Dažniausiai užduodami klausimai
Kas yra rotoriaus disbalansas paprastais žodžiais?
Disbalansas reiškia, kad rotoriaus masės centras nesutampa tiksliai su jo sukimosi ašimi — dalis papildomos masės telkiasi vienoje pusėje. Stovint tai nematoma; sukantis pasislinkusi masė kartą per apsisukimą traukia veleną į išorę, sukurdama besisukančią išcentrinę jėgą, kuri purto mašiną lygiai sukimosi dažniu (1× komponentė). Ji matuojama kaip masė × spindulys (g·mm) ir ištaisoma pridedant arba pašalinant svorius.
Kokia yra išcentrinės jėgos nuo disbalanso formulė?
F = m·r·ω² = U·ω², kur U = m·r yra disbalansas, o ω = 2πn/60 — kampinis greitis. Jėga auga proporcingai greičio kvadratui: 100 g·mm sukuria ~1 kg besisukančios jėgos ties 3000 aps./min., bet ~16 kg ties 12 000 aps./min. Būtent dėl šio kvadratinio dėsnio balansavimo leistini nuokrypiai griežtėja augant greičiui.
Kuo skiriasi statinis ir dinaminis balansavimas?
Statinis disbalansas — tai vienas efektyvus sunkusis taškas: sustabdytas rotorius ant laisvų atramų nusirita sunkiąja puse žemyn, ir jį ištaiso vienas svoris vienoje plokštumoje. Dinaminis (momentinis) disbalansas — sunkieji taškai priešinguose galuose, 180° vienas nuo kito: rotorius yra subalansuotas stovint, bet svyruoja sukantis, ir jį galima aptikti tik sukantis, o ištaisyti — svoriais dviejose plokštumose. Realūs rotoriai turi abiejų tipų derinį, todėl ilgi rotoriai balansuojami dviejose plokštumose kaip vienas skaičiavimas.
Kaip disbalansas veikia guolio tarnavimo laiką?
Išcentrinė jėga prisideda prie guolio dinaminės apkrovos P, o rutulinio guolio resursas seka L₁₀ = (C/P)³ — apkrova įeina kubu. Apytiksliai: +10 % apkrovos ≈ −25 % resurso, +26 % ≈ −50 %, dvigubinant apkrovą lieka ~12 % resurso. Be guolių, ta pati besisukanti jėga atlaisvina tvirtinimus, plečia įtrūkimus ir dėvi movas.
Kas yra RMS vibracijos greitis ir kaip jis matuojamas?
RMS (vidutinė kvadratinė) vibracijos greičio vertė yra greičio signalo energetinis vidurkis, matuojamas mm/s — tai ISO 10816/20816 standartinis dydis. Grynam sinusui ji lygi 0,707 nuo maksimalios reikšmės. Matuojama akselerometru ant guolio korpuso (radialine kryptimi), signalas integruojamas iki greičio 10–1000 Hz juostoje ir vidurkinamas per daug apsisukimų; dviejų kanalų prietaisai vienu metu skaito abu guolius, taip pat išskiria 1× komponentę, kurią balansavimas gali pašalinti.
Kokios yra ISO 10816 vibracijos normos siurbliams?
15–300 kW siurbliams (ISO 10816-3, 2 grupė) zonų ribos yra 1,4 / 2,8 / 4,5 mm/s RMS ant standžių atramų ir 2,3 / 4,5 / 7,1 mm/s ant lanksčių atramų — A zona iki pirmos vertės, B zona iki antros (priimtina ilgalaikiam darbui), C zona iki trečios (reikia greitai taisyti), D zona virš jos (gedimo rizika). Didesnėms mašinoms ribos proporcingai didesnės; gamintojo nurodyta riba turi pirmenybę prieš bendrą lentelę.
Ką reiškia G balansavimo kokybės klasės ISO 1940 standarte?
G klasė (mm/s) lygi leistinam savitajam disbalansui, padaugintam iš kampinio greičio: G = e_per·ω. Įprastas priskyrimas: G 40 — automobilių ratai; G 16 — kardaniniai velenai ir žemės ūkio rotoriai; G 6.3 — ventiliatoriai, siurbliai, bendros paskirties varikliai ir būgnai (pramoninis standartas); G 2.5 — turbinos ir staklės; G 1–G 0.4 — precizinis suklys. Kadangi ω yra apibrėžime, tas pats klasės numeris esant didesniam greičiui leidžia mažiau g·mm.
Kaip apskaičiuoti leistiną liekamąjį disbalansą pagal ISO 1940?
U_per = 9549 · G · M / n, kur G — klasė mm/s, M — rotoriaus masė kg, n — greitis aps./min. — rezultatas gaunamas g·mm ir padalijamas tarp dviejų korekcinių plokštumų (paprastai 50/50). Pavyzdys: 80 kg ventiliatorius, 3000 aps./min., G 6.3 → 9549×6,3×80/3000 ≈ 1604 g·mm iš viso ≈ 802 g·mm vienai plokštumai; esant 250 mm korekciniam spinduliui tai apie 3,2 g. Internetinis įrankis: ISO 21940-11 skaičiuoklė svetainėje vibromera.eu.
Kaip rasti savąjį dažnį ir balansuojant išvengti rezonanso?
Užfiksuokite išbėgimo (RunDown) diagramą: įsukite mašiną iki darbinio greičio, nutraukite pavarą ir registruokite amplitudę bei fazę, greičiui krentant. Kiekvienas amplitudės pikas su staigiu fazės lūžiu žymi savąjį dažnį; slėniai tarp pikų yra saugūs balansavimo greičiai. Rezonanso požymiai: 50–100 aps./min. pokytis vibraciją keičia kelis kartus, fazė nenusistovi, o apskaičiuoti svoriai situaciją tik pablogina. Balansuokite už tų zonų ribų arba pakeiskite konstrukcijos standumą, kad rezonansas pasislinktų.
Kaip perskaičiuoti mm/s į dB vibracijai?
L_v = 20·log₁₀(v/v₀), kur atskaitos vertė v₀ = 5·10⁻⁸ m/s naudojama vibracijos diagnostikos praktikoje: 1 mm/s ≈ 86 dB, 4,5 mm/s ≈ 99 dB, 10 mm/s ≈ 106 dB. Atminkite: +6 dB reiškia dvigubą greitį, o +20 dB — dešimt kartų didesnį; ir visada nurodykite atskaitos vertę, nes kai kurie akustikos standartai vietoj to naudoja 10⁻⁹ m/s.
