Balansavimo mašinos supratimas
A balansavimo mašina (dar vadinamas dirbtuviniu balansavimo stendu) yra specialus prietaisas, skirtas matuoti disbalansas a rotorius po to, kai rotorius buvo išimtas iš pagrindinio įrenginio. Jis sukioja rotorių kalibruotoje pakabos sistemoje ir matuoja susidariusį vibracija arba jėgos, ir remdamasis šiais matavimais apskaičiuoja kiekvieno disbalanso dydį ir kampinę padėtį korekcijos plokštuma — todėl operatorius gali gręžti, šlifuoti ar pridėti svorio būtent ten, kur to reikia. Balansavimo staklės yra rotorių gamybos ir itin tikslių remonto darbų pagrindas, kai prieš grąžinant detalę į eksploataciją būtina patvirtinti jos balansavimą.
1. Apibrėžimas: Kas yra balansavimo mašina?
Iš esmės balansavimo staklės – tai kontroliuojamas eksperimentas išcentrinė jėga. Kai nesubalansuotas rotorius sukasi, jo sunkioji vieta sukuria sukimosi jėgą, proporcingą likutinės masės ekscentricitetui ir greičio kvadratui. Aparatas sukasi rotorių pastoviu, žinomu greičiu, fiksuoja jėgą arba judesį, kurį šis sunkusis taškas sukuria vieną kartą per apsisukimą, ir išskiria korekcinės masės kiekį bei kampą, kuriuo ją reikia pritaikyti. Kadangi rotorius yra sumontuotas ant paties aparato tiksliųjų atramų, o ne ant jo darbo guolių, matavimas izoliuoja rotorių kaip komponentą – be jungčių, pamatų ir surinkimo įtakos.
Būtent dėl šio dėmesio atskiriems komponentams gamybos procesų balansavimas leidžia pasiekti tokius tikslius rezultatus. Naujas turbinos ratas, siurblys sparnuotė, elektros variklio ankera arba staklių velenas paprastai balansuojamas staklėse pagal griežtus reikalavimus balanso kokybės klasė prieš surinkimą, taip užtikrinant tikslų ir pakartotinai pasiekiamą pradinį tašką, kurio neįmanoma pasiekti vien tik koreguojant vietoje.
2. Pagrindiniai balansavimo mašinos komponentai
Tipinė horizontali balansavimo staklė susideda iš nedaugelio aiškiai apibrėžtų posistemių, kurių kiekviena prisideda prie matavimo tikslumo:
- Bed / base: tvirtas, sunkus pagrindas, užtikrinantis stabilumą ir neleidžiantis, kad išoriniai grindų virpesiai iškreiptų matavimo rezultatus. Šio pagrindo masė ir standumas tiesiogiai lemia mažiausią disbalansą, kurį įrenginys gali nustatyti.
- Pakabos sistema (pamatai): dvi atramos — kartais vadinamos pagalvėlės — ant kurių yra pritvirtinti rotoriaus šarnyrai. Jie sąmoningai suprojektuoti taip, kad būtų nelankstūs viena kryptimi, o matavimo kryptimi – lankstūs, todėl rotorius gali laisvai judėti tik ten, kur jutikliai gali jį užfiksuoti.
- Jutikliai: ant pakabos sumontuoti keitikliai — paprastai akcelerometrai, greičio keitikliaiarba jėgos elementai — kurie paverčia disbalanso reakciją į elektrinį signalą.
- Pavaros sistema: elektros variklis su diržu, galiniu pavara arba pneumatinė pavara, kuri rotorių įsuka iki pastovaus, reguliuojamo balansavimo greičio.
- Sukimosi atskaitos jutiklis: paprastai fotoelektrinis jutiklis, reaguojantis į juostelę atspindinti juostaarba artumo jutiklis ant raktų griovelio. Jo impulsas, skleidžiamas kartą per apsisukimą, atlieka tą pačią funkciją kaip tachometras atlieka lauko tyrimus — nustato fazė kampas, nurodant mašinai kur ten, kur yra sunkioji vieta.
- Instrumentuotė: mikroprocesorinė konsolė, kuri filtruoja jutiklių signalus važiuojant, taiko įtakos koeficientaiir rodo kiekvienos plokštumos disbalanso dydį bei kampą.
3. Kieto ir minkšto guolio mašinos
Balansavimo staklės klasifikuojamos pagal tai, kaip jų pakaba reaguoja į balansavimo greitį – šis skirtumas lemia, kaip jos kalibruojamos ir ką jos matuoja.
a) Kietųjų guolių balansavimo staklės
Pakaba yra labai kieta, o mašina matuoja jėga atsiranda dėl disbalanso. Rotoriaus ir pakabos sistemos savasis dažnis yra tinkamas above balansavimo greitis, todėl rotorius sukasi gerokai mažesniu greičiu rezonansas ir rodmenys yra stabilūs. Lemiamas privalumas yra nuolatinis kalibravimas: kai operatorius įveda rotoriaus matmenis ir guolių padėtis, įrenginys iš karto nustato tikslų disbalansą, nereikia atlikti bandomojo sukimosi su kiekviena nauja detale. Dėl šio greičio ir universalumo įrenginiai su kietaisiais guoliais tapo standartiniu pasirinkimu šiuolaikinėse pramoninėse balansavimo dirbtuvėse.
b) Minkštų guolių balansavimo staklės
Pakaba yra labai lanksti, o mašinos matmenys yra poslinkis (vibracija). Šiuo atveju sistemos savasis dažnis yra tinkamas žemiau balansavimo greitis, todėl rotorius sukasi virš rezonanso dažnio. Šios mašinos yra ypač jautrios – puikiai tinka labai mažiems arba lengviems rotoriams – tačiau joms reikia atlikti kalibravimo ciklą su žinomu bandomasis svoris kiekvienam rotoriaus tipui, nes ryšys tarp tūrio ir disbalanso priklauso nuo konkretaus rotoriaus ir jo montavimo. Kompromisas – tai jautrumas mainais į montavimo laiką.
4. Balansavimo staklės ir balansavimas gamybos sąlygomis
Ratų balansavimas ir lauko balansavimas atsakyti į du skirtingus klausimus, o gerai organizuota patikimumo programa naudoja abu.
- Balansavimo staklės (balansavimas dirbtuvėse): Rotorius išimamas ir balansuojamas kaip atskiras komponentas. Tai užtikrina itin aukštą tikslumą ir yra idealus sprendimas naujiems arba atnaujintiems rotoriams, nes taip patvirtinama, kad pati detalė atitinka griežtus leistinus nuokrypius dar prieš pradedant ją naudoti.
- Lauko balansavimas: rotorius balansuojamas, kai jis sumontuotas savo guoliuose ir veikia įprastomis eksploatavimo sąlygomis. Taip išlyginamas visas rotorius assembly — įskaitant raktus, movas, ventiliatorių stebulės ir veikimo elementus — bei pašalina disbalansą jau eksploatuojamose mašinose be didesnio išardymo.
Šie du dalykai papildo vienas kitą. Rotorius paprastai yra subalansuojamas gamykloje jo gamybos arba remonto metu, o vėliau atliekamas galutinis apkarpyti balansą lauke, siekiant įvertinti surinkimo ir eksploatacijos veiksnių įtaką. Surinktoje mašinoje šiam lauko tyrimui visai nereikia specialios įrangos: pakanka nešiojamojo dviejų kanalų analizatoriaus, pavyzdžiui, Balanset-1A matuoja 1× amplitudę ir fazę pačios mašinos guoliuose, apskaičiuoja įtakos koeficientus ir patikrina galutinį likutinis disbalansas palyginti su pasirinktu ISO klase – iš esmės atliekant tą patį matavimą, kokį atlieka dirbtuvėse naudojamas balansavimo stendas, tačiau rotoriui veikiant.
5. Standartai ir priėmimas
Mašinos nurodytas disbalansas vertinamas atsižvelgiant į priimtinumo ribą, nustatytą remiantis ISO 21940-11 (šiuolaikinis seniai žinomo standarto ISO 1940-1 įpėdinis), kuriame apibrėžta kokybės klasės — G6.3, G2.5, G1.0 ir t. t. — kurios nustato leistiną liekamąjį disbalansą, atsižvelgiant į konkrečią rotoriaus masę ir darbinį greitį. Pačios mašinos aprašomos ir vertinamos pagal ISO 21940-21, kuriame aprašoma, kaip tikrinamas balansavimo staklių tikslumas ir mažiausias pasiekiamas liekamasis disbalansas. Klasės perskaičiavimas į leistiną gramo-milimetro vertę ir jos paskirstymas tarp dviejų plokštumų atliekamas greitai naudojant Likutinio disbalanso skaičiuoklė (ISO 21940-11), while the Balansavimo mašinos jautrumo skaičiuoklė tai padeda įsitikinti, kad mašina iš tiesų sugeba išspręsti disbalanso problemą, kurią kelia sudėtingas nuolydis.
