Balansēšanas mašīnas izpratne
A balansēšanas mašīna (ko sauc arī par darbnīcas balansieri) ir specializēts instruments, kas mēra nelīdzsvarotība rotorā rotors pēc tam, kad rotors ir izņemts no pamatiekārtas. Tas griež rotoru kalibrētā uzkārē, mēra rezultātā iegūto vibrācija vai spēku, un, pamatojoties uz šiem rādījumiem, aprēķina katras asimetrijas lielumu un leņķisko novietojumu korekcijas plakne — tādējādi operators var urbj, slīpēt vai pievienot svaru tieši tur, kur tas ir nepieciešams. Balansēšanas iekārtas ir rotoru ražošanas un augstas precizitātes remonta darbu pamatā, kur detaļai ir jābūt sertificētai kā balansētai, pirms tā tiek atkal nodota ekspluatācijā.
1. Definīcija: Kas ir balansēšanas mašīna?
Būtībā balansēšanas mašīna ir kontrolēts eksperiments centrbēdzes spēks. Kad nesabalansēts rotors griežas, tā smaguma punkts rada rotācijas spēku, kas ir proporcionāls atlikušās masas ekscentricitātei un ātruma kvadratam. Ierīce griež rotoru ar nemainīgu, zināmu ātrumu, uztver spēku vai kustību, ko šis smagais punkts rada vienu reizi apgriezienā, un aprēķina korekcijas masas daudzumu un leņķi, kādā tā jāpiemēro. Tā kā rotors ir uzstādīts uz ierīces precīzajiem atbalstiem, nevis uz darba gultņiem, mērījums izolē rotoru kā atsevišķu komponentu — bez savienojumu, pamatu un montāžas ietekmes.
Tieši šī koncentrēšanās uz atsevišķām detaļām ir iemesls, kāpēc balansēšana darbnīcā nodrošina tik precīzus rezultātus. Jauns turbīnas rāts, sūknis lāpstiņritenis, elektromotora armatūra vai darbgalda vārpsta parasti tiek balansēta uz mašīnas atbilstoši stingriem balansēšanas kvalitātes pakāpe pirms montāžas, nodrošinot precīzu un atkārtojamu sākuma punktu, ko nevar garantēt, veicot korekcijas tikai uz vietas.
2. Balansēšanas mašīnas galvenās sastāvdaļas
Tipiska horizontālā balansēšanas mašīna sastāv no neliela skaita precīzi definētu apakšsistēmu, no kurām katra veicina mērījumu precizitāti:
- Gulta / pamatne: ciets, smags pamats, kas nodrošina stabilitāti un neļauj ārējām grīdas vibrācijām ietekmēt mērījumu rezultātus. Šajā gadījumā masa un stingrība tieši nosaka mazāko nelīdzsvarotību, ko iekārta spēj noteikt.
- Piekares sistēma (balsti): divas balstīknes — ko dažkārt sauc par gultņu pamatnes — kas balsta rotora gultņus. Tie ir apzināti izgatavoti stingri vienā virzienā un elastīgi mērījumu virzienā, tādējādi rotors var brīvi kustēties tikai tajā vietā, kur sensori var to nolasīt.
- Sensori: uz piekares uzstādīti devēji — parasti akselerometri, ātruma devējivai spēka elementi — kas pārveido nelīdzsvarotības reakciju elektriskā signālā.
- Piedziņas sistēma: elektromotors ar siksnu, galveno piedziņu vai pneimatisko piedziņu, kas rotoru paātrina līdz nemainīgam, kontrolētam balansēšanas ātrumam.
- Rotācijas atskaites sensors: parasti fotoelektriskais sensors, kas uztver sloksni atstarojoša lentevai arī tuvuma devējs uz tapskrūves. Tā impulss, kas tiek raidīts reizi vienā apgriezienā — tā pati funkcija, kādu pilda tahometrs pilda lauka darbu — nosaka fāze leņķis, norādot mašīnai kur tur atrodas smagais punkts.
- Instrumentācija: mikroprocesoru vadības pults, kas braukšanas ātrumā filtrē sensoru signālus un piemēro ietekmes koeficienti, kā arī parāda disbalansa lielumu un leņķi katrā plaknē.
3. Cietā gultņa un mīkstā gultņa mašīnas
Balansēšanas mašīnas iedala atkarībā no tā, kā to piekare reaģē uz balansēšanas ātrumu — un šī atšķirība nosaka to, kā tās tiek kalibrētas un ko tās mēra.
a) Cieto gultņu balansēšanas mašīna
Piekare ir ļoti stingra, un mašīna mēra spēks kas rodas nelīdzsvarotības dēļ. Rotora un piekares sistēmas dabiskā frekvence ir piemērota virs līdzsvarošanas ātrums, tāpēc rotors griežas daudz lēnāk rezonanse un rādījumi ir stabili. Izšķirošā priekšrocība ir pastāvīga kalibrēšana: tiklīdz operators ievada rotora izmērus un gultņu novietojumu, iekārta uzreiz nosaka precīzu nelīdzsvarotību, un nav nepieciešams veikt izmēģinājuma darbināšanu katrai jaunai detaļai. Šī ātrdarbība un daudzpusība padara iekārtas ar cietajiem gultņiem par standarta izvēli mūsdienu rūpnieciskajās balansēšanas darbnīcās.
b) Mīksto gultņu balansēšanas mašīna
Piekare ir ļoti elastīga, un mašīnas izmēri ir pārvietojums (vibrācija). Šajā gadījumā sistēmas dabiskā frekvence ir piemērota zem balansēšanas ātrumu, lai rotors darboties virs rezonanses. Šīs iekārtas ir ārkārtīgi jutīgas — tās ir piemērotas ļoti maziem vai vieglajiem rotoriem —, taču tām ir nepieciešams kalibrēšanas cikls ar zināmu izmēģinājuma svars katram rotora tipam, jo sakarība starp darba tilpumu un nelīdzsvarotību ir atkarīga no konkrētā rotora un uzstādīšanas. Kompromiss ir jutīgums pret uzstādīšanas laiku.
4. Balansēšanas mašīna pret balansēšanu uz vietas
Riteņu balansēšana un lauka balansēšana atbildēt uz diviem dažādiem jautājumiem, un labi organizētā uzticamības programmā tiek izmantoti abi.
- Līdzsvarošanas iekārta (līdzsvarošana darbnīcā): rotors tiek izņemts un balansēts kā atsevišķa detaļa. Tas nodrošina ļoti augstu precizitāti un ir ideāli piemērots jauniem vai atjaunotiem rotoriem, apliecinot, ka pati detaļa atbilst stingrām pielaidēm, pirms tā tiek nodota ekspluatācijā.
- Lauka līdzsvarošana: rotors tiek balansēts, kad tas ir uzstādīts savos gultņos un darbojas savos ekspluatācijas apstākļos. Tas nodrošina visa rotora līdzsvarotību montāža — ieskaitot atslēgas, savienojumus, ventilatoru rumbas un darbības ietekmi — un novērš nelīdzsvarotību jau ekspluatācijā esošajās iekārtās bez būtiskas demontāžas.
Abi šie procesi viens otru papildina. Rotoru parasti balansē ražošanas vai remonta laikā, pēc tam veicot galīgo apgriešanas balanss lauka mērījumiem, lai novērstu montāžas un ekspluatācijas ietekmi. Uzstādītai iekārtai šim lauka mērījumu posmam vispār nav nepieciešama atsevišķa iekārta: pietiek ar pārnēsājamo divkanālu analizatoru, piemēram, Balanset-1A izmēra 1× amplitūdu un fāzi iekārtas gultņos, aprēķina ietekmes koeficientus un pārbauda galīgo atlikušais disbalanss salīdzinājumā ar izvēlēto ISO klasi — faktiski veicot to pašu mērījumu, ko veic darbnīcas balansieris, taču uz rotora, kamēr tas faktiski darbojas.
5. Standarti un pieņemšana
Mašīnas reģistrētais nelīdzsvarotības rādītājs tiek salīdzināts ar pieļaujamās robežas vērtību, kas iegūta no ISO 21940-11 (mūsdienu pēctecis jau sen pazīstamajam standartam ISO 1940-1), kurā ir definēts kvalitātes pakāpes — G6.3, G2.5, G1.0 un tā tālāk — kas nosaka pieļaujamo atlikušo nelīdzsvarotību konkrētai rotora masai un darba ātrumam. Pašas iekārtas ir aprakstītas un novērtētas sadaļā ISO 21940-21, kurā izklāstīts, kā tiek pārbaudīta balansēšanas mašīnas precizitāte un minimālais sasniedzamais atlikušais nelīdzsvarotības lielums. Pakāpes pārrēķināšana pieļaujamā gramu-milimetru vērtībā un tās sadalīšana starp divām plaknēm notiek ātri, izmantojot Atlikuma nelīdzsvarotības kalkulators (ISO 21940-11), bet Balansēšanas mašīnas jutības kalkulators palīdz pārliecināties, ka mašīna patiešām spēj novērst nelīdzsvarotību, kādu prasa stāvs nogāzes slīpums.
