Rotējošo mašīnu ekscentriskuma izpratne
In rotora dinamika, ekscentriskums ir radiālais nobīde starp rotora masas centru (tā smaguma centru) un tā ģeometrisko centru — vārpstas patieso centru. Ideāli sabalansētā rotorā šie divi centri sakristu, taču ražošanas nepilnības un nevienmērīgais materiāla blīvums garantē, ka gandrīz vienmēr saglabājas zināma ekscentricitāte. Kad ekscentrisks rotors griežas, no centra novirzītā masa rada centrbēdzes spēks, un šī ietekme ir galvenais iemesls nelīdzsvarotība vibrācija. Citiem vārdiem sakot, ekscentricitāte ir ģeometriskais faktors, kas ir pamatā visbiežāk sastopamajai mašīnu kļūmei.
1. Definīcija: Kas ir ekscentricitāte?
Ekscentricitāte ir attālums — parasti daži mikrometri —, ko mēra perpendikulāri rotācijas asij un kas atšķir vietu, kur faktiski atrodas masas centrs, no vietas, kur griežas vārpsta. Tā kā tas ir īpašība, kas raksturo masas sadalījumu, nevis virsmas izskatu, patieso masas ekscentricitāti nevar redzēt, un to nevar nolasīt ar rādītāju uz nekustīga rotora. Tā atklājas tikai tad, kad rotors griežas un nobīdītā masa sāk izraisīt centrbēdzes spēku uz āru vienu reizi katrā apgriezienā.
2. Tieša saistība starp ekscentricitāti un nelīdzsvarotību
Ekscentricitāte un nelīdzsvarotība ir vienas monētas divas puses. Nelīdzsvarotība ir ekscentricitātes ietekmes rādītājs pie noteiktā ātruma; ekscentricitāte ir fizikālais cēlonis. Nelīdzsvarotības lielums ir tieši proporcionāls rotora masai un tā ekscentricitātei:
Disbalanss (U) = Masa (M) × Ekscentricitāte (e)
Šis vienkāršais produkts izskaidro, kāpēc ekscentricitāte ir tik svarīga. Centrbēdzes spēks, ko tas rada, pieaug līdz ar kvadrāts no rotācijas ātruma, tāpēc pat dažu mikrometru ekscentricitāte smagā, ātrgaitas rotorā var radīt milzīgu spēku, izraisot smagas vibrācija and rapid gultņu nodilums. Izmantojot centrbēdzes spēka aprēķināšanas rīks nelīdzsvarotības gadījumā.
3. Ekscentricitātes veidi
Ir svarīgi nošķirt patieso ekscentricitāti no ar to saistītiem ģeometriskiem trūkumiem, kurus bieži vien sajauc ar to.
Masas ekscentricitāte
Iepriekš definētā patiesā ekscentricitāte — nobīde starp masas centru un ģeometrisko centru. Tieši tas izraisa nelīdzsvarotību un ir katras balansēšanas procedūras mērķis. To nevar tieši izmērīt ar rādītājindikatoru uz nekustīga rotora; tā parādās tikai dinamiskā režīmā kā spēks, kas darbojas reizi vienā apgriezienā un kura virzienu (tā smaguma punkta leņķi) nosaka pēc fāze 1× vibrācijas.
Ģeometriskā ekscentricitāte (novirze)
Rotora virsmas novirze no ideāla apļa — rādītājs, kas raksturo, cik lielā mērā vārpsta vai rotors ir „neapaļš”, ko sauc arī par mehāniskais izskrējiens. Žurnāls var būt nedaudz ovāls vai arī rullis, kura vārpsta ir izgatavota ar nobīdi no centra. Atšķirībā no masas ekscentricitātes, šis can jāizmēra ar rādītājindikatoru lēnas rotācijas laikā. Tas tieši neatspoguļo masas nelīdzsvarotību, taču ekscentriska ģeometriskā forma ļoti bieži to veicina. Atšķirīgs, bet cieši saistīts jēdziens rotora ekscentricitāte apraksta šo ģeometrisko nobīdi saistībā ar motoriem un gaisa spraugu.
Elektriskais nobīde
Tas vispār nav fizisks defekts, bet gan mērījumu artefakts, kas raksturīgs bezkontakta mērījumiem tuvuma zondes. Ja vārpstas virsmas magnētiskā caurlaidība vai elektrovadītspēja mainās, zonde reģistrē kļūdainu signālu, kas imitē ģeometrisko nobīdi. Šis troksnis ir jāraksturo un jāatņem — parasti, izmantojot kabeļa kompensācija un lēnās rotācijas izkliedes atskaitīšanu — rotora dinamiskās testēšanas laikā, citādi tas tiks uzskatīts par reālu vārpstas kustību.
4. Ekscentricitātes cēloņi
Masas ekscentricitāte nonāk rotorā vairākos veidos:
- Ražošanas pielaides: neviens apstrādes, liešanas vai montāžas process nav ideāls, tāpēc nelielas kļūdas ir neizbēgamas.
- Nevienmērīgs materiāla blīvums: Ieslēgumi, tukšumi vai porainība lējumā vai kalumā padara materiālu nevienveidīgu un nobīda masas centru.
- Asimetrisks dizains: daži komponenti, piemēram, kloķvārpstas, pēc savas būtības ir asimetriski.
- Montāžas kļūdas: skriemelis vai gultnis, kas nav pilnīgi precīzi centrēts uz vārpstas, rada ekscentrisku masu.
- Siltuma izkropļojumi: nevienmērīga sildīšana vai dzesēšana var izliekt rotoru, uz laiku mainot tā masas centru — a termiskā loka, ko bieži dēvē par termisko vektoru, jo nozīme ir gan tā lielumam, gan virzienam.
5. Kā tiek risināts ekscentricitātes jautājums
Tā kā masas ekscentricitāte ir nelīdzsvarotības cēlonis, to novērš, izmantojot līdzsvarošana. Pievienojot vai noņemot nelielus masas daudzumus, tehniķis rada pretēju centrbēdzes spēku, kas efektīvi atvelk rotora masas asi atpakaļ uz tā ģeometrisko asi, tādējādi samazinot kopējo spēku un no tā izrietošās vibrācijas. Uzstādītā iekārtā to veic uz vietas: izmantojot pārnēsājamo divkanālu analizatoru, piemēram, Balanset-1A izmēra 1× amplitūdu un fāzi mašīnas gultņos, aprēķina, cik daudz korekcijas svars ko un kur pievienot, un pārbauda atlikušais disbalanss pēc tam. Ņemiet vērā, ka līdzsvarošana atceļ ietekme ekscentrisko novirzi; tas neietekmē ģeometrisko virsmu, tāpēc rotors ar lielu ģeometrisko novirzi var būt labi sabalansēts, bet tomēr berzties vai rādīt paaugstinātu rādījumu tuvinājuma devējam.
