Sākotnējā nelīdzsvarotības izpratne
Sākotnējais nelīdzsvarotība — ko sauc arī par sākotnējo vai sākotnējā stāvoklī esošo nelīdzsvarotību — ir nelīdzsvarotība nosacījums, kas pastāv rotors before any līdzsvarošana ir veikta korekcija. Tas ir rotora sākotnējais stāvoklis, kas fiksēts jau pirmajā balansēšanas procedūras ciklā. Tā lielumu un leņķisko novietojumu nosaka, veicot mērījumus vibrācija amplitūda un fāze kamēr rotors griežas ar savu balansēšanas ātrumu. Viss, kas seko balansēšanas procesā, tiek attiecināts uz šo sākuma vektoru: tas ir etalons, pēc kura tiek vērtēta darba efektivitāte, un to, kas paliek pāri pēc korekcijas pabeigšanas, sauc par atlikušais disbalanss.
1. Sākotnējā nelīdzsvarotības cēloņi
Sākotnējais nelīdzsvarotības līmenis veidojas no daudziem avotiem visa rotora ekspluatācijas laikā — ražošanas, montāžas un ekspluatācijas posmā, kā arī pat tā apkopes laikā, kuras mērķis ir to uzlabot.
Ražošanas pielaides
Pat veicot precīzu mehānisko apstrādi, pilnīga simetrija nav iespējama:
- Materiāla blīvuma svārstības: nevienveidīgs materiāls, iekšējie tukšumi vai ieslēgumi rada masas asimetriju.
- Apstrādes pielaides: nelielas novirzes no patiesās koncentrētības — izskrējiens vai ekscentriskums — rada nelīdzsvarotību.
- Sienas biezuma svārstības: lietajos vai metālapstrādes ceļā izgatavotos rotoros nevienmērīgas sienas nozīmē nevienmērīgu masas sadalījumu.
- Porainība un liešanas defekti: gaisa kabatas, saraušanās vai izdedžu ieslēgumi izkropļo masu.
Montāžas kļūdas un novirzes
Ja rotors ir salikts no vairākām detaļām, nelīdzsvarotība var rasties pat tad, ja katra detaļa atsevišķi ir kārtībā:
- Tolerances sakopojums: arī labi sabalansētas detaļas var piešķirt vektoriāli kopā veido ievērojamu summu.
- Savienojumi ar atslēgu: atslēgas, atslēgas caurumi un zobrati pēc savas būtības ir asimetriski.
- Skrūvju caurumi un stiprinājumi: nevienmērīgi izvietoti caurumi vai neatbilstoši savienojumi rada nelīdzsvarotību.
- Termiskā un presējamā savienojuma metodes: termiski uzstieptās vai presētās detaļas var nebūt ideāli koncentriskas.
Darbības cēloņi
Nelīdzsvarotība veidojas arī ekspluatācijas laikā, novirzoties no rotora sākotnējā līdzsvarotā stāvokļa:
- Materiāla uzkrāšanās: netīrumi, putekļi, kaļķakmens vai ražošanas procesa atliekas, kas uzkrājas uz lāpstiņrati, ventilatora lāpstiņas vai rotora virsmas.
- Erosion and valkāt: nevienmērīga materiāla zudums berzes dēļ, korozijavai kavitācija.
- Salauztas vai trūkstošas detaļas: zaudēta ventilatora lāpstiņa, salauzta darba ratu lāpstiņa, atdalījies detaļas elements.
- Deformācija: Liekšanās, deformācija vai plastiska deformācija triecienu, pārkaršanas vai pārslodzes rezultātā.
- Atslābinātas sastāvdaļas: detaljas, kas ir atslābušas un pārvietojušās.
Apkopes un remonta darbi
Ironiski, ka apkopes darbi var izraisīt tieši to nelīdzsvarotību, ko tie ir paredzēti novērst:
- Rezerves daļu uzstādīšana ar atšķirīgu masu vai masas sadalījumu.
- Metināšanas remontdarbi, kuros metāls tiek pievienots asimetriski.
- Pārstrāde vai mehāniskā apstrāde, kas materiālu noņem nevienmērīgi
- Krāsa vai pārklājums uzklāts nevienmērīgi.
2. Kā tiek noteikts sākotnējais nelīdzsvarotības līmenis
Sākotnējais nelīdzsvarotības lielums tiek noteikts līdzsvarošanas procedūras pirmajā mērījumu ciklā.
Mērīšanas parametri
- Vibrācijas amplitūda: 1× (vienu reizi apgriezienā) komponentes lielums, parasti izteikts mm/s, in/s vai mils. Tas ir tieši saistīts ar nelīdzsvarotības pakāpi.
- Fāzes leņķis: smagā punkta leņķiskais novietojums grādos, attiecībā pret atskaites atzīmi, ko uztver atslēgas fāzētājs vai tahometrs. Šī fāze norāda, ka kur tur atrodas nelīdzsvarotā masa.
- Ātrums: griešanās ātrums, pie kura tiek veikti mērījumi — tas ir svarīgi, jo centrbēdzes spēks no nelīdzsvarotības pieaug proporcionāli ātruma kvadratam.
Vektoru attēlojums
Sākotnējais disbalanss tiek attēlots kā vektors „O“ (no vārda „Original“), kam ir gan lielums, gan virziens, un to parasti uzzīmē uz polārais grafiks kur:
- vektora garums atspoguļo svārstību amplitūdu, un
- vektora leņķis atspoguļo fāzi — smagā punkta atrašanās vietu.
3. Nozīme līdzsvarošanas procesā
Sākotnējā disbalansa mērījums veic vairākus uzdevumus vienlaikus.
Korekciju bāzes līnija
Visi balansēšanas aprēķini tiek veikti, ņemot vērā sākotnējo nelīdzsvarotību. Mērķis ir pievienot korekcijas svari kas rada vibrācijas vektoru, kurš ir vienāds ar sākotnējo vektoru un vērsts pretēji tam, tādējādi to neitralizējot.
Smaguma novērtējums
Sākotnējā nelīdzsvarotības apmērs liecina par problēmas nopietnību un palīdz pieņemt lēmumu:
- vai balansēšana ir pareizā rīcība, vai arī ir kāda cita mehāniska kļūme — vaļīgums vai neatbilstība — vispirms jānovērš;
- atbilstošais izmērs izmēģinājuma svari; and
- vai pietiks ar vienu labojumu vai būs nepieciešami vairāki atkārtojumi.
Pirms pieskarties rotoram ir lietderīgi veikt pārbaudi, pārrēķinot izmērīto amplitūdu spēkā, ko rotors faktiski rada; mūsu Centrbēdzes spēka aprēķināšana no nelīdzsvarotības kalkulatora pārvērš norādīto nelīdzsvarotību un ātrumu tieši ņūtonos, kas padara situācijas steidzamību acīmredzamu.
Progresa uzraudzība
Sākotnējā nelīdzsvarotības salīdzinājums ar atlikušo nelīdzsvarotību pēc korekcijas ļauj kvantitatīvi novērtēt, cik veiksmīgi darbs ir paveikts. Labi izlīdzsvarota detaļa parasti samazina vibrāciju par 70–90 % vai vairāk salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni.
Ietekmes koeficienta aprēķināšana
Iekšpusē ietekmes koeficienta metode, sākotnējais nelīdzsvarotības vektors tiek atņemts no vibrācijas, kas izmērīta izmēģinājuma svara darbības laikā, lai izdalītu izmēģinājuma svara ietekmi:
T = (O + T) − O, kur O ir sākotnējais nelīdzsvarotības lielums, bet T — izmēģinājuma svara efekts.
Pamatojoties uz šo izolēto efektu, analizators aprēķina ietekmes koeficientu un, savukārt, pareizo korekcijas masu un leņķi. Vienplaknes uzdevuma gadījumā šo aprēķinu var atkārtot, izmantojot Ietekmes koeficienta kalkulators.
4. Saistība ar atlikušo nelīdzsvarotību
Balansēšanas galvenais mērķis ir samazināt sākotnējo nelīdzsvarotību līdz pieņemami zemam atlikušajam līmenim. Šī sakarība ir vienkārša „pirms un pēc“ attiecība:
- Sākotnējais nelīdzsvarotības lielums: „pirms“ stāvoklis.
- Labojums: balansēšanas procedūra un svara uzstādīšana.
- Atlikušais disbalanss: „pēc“ stāvoklis.
Ideālā gadījumā atlikums nedrīkst pārsniegt 10–30 % no sākotnējā svara, un precīzs mērķis tiek noteikts atbilstoši rotora balansēšanas kvalitātes prasībām saskaņā ar ISO 21940-11 (mūsdienu pēctecis ISO 1940-1). Izvēlētā tulkošana G klase un pakalpojuma ātrumu pārvērst pieļaujamā vērtībā gramos uz milimetru ir ātri, izmantojot Atlikuma nelīdzsvarotības kalkulators (ISO 21940-11).
5. Tipiski sākotnējie nelīdzsvarotības līmeņi
Sākotnējā nelīdzsvarotības lielums ievērojami atšķiras atkarībā no iekārtas veida un ekspluatācijas vēstures.
Jauni vai nesen balansēti rotori
Rūpnieciskajām iekārtām vibrācijas amplitūda parasti ir no 0,5 līdz 2,0 mm/s (0,02 līdz 0,08 collas/s) — tas ir labs vai pieņemams līdzsvara stāvoklis.
Vidēji nelīdzsvaroti rotori
Vibrācija no 2,0 līdz 7,0 mm/s (0,08 līdz 0,28 collas/s) liecina, ka rotors drīz būs jābalansē. Tas ir tipisks stāvoklis iekārtām, kurām pienācis laiks veikt plānoto apkopi.
Ļoti nelīdzsvaroti rotori
Vibrācija, kas pārsniedz 7,0 mm/s (0,28 collas/s), liecina par nopietnu nelīdzsvarotību, kas prasa tūlītēju rīcību; bieži vien tās cēlonis ir trūkstoša lāpstiņa, lielas nogulsnes vai būtiski bojājumi kādai no galvenajām detaļām.
Piezīme: šīs ir vispārīgas vadlīnijas tipiskām rūpnieciskām iekārtām. Konkrētais pieļaujamais līmenis ir atkarīgs no iekārtas tipa, izmēra, ātruma un uzstādīšanas veida, kā noteikts tādās standartos kā ISO 20816 sērija (iepriekš ISO 10816).
6. Mērījumi uz vietas un dokumentēšana
Sagatavotā mašīnā sākotnējais nelīdzsvarotības lielums tiek noteikts uz vietas, nevis uz balansēšanas mašīna. Pārnēsājams divkanālu analizators, piemēram, Balanset-1A nolasītu 1× amplitūdu un fāzi paša iekārtas gultņos darba ātrumā, reģistrētu sākotnējo „O“ vektoru un pēc tam vadītu izmēģinājuma svara un korekcijas ciklus, kas to samazina — tādējādi fiksējot reālo stāvokli, kādā rotors faktiski darbojas, ieskaitot montāžas un termiskos efektus, kurus darbnīcas balansēšanas iekārta nekad nespētu uztvert.
Neatkarīgi no tā, kāds instruments tiek izmantots, sākotnējā nelīdzsvarotības mērījums ir jāiekļauj balansēšanas protokolā:
- vibrācijas amplitūda un fāze katrā mērījumu punktā;
- darba ātrums mērīšanas laikā;
- datums un iekārtas identifikācija; un
- Jebkādi redzami nelīdzsvarotības cēloņi, kas konstatēti pārbaudes laikā
Šī dokumentācija veido vēsturisku pārskatu par rotora stāvokli un nodrošina tendenču analīze laika gaitā — piemēram, atklājot, vai nelīdzsvarotība pamazām palielinās uzkrāšanās vai erozijas dēļ, un ļaujot plānot apkopi, pirms vibrācija kļūst pārāk spēcīga.
