Kvazistatiskā nelīdzsvarotības izpratne
Kvazistatiskais disbalanss ir īpašs un salīdzinoši reti sastopams veids dinamiskais disbalanss. Tas notiek, ja rotora galvenā inerciālās ass krustojas ar vārpstas rotācijas asi, bet ne pie rotora smaguma centra. Vienkāršāk sakot, tas ir stāvoklis, kurā ir gan statiskais disbalanss un pāra nelīdzsvarotība — ar īpašu pazīmi, ka statiskās un pāra nelīdzsvarotības vektori atrodas vienā un tajā pašā aksiālajā plaknē. Tieši šī kopplakniskā novietojuma dēļ tā ieguvusi savu nosaukumu un raksturīgo uzvedību.
1. Definīcija: Kas ir kvazistatiskā disbalansa?
Lai to iztēlotos, atcerieties, kas raksturo ideāli līdzsvarotu rotoru: tā galvenā inerciālās ass sakrīt ar rotācijas asi. Dažādi veidi nelīdzsvarotība aprakstīt dažādus veidus, kā šīs divas ass var atdalīties viena no otras. Kvazistatiskā nelīdzsvarotībā abas ass cross — tās krustojas — taču krustošanās punkts ir nobīdīts pa vārpstu no smaguma centra, nevis atrodas uz tā. Ģeometriski tā ir sasvērta un nobīdīta ass, kuras statiskā un pāra sastāvdaļa atrodas vienā aksiālajā plaknē — tieši šī kopplakniskā kombinācija vispār ļauj abām asīm krustoties.
Tāpat kā jebkuru dinamiskās nelīdzsvarotības formu, to pilnībā var izmērīt tikai tad, kad rotors griežas. Tā kā viss stāvoklis ir ekvivalents vienai rezultējošai nelīdzsvarotībai vienā konkrētā aksiālajā plaknē, viena pareizas vērtības korekcija šajā plakni var to novērst — ja vien šī plakne uz mašīnas ir pieejama; pretējā gadījumā to apstrādā kā parastu divu plakņu balansēšanas darbu. Tīri statiska pārbaude uz naža malām to neatklāj, jo pāra komponente spēkus rada tikai rotācijas laikā.
2. Saistība ar citiem nelīdzsvarotības veidiem
Ir lietderīgi kvazistatisko nelīdzsvarotību iekļaut līdzās trim standarta kategorijām:
- Statiskais disbalanss: tas ir vienkārši smaguma centra novirzīšanās no vārpstas ass. Tas rada centrbēdzes spēkus, kas ir in phase pie abiem gultņiem.
- Pāru nelīdzsvarotība: tīri „svārstības”, kurām abos galos un abās pusēs ir vienādi smaguma punkti. Tas rada spēkus, kas ir 180 grādu fāzes nobīde pie gultņiem.
- Dinamiskais disbalanss: vispārīgais gadījums — statiskā un momenta nelīdzsvarotības kombinācija jebkurā patvaļīgi izvēlētā fāžu leņķī viena attiecībā pret otru.
- Kvazistatiskā nelīdzsvarotība: īpašs dinamiskās nelīdzsvarotības gadījums, kurā statiskās un pāra nelīdzsvarotības vektori atrodas vienā aksiālajā plaknē, tāpēc sasvērtā galvenā ass joprojām šķērso vārpstas asi (punktā, kas nav smaguma centrs).
Citiem vārdiem sakot, katrs kvazistatisks rotors ir dinamiski nelīdzsvarots, taču tikai noteiktu ģeometrisko sakritību gadījumā to var dēvēt par „kvazistatisku“.
3. Praktisks piemērs: pārkarināts rotors
Klasisks mācību grāmatas piemērs ir pārkarināts rotors kura nelīdzsvarotība atrodas vienā plaknē tālu no mašīnas smaguma centra. Apskatīsim lielu rūpniecisko ventilatoru ar smagu lāpstu komplektu, kas piestiprināts pie garā vārpstas gala, aiz abiem gultņiem.
Pieņemsim, ka ventilatora diskā ir viens smags punkts — tīra statiska nelīdzsvarotība pašā diskā. Veids, kādā šī spēka iedarbība tiek pārnesta uz abiem gultņiem, nav simetrisks:
- Gultnis, kas atrodas tuvāk ventilatoram, izjūt spēcīgu vibrāciju.
- Arī gultnis, kas atrodas tālāk no ventilatora, izjūt spēku, taču tā kā masa „izvirzās” ārpus atbalsta, šis spēks darbojas, izraisot šarnīra kustību ap tuvāko gultni.
Rezultātā gultņos rodas sarežģīta kustība, kurā apvienojas gan svārstību (statiskā) komponente, gan šūpošanās (pāra) komponente. Tā kā abas izriet no viena fiziskā smaguma punkta, tām ir fiksēta savstarpējā saistība — un tieši šī fiksētā saistība rada kvazistatisko stāvokli. Tāpēc arī izvirzītajiem rotoriem piemīt īpaša jutība un gandrīz vienmēr ir nepieciešama divplānu apstrāde.
4. Labojums
Principā kvazistatisko nelīdzsvarotību var novērst ar vienu korekciju atbilstošajā aksiālajā plaknē, jo tā ir ekvivalenta vienai rezultējošai nelīdzsvarotībai šajā plaknē. Praksē šī precīzā plakne uz samontētas mašīnas bieži nav pieejama, tāpēc laukā to koriģē tāpat kā jebkuru vispārēju dinamisko nelīdzsvarotību. Balansēšanas darbplūsma ir:
- Izmēriet vibrāciju amplitūda un fāze at 1× darba ātrums divās gultņu vietās.
- Aprēķināt nepieciešamo korekcijas atsvari un to leņķisko novietojumu attiecībā pret divām izvēlētajām korekcijas plaknēm, parasti izmantojot ietekmes koeficients metode ar izmēģinājuma svars.
- Noregulējiet svara slodzes tā, lai tās vienlaikus neitralizētu gan statisko, gan griezes momentu komponenti.
Praksē tas ir standarts divu plakņu balansēšana darbs. Pārnēsājams divkanālu mērinstruments, piemēram, Balanset-1A izmēra amplitūdu un fāzi abos gultņos, aprēķina rotora ietekmes koeficientus un aprēķina masu un leņķi katrai plaknei — pēc tam pārbauda, vai atlikušais disbalanss atbilst ISO 21940-11 standartā noteiktajai klasei. Analītiķis, izvērtējot fāžu rādījumus, varētu šo stāvokli uzskatīt par kvazistatisku, taču praktiskā korekcija ir tā pati pārbaudītā divplānu procedūra, ko izmanto jebkura veida dinamiskā nelīdzsvarotības gadījumā.
5. Kāpēc šī atšķirība ir svarīga
Ja lauka procedūra parasti tāpat ir viens un tas pats divu plakņu darbs, kāpēc vispār dot nosaukumu šim stāvoklim? Tāpēc, ka kvazistatiska parauga atpazīšana palīdz understanding — un tā var pat vienkāršot procedūru, jo pietiek ar vienu korekciju pareizajā aksiālajā plaknē, ja tā ir pieejama. Fāžu attiecība pasaka inženierim, ka visticamākais fiziskais cēlonis ir viena izvirzīta smagā vieta, nevis divas neatkarīgas, un tas palīdz saprast, kur meklēt avotu: bojāta lāpstiņa, uzkrājies produkts vai montāžas kļūda uz izvirzītā diska. Šī atziņa ir daļa no rūpīgas fāzes interpretācijas plašākās vērtības rotora dinamika.
