Нелинеарни објекти во балансирањето на ротори
Зошто балансирањето „не функционира“, зошто се менуваат коефициентите на влијание и како да се постапи во реални теренски услови
Преглед
Во практика, балансирањето на ротори речиси никогаш не се сведува само на пресметување и поставување на едно коригирачко тегче. Формално, алгоритмот е добро познат и инструментот ги извршува сите пресметки автоматски, но конечниот резултат зависи многу повеќе од однесувањето на самиот објект отколку од уредот за балансирање. Затоа, во реалната работа постојано се јавуваат ситуации кога балансирањето „не функционира“, коефициентите на влијание се менуваат, вибрацијата станува нестабилна, а резултатот не е повторлив од едно пуштање до друго.
Линеарни и нелинеарни вибрации, нивните карактеристики и методи на балансирање
Успешното балансирање бара разбирање на тоа како објектот реагира на додавање или отстранување на маса. Во овој контекст, концептите за линеарни и нелинеарни објекти играат клучна улога. Разбирањето дали објектот е линеарен или нелинеарен овозможува избор на правилна стратегија за балансирање и помага да се постигне саканиот резултат.
Линеарните објекти заземаат посебно место во оваа област поради нивната предвидливост и стабилност. Тие овозможуваат употреба на едноставни и сигурни методи за дијагностика и балансирање, што нивното проучување го прави важен чекор во вибрациската дијагностика.
Линеарни наспроти нелинеарни објекти
Повеќето од овие проблеми произлегуваат од фундаменталната, но честопати потценета разлика меѓу линеарните и нелинеарните објекти. Линеарен објект, од гледна точка на балансирањето, е систем во кој, при постојана вртежна брзина, амплитудата на вибрацијата е пропорционална со количината на дебаланс, а фазата на вибрацијата ја следи аголната положба на небалансираната маса на строго предвидлив начин. Под овие услови, коефициентот на влијание е константна вредност. Сите стандардни алгоритми за динамичко балансирање, вклучувајќи ги и оние имплементирани во Balanset-1A, се дизајнирани токму за такви објекти.
За линеарен објект, процесот на балансирање е предвидлив и стабилен. Поставувањето на пробно тегче предизвикува пропорционална промена на амплитудата и фазата на вибрацијата. Повторените пуштања го даваат истиот вектор на вибрација, а пресметаното коригирачко тегче останува валидно. Таквите објекти се добро погодни како за еднократно балансирање, така и за сериско балансирање со користење на зачувани коефициенти на влијание.
Нелинеарниот објект се однесува на фундаментално различен начин. Самата основа на пресметката за балансирање е нарушена. Амплитудата на вибрацијата повеќе не е пропорционална со дебалансот, фазата станува нестабилна, а коефициентот на влијание се менува во зависност од масата на пробното тегче, режимот на работа, па дури и времето. Во практика, ова се појавува како хаотично однесување на векторот на вибрација: по поставувањето на пробно тегче, промената на вибрацијата може да биде премногу мала, преголема или едноставно неповторлива.
Што се линеарни објекти?
Линеарен објект е систем каде што вибрацијата е директно пропорционална на големината на дебалансот.
Линеарен објект, во контекст на балансирањето, е идеализиран модел кој се карактеризира со директна пропорционална врска меѓу големината на дебалансот (небалансираната маса) и амплитудата на вибрацијата. Ова значи дека ако дебалансот се удвои, амплитудата на вибрацијата исто така ќе се удвои, под услов вртежната брзина на роторот да остане константна. Спротивно на тоа, намалувањето на дебалансот пропорционално ќе ги намали вибрациите.
За разлика од нелинеарните системи, каде што однесувањето на објектот може да варира во зависност од многу фактори, линеарните објекти овозможуваат високо ниво на прецизност со минимален напор.
Дополнително, тие служат како основа за обука и вежбање на балансерите. Разбирањето на принципите на линеарните објекти помага да се развијат вештини кои подоцна може да се применат на посложени системи.
Графички приказ на линеарноста
Замислете график каде хоризонталната оска ја претставува големината на небалансираната маса (дебаланс), а вертикалната оска ја претставува амплитудата на вибрацијата. За линеарен објект, овој график ќе биде права линија што минува низ координатниот почеток (точката во која и големината на дебалансот и амплитудата на вибрацијата се нула). Наклонот на оваа линија ја карактеризира чувствителноста на објектот на дебаланс: колку е поголем наклонот, толку се поголеми вибрациите за истиот дебаланс.
График 1: Односот помеѓу амплитудата на вибрациите (µm) и неурамнотежената маса (g)
График 1 го илустрира односот помеѓу амплитудата на вибрациите (µm) на линеарен балансиран објект и неурамнотежената маса (g) на роторот. Коефициентот на пропорционалност е 0.5 µm/g. Едноставното делење на 300 со 600 дава 0.5 µm/g. За неурамнотежена маса од 800 g (UM=800 g), вибрацијата ќе изнесува 800 g * 0.5 µm/g = 400 µm. Забележете дека ова важи при постојана брзина на вртење на роторот. При различна брзина на вртење, коефициентот ќе биде различен.
Овој коефициент на пропорционалност се нарекува коефициент на влијание (коефициент на чувствителност) и има димензија µm/g или, во случаи што вклучуваат дебаланс, µm/(g*mm), каде што (g*mm) е единица за дебаланс. Знаејќи го коефициентот на влијание (IC), можно е да се реши и инверзниот проблем, имено, да се одреди неурамнотежената маса (UM) врз основа на големината на вибрацијата. За да го направите ова, поделете ја амплитудата на вибрациите со IC.
На пример, ако измерената вибрација е 300 µm, а познатиот коефициент е IC=0.5 µm/g, поделете 300 со 0.5 за да добиете 600 g (UM=600 g).
Коефициент на влијание (IC): клучен параметар на линеарните објекти
Критична карактеристика на линеарен објект е коефициентот на влијание (КВ). Тој е нумерички еднаков на тангентата на аголот на наклонот на линијата на графикот на вибрација наспроти дебаланс и покажува колку се менува амплитудата на вибрацијата (во микрони, µm) кога се додава единица маса (во грамови, g) во одредена корекциона рамнина при одредена брзина на роторот. Со други зборови, КВ е мерка за чувствителноста на објектот на дебаланс. Неговата мерна единица е µm/g, или, кога дебалансот се изразува како производ на маса и радиус, µm/(g*mm).
КВ во суштина е „пасошката“ карактеристика на линеарен објект, овозможувајќи предвидувања на неговото однесување кога се додава или отстранува маса. Познавањето на КВ овозможува решавање и на директниот проблем – одредување на големината на вибрацијата за даден дебаланс – и на инверзниот проблем – пресметување на големината на дебалансот од измерената вибрација.
Директен проблем:
Инверзен проблем:
Фаза на вибрациите кај линеарните објекти
Покрај амплитудата, вибрацијата се карактеризира и со својата фаза, која ја покажува положбата на роторот во моментот на максималното отстапување од неговата рамнотежна положба. За линеарен објект, фазата на вибрацијата исто така е предвидлива. Таа е збир на два агли:
- Аголот што ја одредува положбата на вкупната небалансирана маса на роторот. Овој агол ја покажува насоката во која е концентриран примарниот дебаланс.
- Аргументот на коефициентот на влијание. Ова е константен агол што ги карактеризира динамичките својства на објектот и не зависи од големината или аголот на поставувањето на небалансираната маса.
Така, знаејќи го аргументот на IC и мерејќи ја фазата на вибрациите, можно е да се одреди аголот на поставување на неурамнотежената маса. Ова овозможува не само пресметување на големината на корективната маса, туку и нејзино прецизно поставување на роторот за да се постигне оптимална избалансираност.
Балансирање на линеарни објекти
Важно е да се напомене дека за линеарен објект, коефициентот на влијание (IC) определен на овој начин не зависи од големината или аголот на поставување на пробната маса, ниту од почетната вибрација. Ова е клучна карактеристика на линеарноста. Ако IC останува непроменет кога се менуваат параметрите на пробната маса или почетната вибрација, може со сигурност да се тврди дека објектот се однесува линеарно во разгледуваниот опсег на дебаланси.
Чекори за балансирање на линеарен објект
- Мерење на почетната вибрација: Првиот чекор е да се измери вибрацијата во нејзината почетна состојба. Се определуваат амплитудата и аголот на вибрацијата, кои ја покажуваат насоката на дебалансот.
- Поставување на пробна маса: На роторот се поставува маса со позната тежина. Ова помага да се разбере како објектот реагира на дополнителни оптоварувања и овозможува пресметување на параметрите на вибрациите.
- Повторно мерење на вибрацијата: По поставувањето на пробната маса, се мерат новите параметри на вибрациите. Со нивно споредување со почетните вредности, можно е да се одреди како масата влијае на системот.
- Пресметување на корективната маса: Врз основа на податоците од мерењето, се определуваат масата и аголот на поставување на корективниот тег. Овој тег се поставува на роторот за да се отстрани дебалансот.
- Финална проверка: По поставувањето на корективниот тег, вибрацијата треба значително да се намали. Ако резидуалната вибрација сè уште го надминува прифатливото ниво, постапката може да се повтори.
Забелешка: Линеарните објекти служат како идеални модели за проучување и практична примена на методите за балансирање. Нивните својства им овозможуваат на инженерите и дијагностичарите да се фокусираат на развивање основни вештини и разбирање на основните принципи на работа со роторски системи. Иако нивната примена во реалната пракса е ограничена, проучувањето на линеарните објекти останува важен чекор во унапредувањето на вибрациската дијагностика и балансирањето.
Сериско балансирање и зачувани коефициенти
Сериското балансирање заслужува посебно внимание. Тоа може значително да ја зголеми продуктивноста, но само кога се применува на линеарни, вибрациски стабилни објекти. Во такви случаи, коефициентите на влијание добиени на првиот ротор може повторно да се употребат за следните идентични ротори. Меѓутоа, штом ќе се променат крутоста на потпорите, вртежната брзина или состојбата на лежиштето, повторливоста се губи и сериискиот пристап престанува да функционира.
Нелинеарни објекти: кога теоријата се разидува со праксата
Што е нелинеарен објект?
Нелинеарен објект е систем каде што амплитудата на вибрациите не е пропорционална на големината на дебалансот. За разлика од линеарните објекти, каде што односот помеѓу вибрацијата и дебалансната маса е претставен со права линија, кај нелинеарните системи овој однос може да следи сложени траектории.
Во реалниот свет, не сите објекти се однесуваат линеарно. Нелинеарните објекти покажуваат однос помеѓу дебалансот и вибрацијата кој не е директно пропорционален. Ова значи дека коефициентот на влијание не е постојан и може да варира во зависност од неколку фактори, како што се:
- Големина на дебалансот: Зголемувањето на дебалансот може да ја промени крутоста на потпорите на роторот, што доведува до нелинеарни промени во вибрацијата.
- Ротациона брзина: Различни резонантни појави може да се побудат при различни брзини на вртење, што исто така резултира со нелинеарно однесување.
- Присуство на зазори и празнини: Зазорите и празнините во лежиштата и другите споеви може да предизвикаат нагли промени во вибрациите под одредени услови.
- Температура: Промените на температурата може да влијаат на својствата на материјалот и, следствено, на вибрациските карактеристики на објектот.
- Надворешни оптоварувања: Надворешните оптоварувања што дејствуваат на роторот може да ги изменат неговите динамички карактеристики и да доведат до нелинеарно однесување.
Зошто нелинеарните објекти се предизвикувачки?
Нелинеарноста воведува многу променливи во процесот на балансирање. Успешната работа со нелинеарни објекти бара повеќе мерења и посложена анализа. На пример, стандардните методи применливи за линеарните објекти не секогаш даваат точни резултати за нелинеарните системи. Ова налага подлабоко разбирање на физиката на процесот и употреба на специјализирани дијагностички методи.
Знаци на нелинеарност
Нелинеарен објект може да се препознае по следниве знаци:
- Непропорционални промени на вибрациите: Како што се зголемува дебалансот, вибрацијата може да расте побрзо или побавно отколку што се очекува за линеарен објект.
- Фазно поместување на вибрацијата: Фазата на вибрациите може да се менува непредвидливо со промените во дебалансот или брзината на вртење.
- Присуство на хармоници и субхармоници: Спектарот на вибрации може да покаже повисоки хармоници (множители на ротационата фреквенција) и субхармоници (делови од ротационата фреквенција), што укажува на нелинеарни ефекти.
- Хистереза: Амплитудата на вибрациите може да зависи не само од тековната вредност на неурамнотеженоста, туку и од нејзината историја. На пример, кога неурамнотеженоста се зголемува и потоа се намалува назад до почетната вредност, амплитудата на вибрациите можеби нема да се врати на своето првобитно ниво.
Нелинеарноста воведува многу променливи во процесот на балансирање. За успешна работа се потребни повеќе мерења и сложена анализа. На пример, стандардните методи применливи за линеарни објекти не секогаш даваат точни резултати за нелинеарни системи. Ова бара подлабоко разбирање на физиката на процесот и употреба на специјализирани дијагностички методи.
Графички приказ на нелинеарноста
На график на вибрации во однос на неурамнотеженоста, нелинеарноста е очигледна преку отстапувањата од правата линија. Графикот може да содржи прегиби, закривеност, хистерезни јамки и други карактеристики што укажуваат на сложена врска меѓу неурамнотеженоста и вибрациите.
График 2. Нелинеарен објект
50g; 40μm (жолто), 100g; 54.7μm (сино).
Овој објект покажува два сегменти, две прави линии. За неурамнотежености помали од 50 грама, графикот ги одразува својствата на линеарен објект, одржувајќи пропорционалност меѓу неурамнотеженоста во грама и амплитудата на вибрациите во микрони. За неурамнотежености поголеми од 50 грама, растот на амплитудата на вибрациите се забавува.
Примери на нелинеарни објекти
Примери на нелинеарни објекти во контекст на балансирање вклучуваат:
- Ротори со пукнатини: Пукнатините во роторот можат да доведат до нелинеарни промени во крутоста и, како резултат, до нелинеарна врска меѓу вибрациите и неурамнотеженоста.
- Ротори со зазори во лежиштата: Зазорите во лежиштата можат да предизвикаат нагли промени во вибрациите под одредени услови.
- Ротори со нелинеарни еластични елементи: Некои еластични елементи, како што се гумените пригушувачи, може да покажуваат нелинеарни карактеристики, влијаејќи врз динамиката на роторот.
Видови на нелинеарност
1. Мека-крута нелинеарност
Во таквите системи се забележуваат два сегменти: мек и крут. Во мекиот сегмент, однесувањето наликува на линеарност, каде што амплитудата на вибрациите се зголемува пропорционално на масата на неурамнотеженоста. Меѓутоа, по одреден праг (точка на прекршување), системот преминува во крут режим, каде што растот на амплитудата се забавува.
2. Еластична нелинеарност
Промените во крутоста на потпорите или контактите во системот ја прават врската вибрации–неурамнотеженост сложена. На пример, вибрациите можат нагло да се зголемат или намалат при преминување на одредени прагови на оптоварување.
3. Нелинеарност предизвикана од триење
Во системи со значително триење (на пр. во лежиштата), амплитудата на вибрациите може да биде непредвидлива. Триењето може да ги намали вибрациите во еден опсег на брзини, а да ги засили во друг.
Чести причини за нелинеарност
Најчестите причини за нелинеарност се зголемените зазори во лежиштата, абење на лежиштата, суво триење, разлабавени потпори, пукнатини во конструкцијата и работа во близина на резонантни фреквенции. Честопати, објектот покажува т.н. меко–тврда нелинеарност. При мали нивоа на дебаланс системот се однесува речиси линеарно, но како што се зголемува вибрацијата, се вклучуваат покрутите елементи на потпорите или куќиштето. Во такви случаи, балансирањето е можно само во тесен работен опсег и не дава стабилни долгорочни резултати.
Нестабилност на вибрации
Друг сериозен проблем е нестабилноста на вибрацијата. Дури и формално линеарен објект може да покаже промени во амплитудата и фазата со текот на времето. Ова е предизвикано од термички ефекти, промени во вискозноста на мазивото, термичко ширење и нестабилно триење во потпорите. Како резултат на тоа, мерења направени со разлика од само неколку минути може да дадат различни вектори на вибрација. Под овие услови, смисленото споредување на мерењата станува невозможно, а пресметката за балансирање ја губи веродостојноста.
Балансирање близу резонанција
Балансирањето во близина на резонанца е особено проблематично. Кога вртежната фреквенција се совпаѓа со, или е блиску до, сопствената фреквенција на системот, дури и мал дебаланс предизвикува нагло зголемување на вибрацијата. Фазата на вибрацијата станува исклучително чувствителна на мали варијации во брзината. Објектот всушност влегува во нелинеарен режим, а балансирањето во оваа зона го губи физичкото значење. Во такви случаи, работната брзина или механичката конструкција мора да се променат пред да може да се разгледува балансирање.
Високи вибрации по „успешно“ балансирање
Во практика, вообичаено е да се сретнат ситуации каде, по формално успешна процедура на балансирање, вкупното ниво на вибрација останува високо. Ова не укажува на грешка на инструментот или на операторот. Балансирањето го отстранува само масениот дебаланс. Ако вибрацијата е предизвикана од дефекти на темелот, разлабавени завртки, неосовиненост или резонанца, коригирачките тегчиња нема да го решат проблемот. Во овие случаи, анализата на просторната распределба на вибрацијата по машината и нејзиниот темел помага да се идентификува вистинската причина.
Балансирање на нелинеарни објекти: сложена задача со неконвенционални решенија
Балансирањето на нелинеарни објекти е предизвикувачка задача што бара специјализирани методи и пристапи. Стандардниот метод на пробна маса, развиен за линеарни објекти, може да даде погрешни резултати или да биде целосно неприменлив.
Методи за балансирање на нелинеарни објекти
- Балансирање чекор по чекор: Овој метод вклучува постепено намалување на дебалансот со поставување на коригирачки тегчиња во секоја фаза. По секоја фаза, се вршат мерења на вибрацијата и се одредува ново коригирачко тегче врз основа на моменталната состојба на објектот. Овој пристап ги зема предвид промените во коефициентот на влијание во текот на процесот на балансирање.
- Балансирање при повеќе брзини: Овој метод се справува со ефектите од резонантните феномени при различни ротациони брзини. Балансирањето се врши при неколку брзини близу резонанца, овозможувајќи поеднакво намалување на вибрациите низ целиот работен опсег на брзини.
- Користење на математички модели: За сложени нелинеарни објекти, можат да се применат математички модели што ја опишуваат динамиката на роторот, земајќи ги предвид нелинеарните ефекти. Овие модели помагаат да се предвиди однесувањето на објектот под различни услови и да се одредат оптималните параметри за балансирање.
Искуството и интуицијата на специјалистот играат клучна улога во балансирањето на нелинеарни објекти. Искусен балансер може да ги препознае знаците на нелинеарност, да избере соодветен метод и да го прилагоди на конкретната ситуација. Анализата на спектрите на вибрација, набљудувањето на промените на вибрацијата како што се менуваат работните параметри на објектот и земањето предвид на конструктивните карактеристики на роторот, сето тоа помага при донесувањето вистински одлуки и постигнувањето на саканите резултати.
Како да се балансираат нелинеарни објекти со помош на алатка наменета за линеарни објекти
Ова е добро прашање. Мојот личен метод за балансирање на такви објекти започнува со поправка на механизмот: замена на лежиштата, заварување на пукнатините, затегнување на завртките, проверка на анкерите или вибрационите изолатори и потврдување дека роторот не се трие со неподвижните структурни елементи.
Потоа ги идентификувам резонантните фреквенции, бидејќи е невозможно да се балансира ротор при брзини блиски до резонанца. За таа цел, го користам ударниот метод за одредување на резонанца или график на слободното застанување на роторот.
Потоа, ја одредувам положбата на сензорот на механизмот: вертикална, хоризонтална или под агол.
По пробните вртења, уредот ги покажува аголот и тежината на корективните товари. Ја преполовувам тежината на корективниот товар, но ги користам аглите предложени од уредот за поставување на роторот. Ако резидуалната вибрација по корекцијата сè уште го надминува дозволеното ниво, извршувам уште едно вртење на роторот. Природно, ова одзема повеќе време, но резултатите понекогаш се инспиративни.
Уметноста и науката на балансирање на ротирачка опрема
Балансирањето на ротирачка опрема е сложен процес што комбинира елементи на наука и уметност. За линеарни објекти, балансирањето вклучува релативно едноставни пресметки и стандардни методи. Меѓутоа, работата со нелинеарни објекти бара длабоко разбирање на динамиката на роторот, способност за анализа на вибрационите сигнали и вештина за избор на најефикасните стратегии за балансирање.
Искуството, интуицијата и постојаното усовршување на вештините се тоа што го прави балансерот вистински мајстор на својот занает. На крајот на краиштата, квалитетот на балансирањето не само што ја одредува ефикасноста и сигурноста на работата на опремата, туку и ја обезбедува безбедноста на луѓето.
Повторливост на мерењето
Проблемите со мерењето исто така играат голема улога. Неправилното поставување на вибрациските сензори, промените во мерните точки или неправилната ориентација на сензорот директно влијаат и на амплитудата и на фазата. За балансирање, не е доволно само да се измери вибрацијата; повторливоста и стабилноста на мерењата се критични. Затоа, во практичната работа, местата на монтирање на сензорите и нивните ориентации мора строго да се контролираат.
Практичен пристап за нелинеарни објекти
Балансирањето на нелинеарен објект секогаш започнува не со поставување на пробно тегче, туку со проценување на однесувањето на вибрацијата. Ако амплитудата и фазата јасно се поместуваат со текот на времето, се менуваат од едно пуштање до друго или нагло реагираат на мали варијации во брзината, првата задача е да се постигне најстабилниот можен работен режим. Без ова, секоја пресметка ќе биде случајна.
Првиот практичен чекор е избирањето на правилната брзина. Нелинеарните објекти се исклучително чувствителни на резонанца, па балансирањето мора да се изведува при брзина што е колку што е можно подалеку од сопствените фреквенции. Ова честопати значи движење под или над вообичаениот работен опсег. Дури и ако вибрацијата при оваа брзина е повисока, но стабилна, тоа е подобро од балансирање во резонантна зона.
Потоа, важно е да се минимизираат сите извори на дополнителна нелинеарност. Пред балансирањето, треба да се проверат и затегнат сите завртки, да се отстранат зазорите колку што е можно повеќе и да се проверат потпорите и лежишните склопови за разлабавеност. Балансирањето не ги компензира зазорите или триењето, но може да биде можно ако овие фактори се доведат во стабилна состојба.
Кога се работи со нелинеарен објект, не треба по навика да се користат мали пробни тегчиња. Премногу малото пробно тегче честопати не успева да го премести системот во повторлива област, а промената на вибрацијата станува споредлива со шумот од нестабилноста. Пробното тегче мора да биде доволно големо за да предизвика јасна и репродуцибилна промена на векторот на вибрација, но не толку големо што ќе го натера објектот во различен работен режим.
Мерењата треба да се изведуваат брзо и под идентични услови. Колку помалку време поминува меѓу мерењата, толку е поголема веројатноста дека динамичките параметри на системот остануваат непроменети. Препорачливо е да се извршат неколку контролни пуштања без менување на конфигурацијата за да се потврди дека објектот се однесува конзистентно.
Многу е важно да се фиксираат местата на монтирање на вибрациските сензори и нивната ориентација. За нелинеарни објекти, дури и мало поместување на сензорот може да предизвика забележливи промени во фазата и амплитудата, кои може погрешно да се протолкуваат како ефект на пробното тегче.
Во пресметките, вниманието треба да се насочи не кон точното нумеричко совпаѓање, туку кон трендовите. Ако вибрацијата постојано се намалува со последователните корекции, тоа укажува дека балансирањето се движи во вистинската насока, дури и ако коефициентите на влијание формално не конвергираат.
Не се препорачува чување и повторно користење на коефициентите на влијание за нелинеарни објекти. Дури и ако еден циклус на балансирање е успешен, за време на следното пуштање објектот може да влезе во различен режим и претходните коефициенти повеќе нема да важат.
Треба да се има предвид дека балансирањето на нелинеарен објект честопати е компромис. Целта не е да се постигне најниска можна вибрација, туку машината да се доведе во стабилна и повторлива состојба со прифатливо ниво на вибрации. Во многу случаи, ова е привремено решение сè додека не се поправат лежиштата, не се обноват потпорите или не се модифицира структурата.
Главниот практичен принцип е прво да се стабилизира објектот, потоа да се балансира и дури потоа да се оцени резултатот. Ако не може да се постигне стабилизација, балансирањето треба да се смета за помошна мерка, а не за конечно решение.
Техника на намалено коригирачко тегче
Во практиката, при балансирање на нелинеарни објекти, честопати се покажува како ефикасна уште една важна техника. Ако инструментот пресметува корекциско тегче со стандарден алгоритам, поставувањето на целото пресметано тегче честопати ја влошува ситуацијата: вибрациите може да се зголемат, фазата може да скокне, а објектот може да премине во друг работен режим.
Во такви случаи, добро функционира поставувањето на намалено корекциско тегче — два или понекогаш дури три пати помало од вредноста пресметана од инструментот. Ова помага да се избегне „исфрлањето“ на системот од условно линеарната област во друг нелинеарен режим. Всушност, корекцијата се применува нежно, со мал чекор, без да предизвика нагла промена во динамичките параметри на објектот.
По поставувањето на намаленото тегче, мора да се изврши контролно пуштање и да се оцени трендот на вибрациите. Ако амплитудата постојано опаѓа, а фазата останува релативно стабилна, корекцијата може да се повтори со истиот пристап, постепено приближувајќи се до минималното достижно ниво на вибрации. Овој метод чекор-по-чекор честопати е поверодостоен од поставувањето на целото пресметано корекциско тегче наеднаш.
Оваа техника е особено ефикасна за објекти со зазори, суво триење и меки–тврди потпори, каде што целосната пресметана корекција веднаш го исфрла системот од условно линеарната зона. Користењето намалени корекциски маси му овозможува на објектот да остане во најстабилниот работен режим и овозможува да се постигне практичен резултат дури и таму каде што балансирањето формално се смета за невозможно.
Важно е да се разбере дека ова не е „грешка на инструментот“, туку последица на физиката на нелинеарните системи. Инструментот правилно пресметува за линеарен модел, додека инженерот во практиката го приспособува резултатот кон реалното однесување на механичкиот систем.
Завршен принцип
Во крајна линија, успешното балансирање не се сведува само на пресметување на тегче и агол. Тоа бара разбирање на динамичкото однесување на објектот, неговата линеарност, стабилноста на вибрациите и оддалеченоста од резонантните услови. Balanset-1A ги обезбедува сите потребни алатки за мерење, анализа и пресметка, но конечниот резултат секогаш го определува механичката состојба на самиот систем. Тоа е она што го разликува формалниот пристап од реалната инженерска практика во вибродијагностиката и балансирањето на ротори.
Прашања & одговори
Ова е знак за нелинеарен објект. Кај линеарен објект, амплитудата на вибрациите е пропорционална на количината дебаланс, а фазата се менува за истиот агол како и аголната положба на тегчето. Кога овие услови се нарушени, коефициентот на влијание веќе не е константен и стандардниот алгоритам за балансирање почнува да произведува грешки. Типични причини се зазорите во лежиштата, олабавените потпори, триењето и работата во близина на резонанца.
Линеарен објект е роторски систем во кој, при иста ротациона брзина, амплитудата на вибрациите е директно пропорционална на големината на дебалансот, а фазата на вибрациите строго ја следи аголната положба на небалансираната маса. За такви објекти, коефициентот на влијание е константен и не зависи од масата на пробното тегче.
Нелинеарен објект е систем во кој е нарушена пропорционалноста помеѓу вибрациите и дебалансот и/или константноста на фазниот однос. Амплитудата и фазата на вибрациите почнуваат да зависат од масата на пробното тегче. Најчесто ова е поврзано со зазори во лежиштата, абење, суво триење, меки–тврди потпори или вклучување на поцврсти структурни елементи.
Да, но резултатот е нестабилен и зависи од работниот режим. Балансирањето е можно само во ограничен опсег каде што објектот се однесува условно линеарно. Надвор од овој опсег, коефициентите на влијание се менуваат и се губи повторливоста на резултатот.
Коефициентот на влијание е мерка за чувствителноста на вибрациите на промените во дебалансот. Тој покажува колку ќе се промени векторот на вибрациите кога познато пробно тегче ќе се постави во дадена рамнина при дадена брзина.
Коефициентот на влијание е нестабилен ако објектот е нелинеарен, ако вибрациите се нестабилни со текот на времето, или ако се присутни резонанца, термичко загревање, олабавени прицврстувачи или променливи услови на триење. Во такви случаи, повторените пуштања даваат различни вредности на амплитудата и фазата.
Зачуваните коефициенти на влијание може да се користат само за идентични ротори што работат со иста брзина, при исти услови на монтажа и иста крутост на потпорите. Објектот мора да биде линеарен и стабилен во поглед на вибрациите. Дури и мала промена во условите ги прави старите коефициенти неверодостојни.
При загревање, се менуваат зазорите во лежиштата, крутоста на потпорите, вискозноста на лубрикантот и нивото на триење. Ова ги менува динамичките параметри на системот и, како резултат, ги менува амплитудата и фазата на вибрациите.
Нестабилноста на вибрациите е промена на амплитудата и/или фазата со текот на времето при константна ротациона брзина. Балансирањето се потпира на споредување на векторите на вибрациите, па кога вибрациите се нестабилни, споредбата го губи значењето и пресметката станува неверодостојна.
Постојат вродена структурна нестабилност, бавна „ползечка“ нестабилност, варијација од пуштање до пуштање, нестабилност поврзана со загревањето и нестабилност поврзана со резонанца при работа во близина на сопствените фреквенции.
Во зоната на резонанца, дури и мал дебаланс предизвикува нагло зголемување на вибрациите, а фазата станува исклучително чувствителна на мали промени. Под овие услови, објектот станува нелинеарен и резултатите од балансирањето го губат физичкото значење.
Типични знаци се нагло зголемување на вибрациите при мали промени во брзината, нестабилна фаза, широки испакнатини во спектарот и висока чувствителност на вибрациите на мали варијации во вртежите. Максимум на вибрации честопати се забележува при забрзување или успорување.
Високите вибрации може да бидат предизвикани од резонанца, олабавени конструкции, дефекти на темелот или проблеми со лежиштата. Во такви случаи, балансирањето нема да ја отстрани причината за вибрациите.
Поместувањето на вибрации ја карактеризира амплитудата на движењето, брзината на вибрации ја карактеризира брзината на тоа движење, а забрзувањето на вибрации го карактеризира забрзувањето. Овие величини се меѓусебно поврзани, но секоја е подобра за откривање на одредени типови дефекти и фреквентни опсези.
Брзината на вибрации го одразува енергетското ниво на вибрациите во широк фреквентен опсег и е погодна за проценка на општата состојба на машините според ISO стандардите.
Точна конверзија е возможна само за едночестотна хармонична вибрација. За сложени вибрациски спектри, ваквите конверзии даваат само приближни резултати.
Можни причини се резонанца, дефекти на темелот, олабавени спојни елементи, истрошеност на лежиштата, несоосност или нелинеарност на објектот. Балансирањето го отстранува само дебалансот, не и другите дефекти.
Ако не се откриени механички дефекти и вибрациите не се намалуваат по балансирањето, потребно е да се анализира распределбата на вибрациите по машината и темелот. Типични знаци се високите вибрации на куќиштето и основата, и фазните поместувања меѓу мерните точки.
Неправилната монтажа на сензорот ги искривува амплитудата и фазата, ја намалува повторливоста на мерењата и може да доведе до погрешни дијагностички заклучоци и грешни резултати од балансирањето.
Вибрациите се распределуваат нерамномерно низ целата конструкција. Крутоста, масите и формите на осцилирање се разликуваат, така што амплитудата и фазата можат значително да варираат од точка до точка.
По правило, не. Истрошеноста и зголемените зазори го прават објектот нелинеарен. Балансирањето станува нестабилно и не дава долготраен резултат. Исклучоци се можни само при проектни зазори и стабилни услови.
Пуштањето создава високи динамички оптоварувања. Ако конструкцијата е олабавена, релативните позиции на елементите се менуваат по секое пуштање, што доведува до промени во вибрациските параметри.
Сериското балансирање е можно за идентични ротори монтирани под идентични услови, со стабилност на вибрациите и отсуство на резонанца. Во тој случај, коефициентите на влијание од првиот ротор може да се применат на следните.
Ова обично се должи на промени во крутоста на потпорите, разлики во склопувањето, промени во брзината на вртење или премин на објектот во нелинеарен работен режим.
Намалување на вибрациите на стабилно ниво со зачувување на повторливоста на амплитудата и фазата од пуштање до пуштање, и отсуство на знаци на резонанца или нелинеарност.
0 Comments