Разбирање на машината за балансирање
A машина за балансирање (исто така наречена работилнички балансер) е наменски инструмент што ја мери дебаланс во ротор откако тој ротор ќе биде отстранет од својата матична машина. Го врти роторот во калибриран потпирачки систем, ја мери добиената вибрации или сила, и од тие отчитувања ги пресметува големината и аголната положба на неурамнотеженоста во секоја корекциска рамнина — така што операторот може да дупчи, бруси или да додаде тег токму таму каде што е потребно. Машините за балансирање се столбот на производството на ротори и на високопрецизните поправки, каде што компонентата мора да биде сертифицирана дека е избалансирана пред повторно да влезе во употреба.
1. Дефиниција: Што е машина за балансирање?
Во својата суштина, машината за балансирање е контролиран експеримент во центрифугална сила. Кога неизбалансиран ротор се врти, неговата тешка точка создава ротирачка сила пропорционална на резидуалната ексцентричност на масата и на квадратот на брзината. Машината го врти роторот со постојана, позната брзина, ја регистрира силата или движењето еднаш по вртеж што ги создава оваа тешка точка, и од нив ги пресметува износот на коригирачката маса и аголот под кој треба да се нанесе. Бидејќи роторот е монтиран на сопствените прецизни потпори на машината, а не на неговите работни лежишта, мерењето го изолира роторот како компонента — ослободен од влијанијата на спојката, темелот и склопувањето.
Токму овој фокус на ниво на компонента е причината зошто работилничкото балансирање постигнува толку прецизни резултати. Ново турбинско коло, пумпно работно коло, арматура на електромотор или вретено на алатна машина вообичаено се балансира на машина до строга степен на квалитет на балансирање пред склопувањето, давајќи чиста, повторлива појдовна точка што теренската корекција сама по себе не може да ја гарантира.
2. Клучни компоненти на машината за балансирање
Типична хоризонтална машина за балансирање е изградена од мал број добро дефинирани потсистеми, од кои секој придонесува за точноста на мерењето:
- Постоље / основа: цврста, тешка основа што обезбедува стабилност и спречува надворешните вибрации од подот да го нарушат отчитувањето. Масата и крутоста тука директно ја ограничуваат најмалата неурамнотеженост што машината може да ја детектира.
- Потпирачки систем (постаменти): две потпори — понекогаш нарекувани постоља на лежишта — што ги носат ракавците на роторот. Тие се намерно крути во една насока и податливи во насоката на мерење, така што роторот е слободен да се движи само таму каде што сензорите можат да го отчитаат.
- Сензори: претворувачи монтирани на потпирачкиот систем — вообичаено акцелерометри, претворувачи на брзина, или силомерни ќелии — што го претвораат одговорот на неурамнотеженоста во електричен сигнал.
- Погонски систем: електричен мотор со ремен, челен погон или воздушен погон што го доведува роторот до постојана, контролирана брзина на балансирање.
- Сензор за ротациска референца: обично фотоќелија што чита трака од рефлектирачка лента, или сонда за близина на жлеб за клин. Неговиот импулс еднаш по вртеж — истата улога што еден тахометар ја игра во теренската работа — го утврдува фаза агол, кажувајќи ѝ на машината каде што се наоѓа тешката точка.
- Инструментација: микропроцесорска конзола што ги филтрира сигналите од сензорите при работна брзина, ја применува коефициенти на влијание, и ги прикажува износот и аголот на неурамнотеженоста за секоја рамнина.
3. Машини со тврди наспроти машини со меки лежишта
Машините за балансирање се класифицираат според тоа како се однесува нивниот потпирачки систем во однос на брзината на балансирање — а разликата определува како тие се калибрираат и што мерат.
а) Машина за балансирање со тврди лежишта
Потпирачкиот систем е многу крут и машината ја мери сила создадена од неурамнотеженоста. Природната фреквенција на системот ротор–потпирачки систем се наоѓа значително над брзината на балансирање, така што роторот се врти далеку под резонанца и отчитувањето е стабилно. Одлучувачката предност е трајна калибрација: штом операторот ги внесе димензиите на роторот и позициите на лежиштата, машината директно ја отчитува точната неурамнотеженост, без пробно вртење за секој нов дел. Оваа брзина и разноврсност ги прават машините со тврди лежишта стандарден избор во современите индустриски работилници за балансирање.
б) Машина за балансирање со меки лежишта
Потпирачкиот систем е многу флексибилен и машината го мери поместување (вибрација). Овде природната фреквенција на системот се наоѓа значително подолу брзината на балансирање, така што роторот се врти над резонанцијата. Овие машини се исклучително чувствителни — многу погодни за многу мали или лесни ротори — но бараат калибрационо вртење со познат пробен тег за секој тип ротор, бидејќи односот меѓу поместувањето и неурамнотеженоста зависи од конкретниот ротор и поставеноста. Компромисот е чувствителност за сметка на времето за поставување.
4. Машина за балансирање наспроти теренско балансирање
Работилничкото балансирање и балансирање на терен одговараат на две различни прашања, а добро водена програма за доверливост ги користи двете.
- Машина за балансирање (работилничко балансирање): роторот се отстранува и се балансира како поединечна компонента. Ова обезбедува многу висока прецизност и е идеално за нови или обновени ротори, потврдувајќи дека самиот дел исполнува строга толеранција пред воопшто да влезе во употреба.
- Балансирање на терен: роторот се балансира додека е монтиран во сопствените лежишта под сопствените работни услови. Ова го коригира целиот роторски склоп — вклучувајќи клинови, спојки, главчини на вентилатори и работни ефекти — и ја отстранува неурамнотеженоста на машините што се веќе во употреба без големо расклопување.
Двете се комплементарни. Роторот обично се балансира во работилница при производство или поправка, а потоа му се дава завршно фино балансирање на терен за да ги апсорбира влијанијата од склопувањето и работата. Кај склопена машина, тој теренски чекор воопшто не бара наменска машина: преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ја мери амплитудата и фазата на 1× во сопствените лежишта на машината, ги пресметува коефициентите на влијание, и ја верификува завршната заостанат дебаланс според избраната ISO класа — со што практично го изведува истото мерење што го прави работилничкиот балансер, но на роторот како што навистина се врти.
5. Стандарди и прифаќање
Неурамнотеженоста што ја пријавува машината се оценува според граница на прифаќање изведена од ISO 21940-11 (современиот наследник на одамна познатиот ISO 1940-1), кој ги дефинира класи на квалитет на балансирање — G6.3, G2.5, G1.0 и така натаму — што го определуваат дозволениот преостанат дебаланс за дадена маса на ротор и работна брзина. Самите машини се опишуваат и оценуваат според ISO 21940-21, кој опфаќа како се проверуваат точноста на машината за балансирање и минималниот остварлив преостанат дебаланс. Преведувањето на класата во дозволена вредност во грам-милиметри, и нејзината поделба меѓу две рамнини, е брзо со Калкулатор за преостанат дебаланс (ISO 21940-11), додека Калкулатор за чувствителност на машина за балансирање помага да се потврди дека машината навистина може да го разреши дебалансот што го бара строгата класа.
