Разбирање на небалансот (небалансираност) кај ротирачки машини
Дебаланс — се користи наизменично со дебаланс — е состојбата во која ротор‘s центарот на маса не се совпаѓа со неговата оска на ротација. Масата е распределена нерамномерно околу вратилото, па кога роторот се врти, поместената маса создава резултантна центрифугална сила што го влече роторот подалеку од неговиот центар и ја тера целата машина да вибрира. Ова поместување на центарот на маса од геометрискиот центар е роторскиот ексцентричност, а вибрациите што ги предизвикува го прават дебалансот најчестиот поединечен дефект кај ротирачките машини — и обично првиот што го проверува дијагностичарот.
1. Дефиниција: Што ја предизвикува силата
Нарушувачката сила е центрифугална: F = m·r·ω², каде што m·r е дебалансот (поместената маса помножена со нејзиниот радиус), а ω е аголната брзина. Веднаш следат две последици. Прво, силата ротира заедно со вратилото, па притиска на лежиштата еднаш во секој вртеж. Второ, таа расте со квадрат на брзината — ротор што изгледа сосема добро кога рачно се врти бавно, може да стане разурнувачки при полни вртежи во минута (RPM), поради што квалитет на балансирање барањата нагло се пооструваат како што расте работната брзина. Дебалансот се изразува како маса помножена со радиус, вообичаено во грам-милиметри (g·mm), бидејќи и колку маса е поместена од центарот и колку далеку се наоѓа од оската ја определуваат силата.
2. Дијагностицирање на дебаланс: Класичниот потпис
Дебалансот е релативно едноставен за препознавање бидејќи неговиот вибрации потпис е толку постојан — главна причина зошто е природна почетна точка во анализа на вибрации:
- Фреквенција: вибрациите се наоѓаат точно на 1× од ротационата брзина ( работна брзина). Забрзајте ја или забавете ја машината и врвот совршено го следи.
- Насока: енергијата е претежно радијален — хоризонтална и вертикална — со вообичаено малку аксијално (потисни) вибрации.
- Амплитуда: пропорционална на квадратот од ротационата брзина, така што двојно зголемување на брзината приближно четирикратно ја зголемува силата на дебаланс и добиените вибрации.
- Фаза: 1× фаза отчитувањето е стабилно и повторливо, што овозможува тешкото место да се лоцира.
Бидејќи доминантен врв на 1× може да произлезе и од неосовиненост, свиткано вратило или резонанца, внимателен аналитичар го потврдува дебалансот според неговиот целосен образец: висок 1×, низок хармоници, претежно радијална енергија и стабилна фаза. Голема компонента на 2×, напротив, ја насочува дијагнозата кон несоосност или механичко разлабавување.
3. Трите типа на дебаланс
Статички дебаланс
Наречен и “силов дебаланс”, ова е наједноставниот тип, каде што масата е поместена во една единствена рамнина — замислете едно тешко место на тенок диск. Тој е “статички” бидејќи се открива во мирување: балансиран на ножести потпори без триење, роторот се тркала додека тешкото место не се спушти надолу. Единствен тег поставен 180° спроти тешкото место го коригира, што е доменот на балансирање во една рамнина.
Спрежен дебаланс
Две еднакви тешки места на спротивните краеви на роторот, оддалечени 180°, се поништуваат како резултантна сила, но образуваат спрежна — нишачки момент што го извива роторот од крај до крај. Таков ротор е статички балансиран (нема да се тркала на ножести потпори), но силно вибрира при работа, и потребни се два корекциски тега во две одделни рамнини за да се поништи моментот.
Динамички дебаланс
Состојбата што се среќава кај речиси сите реални машини, динамичкиот дебаланс ги комбинира статичките и спрежните ефекти. Неговата корекција бара промени на масата во најмалку две рамнини по должината на роторот — динамичко (двораминско) балансирање. Кога статичката и спрежната компонента ќе се совпаднат аголно, посебниот случај се нарекува квазистатички дебаланс.
4. Чести причини
Дебалансот може да постои уште од производството или да се развие во текот на работата. Честите извори вклучуваат:
- Производствени несовршености: порозност во леаните делови, нерамномерна густина на материјалот и толеранции при машинската обработка.
- Грешки при склопување: погрешно вградени компоненти, нерамномерно затегнати завртки или неправилно порамнети клинови.
- Абење и трошење: нерамномерна ерозија, корозија или абење на лопатките на вентилаторите и на пумпните работни кола.
- Наталожување материјал: нечистотија, прашина или производ што се насобира на роторите на вентилаторите, дувалките и центрифугите.
- Откажување на компонента: исфрлен балансен тег или скршена лопатка веднаш создава сериозен дебаланс.
5. Зошто е критично да се коригира дебалансот
Оставањето машина да работи со значителен дебаланс постојано ѝ штети, бидејќи цикличната сила ја оптоварува конструкцијата при секој вртеж:
- Предвремено откажување на лежиштата: лежиштата се изложени на високи динамички оптоварувања и брзо се абат.
- Замор и пукнатини: повторуваниот напон насобира замор оштетувања во валот, темелот и околните делови.
- Намалена ефикасност: енергијата истекува како вибрации и топлина наместо во корисен излез.
- Безбедносни ризици: во екстремни случаи, сериозниот дебаланс може да доведе до катастрофален дефект.
6. Коригирање на дебалансот на терен
Дебалансот се отстранува со систематска балансирање процедура — една од најефективните поединечни чекори за подобрување на доверливоста на машините. Целта не е нулти дебаланс, туку мал, дефиниран заостанат дебаланс во рамките на толеранцијата. Прифатените граници произлегуваат од G-степен системот на ISO 21940-11 (кој го апсорбираше постариот ISO 1940-1); добиените вибрации потоа се оценуваат според границите на сериозност во ISO 20816 (современиот наследник на ISO 10816). Бесплатен Калкулатор за преостанат дебаланс (ISO 21940-11) го претвора избраниот степен и работната брзина во дозволените g·mm по рамнина.
На склопена машина работата се изведува на самото место наместо на машина за балансирање. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ја мери амплитудата и фазата на 1×, го изведува роторскиот коефициенти на влијание од пробен тег, и ја пресметува масата и аголот на секој корекциска тежина за едно- или дворамнинско балансирање на терен. Бидејќи работи во сопствените лежишта на машината при работна брзина, истовремено го коригира дебалансот и потврдува дека остатокот е во рамките на избраниот ISO степен.
