Pengimbangan rotor: ketidakseimbangan statik dan dinamik, resonans dan prosedur praktikal
Panduan ini menerangkan pengimbangan rotor untuk rotor tegar: maksud "ketidakseimbangan", bagaimana ketidakseimbangan statik dan dinamik berbeza, mengapa resonans dan ketaklinearan boleh menghalang hasil yang berkualiti dan bagaimana pengimbangan biasanya dilakukan dalam satu atau dua satah pembetulan.
Kandungan
- Apakah itu rotor dan apakah yang diperbetulkan oleh pengimbangan?
- Jenis-jenis rotor dan jenis ketidakseimbangan
- Getaran mekanisme: apa yang boleh dan tidak boleh disingkirkan oleh pengimbangan
- Resonans: faktor yang menghalang pengimbangan
- Model linear vs. tak linear: apabila pengiraan berhenti berfungsi
- Peranti pengimbangan dan mesin pengimbangan
- Mengimbangi rotor tegar (nota praktikal)
- Cara pengimbangan dinamik dilakukan (kaedah tiga larian)
- Kriteria untuk menilai kualiti pengimbangan
- Piawaian dan rujukan
- Soalan Lazim
Apakah itu rotor dan apakah yang diperbetulkan oleh pengimbangan?
Rotor ialah suatu badan yang berputar di sekitar suatu paksi dan dipegang oleh permukaan galasnya dalam penyokong. Permukaan galas rotor memindahkan beban ke penyokong melalui galas gelinding atau galas gelincir. Permukaan galas ialah permukaan trunnion atau permukaan yang menggantikannya.
Dalam rotor yang seimbang sempurna, jisimnya diagihkan secara simetri mengelilingi paksi putaran, iaitu, mana-mana elemen rotor boleh dipadankan dengan elemen lain yang terletak secara simetri mengelilingi paksi putaran. Dalam rotor yang seimbang, daya emparan yang bertindak pada mana-mana elemen rotor diseimbangkan oleh daya emparan yang bertindak pada elemen simetri tersebut. Contohnya, daya emparan F1 dan F2, yang sama magnitud dan bertentangan arah, bertindak pada elemen 1 dan 2 (ditanda hijau dalam Rajah 1). Ini adalah benar untuk semua elemen rotor simetri, dan dengan itu jumlah daya emparan yang bertindak pada rotor ialah 0 dan rotor seimbang.
Tetapi jika simetri rotor terganggu (elemen tidak simetri ditandakan dengan warna merah pada Rajah 1), maka daya sentrifugal tidak seimbang F3 bertindak ke atas rotor. Semasa berputar, daya ini mengubah arah mengikut putaran rotor. Beban dinamik yang terhasil daripada daya ini disalurkan ke galas, menyebabkan keausan dan kerosakan yang dipercepatkan.
Selain itu, di bawah pengaruh daya arah yang berubah-ubah ini, terdapat deformasi kitaran pada penyokong dan asas yang menahan rotor, iaitu getaran. Untuk menghapuskan ketidakseimbangan rotor dan getaran yang menyertainya, jisim penyeimbang perlu dipasang bagi memulihkan simetri rotor.
Penyeimbangan rotor ialah operasi untuk membetulkan ketidakseimbangan dengan menambah jisim penyimbang.
Tugas penyeimbangan ialah mencari saiz dan kedudukan (sudut) satu atau lebih jisim penyeimbang.
Jenis-jenis rotor dan jenis ketidakseimbangan
Dengan mengambil kira kekuatan bahan rotor dan magnitud daya emparan yang bertindak ke atasnya, rotor boleh dibahagikan kepada dua jenis - rotor tegar dan rotor fleksibel.
Rotor kaku mengalami deformasi yang tidak ketara di bawah tindakan daya sentrifugal pada mod operasi, dan pengaruh deformasi ini dalam pengiraan boleh diabaikan.
Deformasi rotor fleksibel tidak lagi boleh diabaikan. Deformasi rotor fleksibel merumitkan penyelesaian masalah pengimbangan dan memerlukan aplikasi model matematik lain berbanding masalah pengimbangan rotor tegar. Perlu diingatkan bahawa rotor yang sama pada kelajuan rendah boleh bertindak sebagai tegar, dan pada kelajuan tinggi - sebagai fleksibel. Berikutnya, kita hanya akan mempertimbangkan pengimbangan rotor tegar.
Bergantung pada taburan jisim tidak seimbang di sepanjang panjang rotor, dua jenis ketidakseimbangan boleh dibezakan - statik dan dinamik (momen). Sehubungan itu, pengimbangan rotor statik dan dinamik dirujuk. Ketidakseimbangan rotor statik berlaku tanpa putaran rotor, iaitu dalam statik, apabila rotor diterbalikkan oleh graviti dengan "titik beratnya" ke bawah. Satu contoh rotor dengan ketidakseimbangan statik ditunjukkan dalam Rajah 2.
Ketidakseimbangan dinamik hanya berlaku apabila rotor berputar.
Contoh rotor dengan ketidakseimbangan dinamik ditunjukkan dalam Rajah 3.
Dalam kes ini, jisim yang sama M1 dan M2 yang tidak seimbang berada dalam satah yang berbeza - di tempat yang berbeza di sepanjang rotor. Dalam kedudukan statik, iaitu apabila rotor tidak berputar, hanya graviti yang bertindak pada rotor dan jisim-jisim tersebut mengimbangi antara satu sama lain. Dalam dinamik, apabila rotor berputar, daya emparan Fc1 dan Fc2 mula bertindak pada jisim M1 dan M2. Daya-daya ini sama magnitudnya dan bertentangan arahnya. Walau bagaimanapun, memandangkan ia dikenakan pada tempat yang berbeza di sepanjang aci dan tidak berada pada garis yang sama, daya-daya ini tidak mengimbangi antara satu sama lain. Daya Fc1 dan Fc2 menghasilkan tork yang dikenakan pada rotor. Oleh itu, ketidakseimbangan ini juga dipanggil ketidakseimbangan momen. Sehubungan itu, daya emparan yang tidak terkompensasi bertindak pada kedudukan galas, yang boleh melebihi nilai yang dikira dan mengurangkan hayat perkhidmatan galas.
Oleh kerana jenis ketidakseimbangan ini hanya berlaku secara dinamik semasa putaran rotor, ia dipanggil ketidakseimbangan dinamik. Ia tidak boleh dibetulkan dalam keadaan statik dengan mengimbangi "atas pisau" atau kaedah yang serupa. Untuk menghapuskan ketidakseimbangan dinamik, dua pemberat pampasan mesti dipasang, yang menghasilkan momen yang sama magnitud dan bertentangan arah dengan momen yang timbul daripada jisim M1 dan M2. Jisim pampasan tidak perlu ditetapkan bertentangan dan sama magnitud dengan jisim M1 dan M2. Perkara utama ialah ia menghasilkan momen yang mengimbangi sepenuhnya momen ketidakseimbangan.
Secara amnya, jisim M1 dan M2 mungkin tidak sama antara satu sama lain, jadi akan terdapat gabungan ketidakseimbangan statik dan dinamik. Secara teorinya, terbukti bahawa bagi rotor tegar, dua pemberat yang dijarakkan di sepanjang rotor adalah perlu dan mencukupi untuk menghapuskan ketidakseimbangannya. Pemberat ini akan mengimbangi kedua-dua tork yang terhasil daripada ketidakseimbangan dinamik dan daya emparan yang terhasil daripada asimetri jisim relatif kepada paksi rotor (ketidakseimbangan statik). Biasanya, ketidakseimbangan dinamik adalah ciri-ciri rotor yang panjang, seperti aci, dan ketidakseimbangan statik adalah ciri-ciri rotor yang sempit. Walau bagaimanapun, jika rotor yang sempit condong relatif kepada paksi, atau berubah bentuk ("rajah lapan"), maka ketidakseimbangan dinamik akan sukar dihapuskan (lihat Rajah 4), kerana dalam kes ini, sukar untuk memasang pemberat pembetulan yang mencipta momen pampasan yang diperlukan.
Gaya F1 dan F2 tidak terletak pada satu garisan dan tidak saling mengimbangi.
Disebabkan lengan untuk menghasilkan tork adalah kecil disebabkan oleh rotor yang sempit, pemberat pembetulan yang besar mungkin diperlukan. Walau bagaimanapun, ini juga mengakibatkan "ketidakseimbangan teraruh" disebabkan oleh ubah bentuk rotor yang sempit oleh daya emparan daripada pemberat pembetulan. (Lihat sebagai contoh "Arahan metodologi untuk mengimbangi rotor tegar (mengikut ISO 22061-76)". Seksyen 10. SISTEM SOKONGAN ROTOR. )
Ini dapat diperhatikan pada impeller kipas yang sempit, di mana, selain ketidakseimbangan daya, ketidakseimbangan aerodinamik juga aktif. Dan perlu difahami bahawa ketidakseimbangan aerodinamik, atau lebih tepatnya daya aerodinamik, adalah berkadar terus dengan kelajuan sudut rotor, dan untuk mengkompensasinya digunakan daya sentrifugal daripada jisim pembetulan yang berkadar dengan kuasa dua kelajuan sudut. Oleh itu, kesan penyeimbangan hanya boleh berlaku pada frekuensi penyeimbangan tertentu. Pada frekuensi putaran lain terdapat ralat tambahan.
Hal yang sama boleh dikatakan mengenai daya elektromagnetik dalam motor elektrik, yang juga berkadar terus dengan kelajuan sudut. Oleh itu, tidak mungkin menghapuskan semua punca getaran dalam mesin hanya dengan pengimbangan.
Getaran mekanisme
Getaran ialah tindak balas reka bentuk mekanisme terhadap kesan daya rangsangan kitaran. Daya ini boleh mempunyai pelbagai sifat.
Daya emparan yang terhasil daripada rotor yang tidak seimbang ialah daya tidak terkompensasi yang bertindak pada "titik berat". Daya inilah dan getaran yang disebabkan olehnya yang boleh dihapuskan dengan mengimbangi rotor.
Daya interaksi bersifat "geometri" yang timbul daripada ralat pembuatan dan pemasangan bahagian-bahagian yang sepadan. Daya-daya ini boleh, sebagai contoh, timbul akibat ketidakbulatan leher aci, ralat dalam profil gigi dalam gear, kealunan landasan galas, ketidaksejajaran aci yang sepadan, dsb. Dalam kes ketidakbulatan jurnal, paksi aci akan dialihkan bergantung pada sudut putaran aci. Walaupun getaran ini juga berlaku pada kelajuan rotor, hampir mustahil untuk menghapuskannya dengan mengimbangi.
Gaya aerodinamik yang terhasil daripada putaran impeller kipas dan mekanisme bilah lain. Gaya hidrodinamik yang terhasil daripada putaran impeller pam hidraulik, turbin, dan lain-lain.
Gaya elektromagnetik yang terhasil daripada operasi mesin elektrik, contohnya lilitan rotor tidak simetrik, lilitan litar pintas, dan lain-lain.
Besarnya getaran (contohnya amplitudnya Av) bergantung bukan sahaja pada daya eksitasi Fv yang bertindak ke atas mekanisme dengan frekuensi bulatan ω, tetapi juga pada kekakuan k mekanisme itu, massanya m, serta koefisien peredaman C.
Pelbagai jenis sensor boleh digunakan untuk mengukur getaran dan mekanisme imbangan, termasuk:
- penderia getaran mutlak yang direka untuk mengukur pecutan getaran (akselerometer) dan penderia kelajuan getaran;
- sensor getaran relatif - arus pusar atau kapasitif, direka untuk mengukur anjakan getaran;
- dalam beberapa kes (apabila reka bentuk mekanisme membenarkannya), sensor daya juga boleh digunakan untuk menilai beban getarannya; khususnya, ia digunakan secara meluas untuk mengukur beban getaran sokongan mesin pengimbang galas keras.
Jadi, getaran adalah tindak balas mesin terhadap tindakan daya luaran. Amplitud getaran bergantung bukan sahaja pada magnitud daya yang bertindak pada mekanisme, tetapi juga pada kekakuan reka bentuk mekanisme. Satu daya yang sama boleh menyebabkan getaran yang berbeza. Dalam mesin galas keras, walaupun getaran kecil, galas boleh mengalami beban dinamik yang ketara. Inilah sebabnya sensor daya dan bukannya sensor getaran (akselerometer getaran) digunakan semasa mengimbangkan mesin galas keras.
Penderia getaran digunakan pada mekanisme dengan penyokong yang agak lentur apabila tindakan daya sentrifugal tidak seimbang menyebabkan deformasi ketara pada penyokong dan getaran. Penderia daya digunakan untuk penyokong kaku apabila walaupun daya ketara akibat ketidakseimbangan tidak menyebabkan getaran ketara.
Resonans adalah faktor yang menghalang pengimbangan.
Sebelum ini kami menyebut bahawa rotor dibahagikan kepada kaku dan fleksibel. Kekakuan atau kefleksibelan rotor tidak seharusnya dikelirukan dengan kekakuan atau mobiliti penyokong (asas) di mana rotor dipasang. Sesebuah rotor dianggap kaku apabila deformasinya (pembengkokan) di bawah tindakan daya sentrifugal boleh diabaikan. Deformasi rotor fleksibel adalah relatif besar dan tidak boleh diabaikan.
Dalam artikel ini, kami hanya mempertimbangkan penyeimbangan rotor kaku. Rotor kaku (tidak boleh cacat) boleh dipasang pada penyokong kaku atau penyokong boleh alih (lentur). Jelas bahawa kekakuan/keupayaan penggantungan penyokong ini juga bersifat relatif, bergantung pada kelajuan rotor dan magnitudo daya sentrifugal yang terhasil. Ambang bersyarat ialah frekuensi getaran semula jadi penyokong rotor.
Bagi sistem mekanikal, bentuk dan frekuensi getaran semula jadi ditentukan oleh jisim dan keanjalan elemen-elemen sistem mekanikal. Iaitu, frekuensi getaran semula jadi adalah ciri dalaman sistem mekanikal dan tidak bergantung pada daya luaran. Setelah terpesong daripada keadaan keseimbangan, penyangga-penyangga akibat keanjalan cenderung untuk kembali ke kedudukan keseimbangan. Tetapi disebabkan inersia rotor yang besar, proses ini bersifat osilasi teredam. Getaran ini adalah getaran semula jadi sistem rotor-penyangga. Frekuensinya bergantung kepada nisbah jisim rotor kepada keanjalan penyangga.
Apabila rotor mula berputar dan frekuensi putarannya hampir dengan frekuensi getaran semula jadi, amplitud getaran meningkat dengan mendadak, yang boleh menyebabkan kemusnahan struktur.
Fenomena resonans mekanikal berlaku. Di kawasan resonans, perubahan kelajuan putaran sebanyak 100 rpm boleh menyebabkan peningkatan getaran berpuluh-puluh kali ganda. Pada masa yang sama (di kawasan resonans), fasa getaran berubah sebanyak 180°.
Jika reka bentuk mekanisme itu tidak berjaya dan frekuensi operasi rotor hampir dengan frekuensi getaran semula jadi, operasi mekanisme menjadi mustahil kerana getaran yang terlalu tinggi. Ini tidak dapat dilakukan dengan cara biasa, kerana perubahan kecil dalam kelajuan akan menyebabkan perubahan drastik pada parameter getaran. Untuk pengimbangan dalam kawasan resonans, kaedah khas yang tidak dibincangkan dalam artikel ini digunakan.
Adalah mungkin untuk menentukan frekuensi getaran semula jadi mekanisme semasa meluncur (apabila pemutaran rotor dimatikan) atau melalui kaedah hentakan dengan analisis spektral seterusnya terhadap tindak balas sistem terhadap hentakan.
Untuk mekanisme yang frekuensi putaran kerjanya melebihi frekuensi resonans, iaitu beroperasi dalam rejim resonans, penyangga dianggap bergerak dan untuk pengukuran digunakan penderia getaran, terutamanya vibroakselerometer, yang mengukur pecutan elemen struktur. Untuk mekanisme yang beroperasi dalam mod praresonan, penyangga dianggap kaku. Dalam kes ini, penderia daya digunakan.
Model linear dan bukan linear bagi sistem mekanikal. Ketaklinearan adalah faktor yang menghalang pengimbangan.
Apabila mengimbangi rotor kaku, model matematik yang dipanggil model linear digunakan untuk pengiraan pengimbangan. Model linear bermaksud bahawa dalam model sedemikian, satu kuantiti adalah berkadar terus (linear) dengan kuantiti yang lain. Sebagai contoh, jika jisim tidak diimbangi pada rotor digandakan, nilai getaran juga akan digandakan. Bagi rotor kaku, model linear boleh digunakan kerana ia tidak mengalami deformasi.
Untuk rotor fleksibel, model linear tidak lagi boleh digunakan. Bagi rotor fleksibel, jika jisim titik berat meningkat semasa putaran, deformasi tambahan akan berlaku, dan selain jisim, jejari lokasi titik berat juga akan meningkat. Oleh itu, bagi rotor fleksibel, getaran akan meningkat lebih daripada dua kali ganda, dan kaedah pengiraan biasa tidak akan berfungsi.
Selain itu, terdapat perubahan keanjalan penyokong pada deformasi besar mereka; contohnya, pada deformasi kecil penyokong, beberapa elemen struktur berfungsi, manakala pada deformasi besar, elemen struktur lain terlibat. Inilah sebabnya anda tidak dapat mengimbangi mekanisme yang tidak dipasang pada asas, tetapi, contohnya, hanya diletakkan di atas lantai. Dengan getaran yang ketara, daya ketidakseimbangan boleh menarik mekanisme itu dari atas lantai, sekali gus mengubah dengan ketara ciri-ciri kekakuan sistem. Kaki motor mesti dipasang dengan kukuh, pendakap bolt mesti diketatkan, ketebalan pencuci mesti menyediakan kekakuan pemasangan yang mencukupi, dan sebagainya. Jika galas rosak, penyelarasan aci yang ketara dan hentakan mungkin berlaku, yang juga akan mengakibatkan lineariti yang lemah dan ketidakmampuan untuk melakukan pengimbangan yang berkualiti.
Peranti pengimbangan dan mesin pengimbangan
Seperti yang dinyatakan di atas, pengimbangan ialah proses menjajarkan paksi inersia pusat utama dengan paksi putaran rotor.
Proses ini boleh dilakukan melalui dua kaedah.
Kaedah pertama melibatkan pemesinan trunnion rotor sedemikian rupa sehingga paksi yang melalui pusat-pusat keratan rentas trunnion berpotongan dengan paksi utama inersia pusat rotor. Teknik sedemikian jarang digunakan dalam amalan dan tidak akan dibincangkan secara terperinci dalam artikel ini.
Kaedah kedua (yang paling biasa) melibatkan memindahkan, memasang atau menanggalkan pemberat pembetulan pada rotor, yang diletakkan supaya paksi inersia rotor sedekat mungkin dengan paksi putarannya.
Memindahkan, menambah atau mengeluarkan berat pembetulan semasa penyeimbangan boleh dilaksanakan melalui pelbagai operasi teknologi termasuk: pengeboran, penggilingan, penimbunan permukaan, pengelasan, pemasangan atau penanggalan skru, pembakaran laser atau sinaran elektron, elektrolisis, pelapisan permukaan elektromagnetik, dan lain-lain.
Proses penyeimbangan boleh dilaksanakan dengan dua cara:
- penyeimbangan rotor yang telah dipasang (dalam galas mereka sendiri) menggunakan mesin penyeimbang;
- penyeimbangan rotor pada mesin penyeimbang. Untuk menyeimbangkan rotor dalam galasnya sendiri, biasanya digunakan peranti penyeimbang khusus (kit), yang membolehkan pengukuran getaran rotor yang diseimbangkan pada frekuensi putarannya dalam bentuk vektor, iaitu untuk mengukur kedua-dua amplitud dan fasa getaran. Pada masa kini, peranti-peranti tersebut dihasilkan berdasarkan teknologi mikropemproses dan (selain pengukuran dan analisis getaran) menyediakan pengiraan automatik parameter berat pembetulan yang perlu dipasang pada rotor untuk mengimbangi ketidakseimbangannya.
Peranti-peranti ini termasuk:
- unit pengukuran dan pengiraan berasaskan komputer atau pengawal industri;
- dua (atau lebih) penderia getaran;
- Penderia sudut fasa;
- aksesori untuk memasang penderia di tapak;
- perisian khusus, direka untuk menjalankan kitaran penuh pengukuran parameter getaran rotor dalam satu, dua atau lebih satah pembetulan.
Dua jenis mesin penyeimbangan adalah yang paling biasa pada masa ini:
- Mesin galas lembut (dengan penyokong lembut);
- Mesin galas keras (dengan penyokong kaku).
Mesin galas lembut mempunyai sokongan yang agak lentur, contohnya, berdasarkan spring rata. Kekerapan getaran semula jadi sokongan ini biasanya 2-3 kali lebih rendah daripada frekuensi putaran rotor pengimbang, yang dipasang padanya. Sensor getaran (akselerometer, sensor halaju getaran, dll.) biasanya digunakan semasa mengukur getaran sokongan praresonan mesin.
Mesin penyeimbangan pra-resonans menggunakan penyokong yang agak kaku, yang frekuensi getaran semula jadinya harus 2–3 kali ganda lebih tinggi daripada frekuensi putaran rotor yang sedang diseimbangkan. Transduser kuasa biasanya digunakan untuk mengukur beban getaran penyokong mesin pra-resonans.
Kelebihan mesin pengimbangan pra-resonans ialah pengimbangan padanya boleh dilakukan pada kelajuan rotor yang agak rendah (sehingga 400 - 500 rpm), yang sangat memudahkan reka bentuk mesin dan asasnya, dan meningkatkan produktiviti dan keselamatan pengimbangan.
Pengimbangan rotor kaku
Penting!
- Pengimbangan hanya menghapuskan getaran yang disebabkan oleh pengagihan jisim rotor secara tidak simetri berbanding paksi putarannya. Jenis getaran lain tidak dihapuskan oleh pengimbangan!
- Mekanisme teknikal yang reka bentuknya memastikan ketiadaan resonans pada frekuensi putaran operasi, dipasang dengan kukuh pada asas, dipasang dalam galas yang boleh diselenggara, dan tertakluk kepada penyeimbangan.
- Mesin yang rosak mesti dibaiki sebelum pengimbangan. Jika tidak, pengimbangan berkualiti tidak dapat dilakukan.
Pengimbangan tidak menggantikan pembaikan!
The main task of balancing is to find the mass and location of compensating weights that counteract the centrifugal forces.
Seperti yang dinyatakan di atas, bagi rotor kaku, secara amnya perlu dan mencukupi untuk memasang dua pemberat pampasan. Ini akan menghapuskan daya tak imbang statik dan dinamik pada rotor. Skema umum untuk mengukur getaran semasa pengimbangan adalah seperti berikut.
Penderia getaran dipasang pada penyokong galas di titik 1 dan 2. Penanda revolusi dilekatkan pada rotor, biasanya dengan pita reflektif. Penanda RPM digunakan oleh tachometer laser untuk menentukan kelajuan rotor dan fasa isyarat getaran.
Cara pengimbangan dinamik dilakukan (kaedah tiga larian)
Dalam kebanyakan kes, penyeimbangan dinamik dijalankan dengan kaedah tiga permulaan. Kaedah ini berdasarkan hakikat bahawa pemberat ujian dengan berat yang diketahui diletakkan pada rotor secara bersiri dalam satah 1 dan 2, dan berat serta lokasi pemberat imbangan dikira berdasarkan keputusan perubahan dalam parameter getaran.
Tempat pemasangan pemberat dipanggil satah pembetulan. Biasanya satah pembetulan dipilih di kawasan penyokong galas di mana rotor dipasang.
Pada permulaan pertama, getaran awal diukur. Kemudian, pemberat ujian dengan jisim yang diketahui diletakkan pada rotor lebih dekat dengan salah satu galas. Permulaan kedua dijalankan dan parameter getaran diukur, yang sepatutnya berubah disebabkan pemasangan pemberat ujian. Kemudian pemberat ujian dalam satah pertama dikeluarkan dan dipasang dalam satah kedua. Ujian ketiga dijalankan dan parameter getaran diukur. Pemberat ujian dikeluarkan dan perisian secara automatik mengira jisim dan sudut pemasangan pemberat imbangan.
Tujuan memasang pemberat ujian adalah untuk menentukan bagaimana sistem bertindak balas terhadap perubahan ketidakseimbangan. Berat dan lokasi pemberat ujian adalah diketahui, jadi perisian boleh mengira apa yang dipanggil pekali pengaruh, yang menunjukkan bagaimana memperkenalkan ketidakseimbangan yang diketahui menjejaskan parameter getaran. Pekali pengaruh adalah ciri sistem mekanikal itu sendiri dan bergantung pada kekakuan penyokong serta jisim (inersia) sistem rotor-penyokong.
Untuk mekanisme jenis yang sama dengan reka bentuk yang sama, koefisien pengaruh akan hampir sama. Ia boleh disimpan dalam memori komputer dan digunakan untuk mengimbangkan mekanisme jenis yang sama tanpa menjalankan ujian, yang meningkatkan produktiviti pengimbangan dengan ketara. Perlu diingat bahawa jisim pemberat ujian hendaklah dipilih supaya parameter getaran berubah dengan ketara apabila pemberat ujian dipasang. Jika tidak, ralat pengiraan koefisien pengaruh akan meningkat dan kualiti pengimbangan akan merosot.
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment of the shafts connected through the coupling.
Getaran ini tidak dapat dihapuskan dengan pengimbangan, yang mana penjajaran diperlukan. Dalam praktiknya, mesin sedemikian biasanya mempunyai ketidakseimbangan rotor dan ketidakejajaran aci, yang menjadikan tugas menghapuskan getaran jauh lebih sukar. Dalam kes sedemikian, adalah perlu untuk menjajarkan mesin terlebih dahulu dan kemudian mengimbanginya. (Walaupun dengan ketidakseimbangan tork yang kuat, getaran juga berlaku dalam arah paksi disebabkan oleh "putaran" struktur asas.)
Artikel berkaitan (contoh penyangga pengimbang)
- Penyangga imbangan dengan sokongan lembut
- Mengimbangi rotor motor elektrik
- Penyangga imbangan yang ringkas tetapi berkesan
Kriteria untuk menilai kualiti mekanisme pengimbangan
Kualiti penyeimbangan rotor (mekanisme) boleh dinilai dengan dua cara. Kaedah pertama melibatkan membandingkan jumlah ketidakseimbangan sisa yang ditentukan semasa proses penyeimbangan dengan toleransi ketidakseimbangan sisa. Toleransi ini untuk pelbagai kelas rotor dinyatakan dalam ISO 1940-1-2007. Bahagian 1. Definisi ketidakseimbangan yang dibenarkan.
Walau bagaimanapun, pematuhan kepada toleransi yang ditetapkan tidak dapat menjamin sepenuhnya kebolehpercayaan operasi mekanisme, yang berkaitan dengan pencapaian tahap minimum getarannya. Hal ini dijelaskan oleh hakikat bahawa magnitudo getaran mekanisme ditentukan bukan sahaja oleh magnitudo daya yang berkaitan dengan ketidakseimbangan sisa rotornya, tetapi juga bergantung kepada beberapa parameter lain, termasuk: kekakuan k elemen struktur mekanisme, massanya m, faktor peredaman, serta frekuensi putaran. Oleh itu, untuk menilai kualiti dinamik mekanisme (termasuk kualiti imbangannya) dalam beberapa kes, disyorkan untuk menganggarkan tahap getaran baki mekanisme, yang dikawal oleh beberapa piawaian.
Standard yang paling biasa, yang mengawal paras getaran yang dibenarkan bagi mekanisme ialah ISO 10816-3-2002. Dengan bantuannya, adalah mungkin untuk menetapkan toleransi bagi sebarang jenis mesin, dengan mengambil kira kuasa penggerak elektriknya.
Selain piawaian sejagat ini, terdapat beberapa piawaian khusus yang dibangunkan untuk jenis mesin tertentu. Sebagai contoh, 31350-2007, ISO 7919-1-2002 dan lain-lain.
Piawaian dan rujukan
- ISO 1940-1:2007. Getaran. Keperluan untuk kualiti pengimbangan rotor tegar. Bahagian 1. Penentuan ketidakseimbangan yang dibenarkan.
- ISO 10816-3:2009. Getaran mekanikal — Penilaian getaran mesin melalui pengukuran pada bahagian yang tidak berputar — Bahagian 3: Mesin industri dengan kuasa nominal melebihi 15 kW dan kelajuan nominal antara 120 r/min dan 15 000 r/min apabila diukur di situ.
- ISO 14694:2003. Kipas industri — Spesifikasi untuk kualiti pengimbangan dan tahap getaran.
- ISO 7919-1:2002. Getaran mesin tanpa gerakan salingan — Pengukuran pada aci berputar dan kriteria penilaian — Panduan umum.
Soalan Lazim
Adakah pengimbangan menghapuskan semua getaran?
Tidak. Pengimbangan menghilangkan getaran yang disebabkan oleh taburan jisim rotor yang tidak simetri berbanding paksi putarannya. Getaran daripada ketidaksejajaran, kecacatan galas, daya aerodinamik/hidrodinamik, daya elektromagnet dan punca lain memerlukan tindakan diagnostik dan pembetulan yang berasingan.
Mengapakah pengimbangan boleh gagal berhampiran resonans?
Berhampiran resonans, perubahan kelajuan yang kecil boleh menyebabkan perubahan besar dalam amplitud getaran dan anjakan fasa 180°. Dalam keadaan sedemikian, keputusan pengukuran menjadi tidak stabil dan prosedur pengimbangan konvensional mungkin tidak menumpu tanpa kaedah khas.
Bilakah anda memerlukan pengimbangan satu satah vs. dua satah?
Bagi rotor tegar, dua pemberat yang dipisahkan sepanjang panjang rotor secara amnya diperlukan dan mencukupi untuk menghapuskan gabungan ketidakseimbangan statik dan dinamik. Rotor sempit selalunya mempamerkan ketidakseimbangan statik, tetapi ubah bentuk dan geometri boleh memperkenalkan komponen dinamik yang mungkin memerlukan pembetulan dua satah.
Apakah yang perlu dilakukan sebelum melakukan pengimbangan?
Pastikan mesin boleh diservis: pemasangan yang boleh dipercayai pada asas, galas yang sihat, tiada kelonggaran yang teruk dan tiada punca ketidaklinearan yang jelas. Pengimbangan bukanlah pengganti pembaikan.
Kesimpulan penting
- Pengimbangan membetulkan pengujaan (emparan) yang berkaitan dengan jisim; ia tidak menyelesaikan ketidaksejajaran, kerosakan galas atau sumber elektromagnet/aerodinamik.
- Resonans dan ketaklinearan boleh menjadikan pengimbangan konvensional tidak berkesan atau tidak selamat.
- Bagi rotor tegar, pengimbangan dua satah ialah penyelesaian umum untuk gabungan ketidakseimbangan statik + dinamik.
