Arahan Pengimbangan Aci Dinamik: Statik vs Dinamik, Prosedur Lapangan & Gred ISO 21940

Apakah Pengimbangan Dinamik?

Setiap bahagian yang berputar — daripada rotor mulcher 200 kg hingga gelendong gerudi pergigian 5 g — mempunyai sedikit ketidakseimbangan sisa. Toleransi pembuatan, ketidakkonsistenan bahan, kakisan dan mendapan terkumpul mengalihkan pusat jisim menjauhi paksi putaran geometri. Hasilnya ialah daya emparan yang meningkat dengan kuasa dua kelajuan: dua kali ganda RPM dan daya empat kali ganda.

Sebuah rotor yang berputar pada 3,000 RPM dengan hanya 10 g ketidakseimbangan pada jejari 150 mm menghasilkan kira-kira 150 N daya putaran — cukup untuk memusnahkan galas dalam beberapa minggu. Pengimbangan dinamik mengurangkan daya ini ke tahap yang ditentukan oleh piawaian antarabangsa (ISO 21940‑11, dahulunya ISO 1940), memanjangkan hayat galas dari berbulan-bulan hingga bertahun-tahun dan mengurangkan masa henti berkaitan getaran.

Imbangan Statik vs Dinamik

Satah tunggal

imbangan statik

Pusat graviti rotor diimbangi daripada paksi putaran dalam satu satah. Apabila diletakkan pada penyokong tepi pisau, bahagian yang berat itu bergolek ke bawah — anda boleh mengesannya tanpa berputar.

Pembetulan: tambah atau buang jisim pada satu kedudukan sudut bertentangan dengan titik berat. Satu satah pembetulan sudah memadai.

Terpakai kepada: bahagian sempit berbentuk cakera di mana L/D berada di bawah kira-kira 0.5 - roda tenaga, roda pengisar, pendesak cakera tunggal, bilah gergaji, cakera brek.

Dua pesawat

Keseimbangan Dinamik

Dua (atau lebih) ofset jisim berada dalam satah yang berbeza sepanjang rotor. Ia mungkin membatalkan satu sama lain secara statik — rotor tidak bergerak di atas mata pisau — tetapi mewujudkan ganding goyang semasa berputar. Ganding ini tidak dapat dikesan atau dibetulkan tanpa putaran.

Pembetulan: dua pemberat pampasan dalam dua satah berasingan. Instrumen ini mengira jisim dan sudut untuk setiap satah daripada matriks pekali pengaruh.

Terpakai kepada: rotor memanjang — aci, kipas dengan pendesak lebar, rotor sungkupan, penggelek, pendesak pam berbilang peringkat, turbin.

Empat Jenis Ketidakseimbangan

ISO 21940‑11 membezakan empat corak ketidakseimbangan asas. Memahami yang mana satu dominan membantu memilih strategi pengimbangan yang betul.

Dalam praktiknya, hampir setiap rotor yang anda temui di lapangan mempunyai ketidakseimbangan dinamik — gabungan daya dan komponen ganding. Itulah sebabnya pengimbangan dua satah adalah prosedur lalai untuk mana-mana rotor yang bukan cakera nipis.

Bila Perlu Menggunakan Pengimbangan Satah Tunggal vs. Dua Satah

Faktor penentu ialah rotor nisbah geometri L/D (panjang paksi kepada diameter luar) digabungkan dengan kelajuan operasinya.

Gred Kualiti Keseimbangan ISO 21940‑11

ISO 21940‑11 (pengganti ISO 1940‑1) memberikan setiap kelas jentera berputar satu kualiti keseimbangan gred G, ditakrifkan sebagai halaju maksimum yang dibenarkan bagi pusat graviti rotor dalam mm/s. Ketidakseimbangan tentu baki yang dibenarkan e_per (dalam g·mm/kg) diperoleh daripada gred dan kelajuan operasi:

Contoh yang Digunakan: Rotor Kipas

Sebuah rotor kipas emparan seberat 80 kg, beroperasi pada 1,450 RPM, dan jejari pembetulan ialah 250 mm. Gred yang diperlukan: G 6.3.

Piawaian berkaitan: ISO 21940‑11 (rotor tegar), ISO 21940‑12 (rotor fleksibel), ISO 10816‑3 (had keterukan getaran), ISO 1940 (pendahulu legasi).

Prosedur Pengimbangan Medan Tujuh Langkah

Ini ialah kaedah pekali pengaruh untuk pengimbangan medan dua satah, yang digunakan dengan instrumen mudah alih seperti Imbangan‑1A. Logik yang sama berfungsi dengan mana-mana penganalisis pengimbangan dua saluran.

1

Sediakan Sensor Rotor & Pemasangan

Bersihkan perumah galas daripada kotoran dan gris — sensor mesti diletakkan rata pada permukaan logam. Pasangkan sensor getaran 1 pada perumah galas yang paling hampir dengan Pesawat 1 (biasanya hujung pemacu). Pasang sensor 2 berhampiran Pesawat 2 (hujung tanpa pacuan). Pasangkan pita pantulan pada aci untuk takometer laser. Sambungkan semua kabel ke unit pengukur.

2

Ukur Getaran Awal (Jalankan 0)

In the software, open the balancing wizard — F3 - Two-plane (atau F7 - Balancing) — and start on the Run 0 - Initial tab. Start the rotor and bring it to stable operating speed. The instrument measures vibration amplitude (mm/s) and phase angle (°) at both sensors simultaneously. This is the garis dasar — "penyakit" rotor sebelum rawatan. Catatkan nilai dan hentikan mesin.

Petua medan: Tunggu sekurang-kurangnya 10–15 saat selepas RPM stabil sebelum merakam. Transien terma dan arus udara mendap dalam beberapa saat pertama.

3

Pasang Pemberat Percubaan dalam Satah 1 (Larian 1)

Hentikan pemutar. Lampirkan a berat percubaan of known mass at an arbitrary angular position in Plane 1. Mark this position clearly — it becomes your 0° reference for angle measurement later. Enter the trial weight Mass, g and Radius, mm in the software's Trial weight group — without the mass entered, the program can only report the correction as a percentage of the trial weight. Switch to the Run 1 - Trial Pl.1 tab, restart the rotor and record vibration at both sensors. The instrument now knows how the rotor's vibration field changes when mass is added in Plane 1.

Field tip: Use a bolt with a washer clamped to the rotor rim, or a hose clamp with a nut for quick attachment. The trial weight should produce a measurable vibration change (20–30% amplitude change or 20–30° phase shift at either sensor).

⚖

Berapakah berat pemberat percubaan yang sepatutnya? Gunakan formula empirik: Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) di mana M_r = rotor mass (g), K_support = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), K_getaran = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), R_t = jejari pemasangan (cm), N = RPM. Atau gunakan kalkulator berat percubaan dalam talian — masukkan parameter rotor anda dan dapatkan jisim yang disyorkan serta-merta.

4

Alihkan Pemberat Percubaan ke Satah 2 (Larian 2)

Stop the rotor. Remove the trial weight from Plane 1. Attach the same trial weight (or one of similar known mass) at an arbitrary position in Plane 2. Mark this second reference point. Switch to the Run 2 - Trial Pl.2 tab, restart and record vibration at both sensors. Now the instrument has the complete influence coefficient matrix — four complex coefficients linking unbalance in either plane to vibration at either sensor.

Petua lapangan: Jika anda menggunakan jisim berat percubaan yang berbeza dalam Satah 2, masukkan nilai yang betul dalam perisian — pengiraan matematik akan dilaraskan secara automatik.

5

Kirakan Pemberat Pembetulan

The instrument solves the influence coefficient equations and displays the Correction mass (g) and Angle (°) for Plane 1 and Plane 2. The angle is measured from the trial weight position in the direction of rotor rotation. In the Correction method group you choose Add mass (weld or bolt a counterweight) or Remove mass (drill or grind material). The displayed angle is always the angle you actually work at: with Remove mass selected the software has already added 180° to the computed angle, so drill or remove exactly where it indicates — do not add another 180°.

6

Pasang Pemberat Pembetulan

Remove the trial weight from Plane 2. Fabricate or select correction weights matching the calculated masses. Install each correction weight at the same radius as the trial weight — the calculated mass is valid only at that radius. If you must use a different radius, enter both radii in the software so it recalculates the mass. Measure the angle from the trial weight reference mark in the direction of rotation. Attach the correction weights firmly — welding, hose clamps, set‑screw weights, or bolts depending on the machine type and speed.

Field tip: If you cannot place a weight at the exact angle (e.g. only bolt holes available), use the Weight Installing Method setting — Free positions, Fixed positions, Circular groove, or Drill. With Fixed positions the instrument decomposes the correction vector into two components at the nearest available positions.

7

Sahkan Baki (Semak Jalankan)

Restart the rotor and record the final vibration. Compare against the initial baseline and against the ISO 21940‑11 tolerance for your machine class — enter the tolerance in the Balancing tolerance, g*mm field, or press the ISO 1940... button to calculate it from the G‑grade, rotor mass, and RPM (divide the g·mm result by the correction radius to get grams). If vibration is within specification, you are done. If not, the instrument can perform a larian trim on the Run T - Trim tab — it uses the existing influence coefficients to calculate a small additional correction without new trial weights.

Petua lapangan: Satu larian kemasan biasanya mencukupi. Jika anda memerlukan lebih daripada dua kemasan, sesuatu telah berubah antara larian — periksa pemberat yang longgar, pertumbuhan haba atau variasi kelajuan.

Pengiraan Berat Percubaan

The trial weight must be heavy enough to produce a noticeable vibration change, but light enough not to overload bearings or create a dangerous condition. The standard empirical formula accounts for rotor mass, correction radius, operating speed, support stiffness, and the measured vibration level:

Tidak mahu melakukan pengiraan dengan tangan? Gunakan kami kalkulator berat percubaan dalam talian ↗ — masukkan parameter rotor, jenis sokongan dan tahap getaran anda dan dapatkan jisim yang disyorkan serta-merta.

Worked Examples (K_support = 3, K_getaran = 1.0)

Values shown assume K_support = 3 (standard bearing pedestals) and K_getaran = 1.0 (normal vibration of 5–10 mm/s); scale accordingly for other support and vibration conditions.

Pengukuran Sudut Pembetulan

Instrumen pengimbang mengeluarkan dua nombor setiap satah: jisim (berapa berat) dan sudut (di mana hendak meletakkannya). Sudut sentiasa dirujuk kepada kedudukan pemberat percubaan.

Cara Mengukur Sudut

• Titik rujukan (0°): kedudukan sudut di mana anda meletakkan pemberat percubaan. Tandakannya dengan jelas pada rotor sebelum percubaan dijalankan.
• Arah pengukuran: sentiasa mengikut arah putaran rotor.
• Membaca sudut: the result window shows the Correction mass and Angle for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
• Jika membuang jisim: select Remove mass in the Correction method group — the software adds 180° to the computed angle automatically, so drill or grind exactly at the displayed angle.

Pembahagian Berat kepada Kedudukan Tetap

When the rotor has pre‑drilled holes or fixed mounting positions (e.g. fan blade bolts), you may not be able to place a weight at the exact calculated angle. In the Balanset‑1A software this is handled by the Weight Installing Method setting, which offers four modes: Jawatan kosong, Kedudukan Tetap, Alur bulat, dan Drill (material removal, with drilling-depth calculation). With Fixed positions you enter the angles of the two nearest available positions, and the software decomposes the single correction vector into two smaller weights at those positions. The combined effect matches the original vector.

Satah Pembetulan & Penempatan Sensor

Satah pembetulan ialah kedudukan paksi pada rotor tempat anda menambah atau membuang jisim. Sensor mengukur getaran pada galas terdekat. Beberapa peraturan utama:

• Sensor dipasang pada perumah galas — sedekat mungkin dengan garis tengah galas, dalam arah jejari (mendatar diutamakan).
• Satah 1 sepadan dengan Sensor 1, Satah 2 ke Sensor 2. Pastikan penomboran konsisten atau perisian akan menukar satah pembetulan.
• Maksimumkan pemisahan satah: Semakin jauh jarak kedua-dua satah pembetulan, semakin baik resolusi gandingan. Pemisahan praktikal minimum ialah ⅓ daripada rentang galas.
• Pilih kedudukan yang mudah diakses: satah pembetulan mestilah lokasi di mana anda boleh memasang pemberat secara fizikal — tepi bebibir, bulatan bolt, rim atau permukaan kimpalan.

Dalam gambar di atas, rotor mulcher disediakan untuk pengimbangan dua satah. Penanda biru 1 dan 2 menunjukkan kedudukan sensor pada perumah galas. Penanda merah 1 dan 2 menunjukkan satah pembetulan — dalam kes ini, hujung bebibir badan rotor di mana pemberat akan dikimpal.

Rotor Cantilever (Tergantung)

Rotor kantilever — pendesak kipas, roda tenaga yang dipasang di luar rentang galas, pendesak pam — memerlukan susun atur sensor dan satah yang berbeza. Kedua-dua satah pembetulan berada di sisi galas yang sama dan penempatan sensor mesti mengambil kira ketidakseimbangan gandingan penguat jisim yang terlampau tergantung.

Aplikasi mengikut Jenis Mesin

Kaedah Pemasangan Berat

Kesilapan Lazim dalam Pengimbangan Padang

Laporan Lapangan: Pengimbangan Rotor Mulcher

Pengimbangan Dinamik Dua Satah bagi Kipas

Kipas industri — emparan, paksi dan aliran campuran — adalah antara rotor yang paling biasa diseimbangkan di lapangan. Prosedur di bawah menerangkan kerja dua satah sebenar pada kipas jejarian menggunakan Balanset‑1A.

Menentukan satah dan memasang sensor

Bersihkan permukaan untuk pemasangan sensor daripada kotoran dan minyak. Sensor mesti dipasang rapat pada permukaan logam perumah galas — jangan sekali-kali dipasang pada penutup, pelindung atau panel logam kepingan yang tidak disokong.

• Sensor 1 (merah): Pasang lebih dekat dengan bahagian hadapan kipas (bahagian satah 1).
• Sensor 2 (hijau): Pasang lebih dekat ke bahagian belakang kipas (sebelah Satah 2).
• Satah 1 (zon merah): Satah pembetulan pada cakera pendesak, lebih dekat ke bahagian hadapan.
• Satah 2 (zon hijau): Satah pembetulan lebih dekat dengan plat belakang atau hab.

Sambungkan kedua-dua sensor getaran dan takometer laser kepada Balanset‑1A. Pasangkan pita pantulan pada aci atau hab untuk rujukan RPM.

Proses pengimbangan

Hidupkan kipas dan ambil ukuran getaran awal (Jalan 0). Pasang pemberat percubaan berjisim yang diketahui pada Satah 1 pada titik sembarangan, jalankan kipas dan rekodkan perubahan getaran (Jalan 1). Gerakkan pemberat percubaan ke Satah 2 pada titik sembarangan, jalankan kipas sekali lagi dan rekodkan (Jalan 2). Perisian Balanset‑1A menggunakan ketiga-tiga ukuran untuk mengira jisim dan sudut pembetulan bagi setiap satah.

Pengukuran Sudut untuk Pemberat Pembetulan Kipas

Sudut diukur dari kedudukan pemberat percubaan dalam arah putaran kipas — betul-betul seperti yang diterangkan dalam Pengukuran Sudut Pembetulan bahagian di atas. Tandakan di mana pemberat percubaan diletakkan (rujukan 0°), kemudian kira sudut yang ditunjukkan di sepanjang arah putaran untuk mencari kedudukan pemberat pembetulan.

Berdasarkan sudut dan jisim yang dikira oleh perisian, pasangkan pemberat pembetulan pada Satah 1 dan Satah 2. Jalankan kipas sekali lagi dan sahkan bahawa getaran telah menurun ke tahap yang boleh diterima setiap ISO 21940‑11 (biasanya G 6.3 untuk kipas kegunaan umum). Jika getaran baki masih melebihi sasaran, lakukan satu larian pemangkasan.

Soalan Lazim

Peralatan untuk Pengimbangan Medan

The Imbangan‑1A ialah instrumen mudah alih dua saluran yang mengendalikan pengimbangan dinamik satah tunggal dan dua satah, serta analisis getaran (halaju keseluruhan, spektrum, bentuk gelombang). Ia dihantar sebagai kit lengkap:

• 2x sensor getaran MEMS (akselerometer berasaskan ADXL335) dengan tapak magnet
• Takometer laser (sensor RPM tanpa sentuhan) dengan pita pantulan
• Unit pengukur USB (bersambung ke mana-mana komputer riba Windows)
• Perisian: wizard pengimbangan, meter getaran, penganalisis spektrum
• Beg pembawa dengan semua kabel dan aksesori

RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ±1°. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.