Asas Getaran dalam Bahasa Mudah

← Pangkalan Pengetahuan Balanset-1A — semua bab

Bab ini ialah teori minimum yang anda perlukan untuk menggunakan Balanset-1A secara sedar, bukan sekadar menekan butang.

Apakah getaran dan mengapa mesin bergegar

Mana-mana rotor yang berputar (dram pencacah, impeler kipas, aci) sepatutnya mempunyai pusat jisimnya betul-betul pada paksi putaran. Pada hakikatnya, sentiasa ada sedikit ofset jisim — ketidakseimbangan. Apabila rotor berputar, “titik berat” menariknya ke tepi pada setiap pusingan, menghasilkan daya emparan yang menggegarkan mesin pada frekuensi putaran.

Penting: ketidakseimbangan hanyalah satu daripada punca-punca getaran. Mesin turut bergetar disebabkan oleh:

• kelonggaran dan haus galas,
• salah jajaran aci (gandingan, tali sawat),
• retak dan pengikat longgar (bolt, rangka),
• aci bengkok,
• resonans struktur,
• daya aerodinamik dan elektromagnet (kipas, pemacu frekuensi berubah-ubah).

Penyeimbangan hanya menghapuskan ketidakseimbangan. Semua punca lain mesti dibaiki, bukan diseimbangkan. Oleh itu, petua emasnya: peranti tidak dapat membaiki mesin yang rosak semata-mata dengan “menyeimbangkannya”.

Unit ukuran getaran

Balanset-1A mengukur halaju getaran — iaitu nilai RMS dalam mm/s. Ini ialah kuantiti piawai untuk menilai keadaan mesin dalam julat frekuensi kerja.

Skala penilaian pantas anggaran (berdasarkan ISO 10816/20816, butiran dalam bab 06):

Bagi jentera pertanian (pencacah, mesin pemotong rumput) had adalah lebih longgar: sehingga 4.8 mm/s adalah baik, sehingga 7.1 mm/s pada penyokong lembut, dan dengan mengambil kira keadaan kerja, “di bawah 8 mm/s sudah dianggap baik”.

Frekuensi, RPM dan harmonik

Katakan sebuah rotor berputar pada 3000 rpm. Itu bersamaan 50 pusingan sesaat = 50 Hz. Getaran diuraikan kepada komponen frekuensi — iaitu spektrum (FFT). Spektrum menunjukkan “siapa yang menggegarkan”:

• 1x (frekuensi putaran) — tandatangan klasik bagi ketidakseimbangan. Ini ialah komponen yang dikurangkan oleh penyeimbangan.
• 2x, 3x (harmonik kedua, ketiga) — lebih kerap disebabkan oleh salah jajaran aci, pengikat longgar, aci bengkok. Jika 2x lebih tinggi daripada 1x — masih terlalu awal untuk menyeimbangkan; cari dahulu punca salah jajaran/kelonggaran.
• Frekuensi tinggi, “hingar” — kecacatan galas dan gear-mesh.
• Frekuensi rendah yang tidak berkaitan dengan RPM — asas/pemasangan longgar, aerodinamik.
• Gandaan frekuensi bekalan kuasa (cth. 6 × 50 Hz = 300 Hz) — gangguan elektromagnet daripada pemacu frekuensi berubah-ubah. Ujian: matikan VFD semasa larian susutan — jika puncak hilang, puncanya elektrik, bukan mekanikal.

Petua praktikal daripada sokongan teknikal: jika puncak spektrum beralih secara berkadar apabila anda mengubah RPM — ia adalah harmonik putaran; jika ia kekal di tempatnya — ia adalah resonans struktur atau sumber luaran.

Rupanya di skrin:

Fasa — “arah yang ditunjukkan oleh titik berat”

Selain amplitud, peranti turut mengukur fasa — iaitu sudut antara denyut takometer (tanda reflektif yang melalui laser) dan maksimum getaran. Fasa memberitahu anda DI MANA ketidakseimbangan itu berada. Daripada perubahan amplitud dan fasa selepas berat percubaan dipasang, peranti mengira jisim dan sudut berat pembetulan — iaitu kaedah pekali pengaruh.

Akibat praktikal:

• tanda takometer tidak boleh ditampal semula antara larian — sifar fasa akan beralih. Takometer itu sendiri juga tidak boleh dialih atau diarah semula;
• RPM mesti sama dalam semua larian sesuatu siri;
• fasa mesti stabil dari satu larian ke larian lain (serakan tidak lebih daripada ~10–20°). Jika fasa terumbang-ambing — bacaan itu tidak boleh dipercayai; cari punca mekanikal atau resonans.

Resonans — musuh paling teruk bagi penyeimbangan

Setiap struktur (rotor + penyokong + rangka) mempunyai frekuensi aslinya. Jika RPM operasi bertepatan dengan frekuensi asli, resonans berlaku: getaran melonjak, fasa melompat-lompat, pengiraan peranti gagal menumpu, dan “peranti terus meminta lebih banyak berat”.

Tanda-tanda resonans:

• perubahan RPM yang kecil mengubah getaran berganda-ganda;
• selepas memasang berat yang dikira, getaran meningkat dan bukannya berkurang;
• amplitud dan fasa tidak stabil walaupun keadaan tidak berubah.

Apa yang perlu dilakukan: seimbangkan pada RPM yang berbeza — biasanya di bawah resonans. Resipi biasa untuk pencacah: penyeimbangan kasar pada 600–900 rpm, kemudian beralih ke RPM kerja. Versi perisian terkini mempunyai carta RunDown (coast-down) — putarkan rotor sehingga laju, putuskan pemacu dan rekod larian susutan: puncak-puncaknya mendedahkan frekuensi resonans, dan anda pilih RPM penyeimbangan di antaranya.

Contoh sebenar: rotor seorang pelanggan tidak dapat diseimbangkan pada 1600 rpm tetapi berjaya diseimbangkan dengan baik pada 1000 rpm. Puncanya — resonans berhampiran 1600.

Keliniearan, dan sebab anda memasang separuh jisim

Pengiraan peranti mengandaikan sistem itu linear: gandakan berat — gandakan tindak balas. Pada mesin tegar dengan asas yang baik, andaian ini hampir tepat. Tetapi pencacah pada traktor, mesin pada penyokong lembut, atau struktur yang mempunyai kelonggaran dan retak bertindak secara tak linear: tindak balas terhadap sesuatu berat selalunya tidak berkadar.

Oleh itu, petua yang terbukti dalam amalan: pasang 1/2 (pada mesin yang teruk, 1/3) daripada jisim yang dikira dan lakukan larian semakan. Peranti kemudian akan memperhalusi baki yang tinggal. Ini lebih cepat berbanding mengimpal semula berat besar yang telah “terlajak” daripada sasaran.

Ketidakseimbangan statik dan dinamik

Tetap — titik berat berada pada satu sisi rotor. Rotor yang berhenti pada penyokong bebas akan berputar dengan sendirinya sehingga sisi berat berada di bawah. Dibetulkan dengan satu berat dalam satu satah.

Dinamik — titik berat berada pada hujung dan sisi rotor yang berbeza. Rotor bukan sekadar bergetar, tetapi turut “terhuyung-hayang” semasa berputar. Berat diperlukan dalam dua satah. Ia tidak dapat dikesan secara statik: apabila rotor diputar 90°, kedua-dua berat kelihatan saling mengimbangi, tetapi semasa bergerak setiap titik berat menarik ke arahnya sendiri.

Satu bidang atau dua?

• Satu pesawat — rotor sempit (cakera, puli, impeler sempit). Petua praktikal ISO 21940-11: jika lebar rotor kurang daripada separuh diameternya (nisbah ~1:2; dalam amalan, sokongan mengesyorkan 1:3) — satu satah sudah memadai.
• Dua pesawat — rotor panjang (dram pencacah, aci, rotor mesin gabungan, kipas pada 3000 rpm ke atas). Ketidakseimbangan pada kedua-dua hujung rotor saling menjejaskan, jadi peranti mengukur dua saluran serentak (penderia X1 dan X2) dan mengira kedua-dua berat serentak.

Gred kualiti pengimbangan G (ISO 1940 / ISO 21940-11)

Ketidakseimbangan baki dinyatakan dalam g·mm mengikut gred G:

Semakin tinggi RPM dan semakin kecil rotor — semakin ketat gredannya. Perisian Balanset mempunyai kalkulator toleransi: masukkan jisim rotor, RPM dan gred G — ia akan memulangkan ketidakseimbangan baki yang dibenarkan dalam g·mm setiap satah. Contoh sebenar: rotor 80 kg pada 3000 rpm, G6.3 → toleransi ≈ 802 g·mm setiap satah.

Jangan keliru antara dua sistem penilaian ini:

• mm/s (halaju getaran) — penilaian mesin yang telah dipasang di tempatnya, mengikut ISO 10816/20816;
• g·mm (ketidakseimbangan baki) — penilaian rotor itu sendiri, mengikut ISO 1940/21940. Mesin penyeimbang bekerja dalam g·mm; penyeimbangan lapangan biasanya memantau mm/s.

Glosari ringkas