Instruksjon for dynamisk akselbalansering: Statisk vs. dynamisk, Feltprosedyre og ISO 21940-kvaliteter

Hva er dynamisk balansering?

Hver roterende del – fra en 200 kg tung mulcherrotor til en 5 g tung tannborspindel – har en viss gjenværende ubalanse. Produksjonstoleranser, materialavvik, korrosjon og akkumulerte avleiringer forskyver massesenteret bort fra den geometriske rotasjonsaksen. Resultatet er en sentrifugalkraft som vokser med kvadratet av hastigheten: doblet turtall og firedoblet kraft.

En rotor som roterer med 3000 o/min med bare 10 g ubalanse ved en radius på 150 mm genererer omtrent 150 N rotasjonskraft – nok til å ødelegge lagre i løpet av uker. Dynamisk balansering reduserer denne kraften til et nivå spesifisert av internasjonale standarder (ISO 21940‑11, tidligere ISO 1940), noe som forlenger lagrenes levetid fra måneder til år og reduserer vibrasjonsrelatert nedetid.

Statisk vs. dynamisk balanse

Enkeltplan

Statisk balanse

Rotorens tyngdepunkt er forskjøvet fra rotasjonsaksen i ett plan. Når den plasseres på kniveggstøtter, ruller den tunge siden ned til bunnen – du kan oppdage dette uten at den spinner.

Korreksjon: Legg til eller fjern masse i en enkelt vinkelposisjon motsatt det tunge punktet. Ett korreksjonsplan er nok.

Gjelder for: smale skiveformede deler der L/D er under omtrent 0.5 - svinghjul, slipeskiver, enskive-impellere, sagblad, bremseskiver.

To plan

Dynamisk balanse

To (eller flere) masseforskyvninger sitter i forskjellige plan langs rotorens lengde. De kan kansellere hverandre statisk – rotoren sitter stille på knivkanter – men skaper en rockende par ved spinning. Dette paret kan ikke oppdages eller korrigeres uten rotasjon.

Korreksjon: to kompenserende vekter i to separate plan. Instrumentet beregner masse og vinkel for hvert plan fra påvirkningskoeffisientmatrisen.

Gjelder for: forlengede rotorer – aksler, vifter med brede impeller, mulcherrotorer, ruller, flertrinns pumpeimpeller, turbiner.

Fire typer ubalanse

ISO 21940‑11 skiller mellom fire grunnleggende ubalansemønstre. Å forstå hvilket som dominerer hjelper med å velge riktig balanseringsstrategi.

I praksis har nesten alle rotorer du støter på i felten dynamisk ubalanse – en kombinasjon av kraft- og kraftparkomponenter. Derfor er toplansbalansering standardprosedyren for alle rotorer som ikke er en tynn skive.

Når skal man bruke balansering i ett plan kontra i to plan

Den avgjørende faktoren er rotorens geometriforhold L/D (aksial lengde til ytre diameter) kombinert med driftshastigheten.

ISO 21940‑11 Balansekvalitetsgrader

ISO 21940‑11 (etterfølgeren til ISO 1940‑1) tildeler hver klasse av roterende maskiner en balansekvalitetsgrad G, definert som den maksimalt tillatte hastigheten til rotorens tyngdepunkt i mm/s. Den tillatte gjenværende spesifikke ubalansen e_per (i g·mm/kg) er avledet fra graden og driftshastigheten:

Utarbeidet eksempel: Vifterotor

En sentrifugalvifte veier 80 kg, opererer med 1450 o/min, og korreksjonsradiusen er 250 mm. Nødvendig karakter: G 6.3.

Relaterte standarder: ISO 21940‑11 (stive rotorer), ISO 21940‑12 (fleksible rotorer), ISO 10816‑3 (grenser for vibrasjonsstyrke), ISO 1940 (eldre forgjenger).

Syvtrinns feltbalanseringsprosedyre

Dette er påvirkningskoeffisientmetoden for toplansfeltbalansering, anvendt med et bærbart instrument som Balanset-1A. Den samme logikken fungerer med alle tokanals balanseringsanalysatorer.

1

Klargjør rotoren og monter sensorene

Rengjør lagerhusene for smuss og fett – sensorene må sitte plant på metalloverflaten. Monter vibrasjonssensor 1 på lagerhuset nærmest Plan 1 (vanligvis drivenden). Monter sensor 2 i nærheten av Plan 2 (ikke-drivende ende). Fest reflekterende tape til akselen for laserturtelleren. Koble alle kablene til måleenheten.

2

Mål innledende vibrasjon (kjøring 0)

In the software, open the balancing wizard — F3 - Two-plane (eller 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 grunnlinje — rotorens "sykdom" før behandling. Registrer verdiene og stopp maskinen.

Felttips: Vent minst 10–15 sekunder etter at turtallet stabiliserer seg før opptak. Termiske transienter og luftstrømmer stabiliserer seg i løpet av de første sekundene.

3

Installer prøvevekt i plan 1 (kjøring 1)

Stopp rotoren. Fest en prøvevekt 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 og 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).

⚖

Hvor mye bør prøvevekten veie? Bruk den empiriske formelen: Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) hvor M_r = rotor mass (g), K_support = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), K_vibrasjon = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), R_t = installasjonsradius (cm), N = o/min. Eller bruk vår kalkulator for prøvevekt på nett — skriv inn rotorparametrene dine og få anbefalt masse umiddelbart.

4

Flytt prøvevekt til plan 2 (kjøring 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.

Felttips: Hvis du bruker en annen prøvevektmasse i Plan 2, skriv inn riktig verdi i programvaren – matematikken justeres automatisk.

5

Beregn korreksjonsvekter

The instrument solves the influence coefficient equations and displays the Correction mass (g) og 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

Installer korreksjonsvekter

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

Bekreft saldo (sjekkkjøring)

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 trimløp on the Run T - Trim tab — it uses the existing influence coefficients to calculate a small additional correction without new trial weights.

Felttips: Én trimrunde er vanligvis nok. Hvis du trenger mer enn to trimmer, har noe endret seg mellom rundene – sjekk for løse vekter, termisk vekst eller hastighetsvariasjon.

Beregning av prøvevekt

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:

Vil du ikke gjøre regnestykket for hånd? Bruk vår kalkulator for prøvevekt på nett ↗ — skriv inn rotorparametrene, støttetypen og vibrasjonsnivået, og få anbefalt masse umiddelbart.

Worked Examples (K_support = 3, K_vibrasjon = 1.0)

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

Korreksjonsvinkelmåling

Balanseringsinstrumentet sender ut to tall per plan: masse (hvor mye vekt) og vinkel (hvor den skal plasseres). Vinkelen refererer alltid til prøvevektens posisjon.

Slik måler du vinkelen

• Referansepunkt (0°): vinkelposisjonen der du plasserte prøvevekten. Merk den tydelig på rotoren før prøvekjøringen.
• Måleretning: alltid i rotorens rotasjonsretning.
• Lese vinkelen: the result window shows the Correction mass og Angle for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
• Hvis du fjerner masse: 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.

Vektdeling til faste posisjoner

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: Frie posisjoner, Faste posisjoner, Sirkulært spor, og 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.

Korreksjonsplan og plassering av sensorer

Korreksjonsplanet er den aksiale posisjonen på rotoren der du legger til eller fjerner masse. Sensoren måler vibrasjon ved nærmeste lager. Noen viktige regler:

• Sensoren går på lagerhuset — så nær lagerets senterlinje som mulig, i radial retning (horisontalt foretrukket).
• Plan 1 tilsvarer sensor 1, Plan 2 til sensor 2. Hold nummereringen konsistent, ellers vil programvaren bytte korreksjonsplan.
• Maksimer planavstand: Jo lenger fra hverandre de to korreksjonsplanene er, desto bedre er paroppløsningen. Minste praktiske avstand er ⅓ av lagerspennet.
• Velg tilgjengelige stillinger: Korreksjonsplanet må være et sted der du fysisk kan feste vekter – en flenskant, boltsirkel, felg eller sveiseflate.

På bildet over er en mulcherrotor klargjort for toplansbalansering. Blå markører 1 og 2 indikerer sensorposisjonene på lagerhusene. Røde markører 1 og 2 viser korreksjonsplanene – i dette tilfellet de flensede endene av rotorhuset der vektene skal sveises.

Utkragende (overhengende) rotor

Cantilever-rotorer – vifteimpeller, svinghjul montert utenfor lagerspennet, pumpeimpeller – krever en annen sensor- og planoppsett. Begge korreksjonsplanene er på samme side av lagrene, og sensorplasseringen må ta hensyn til ubalansen i det overhengende masseforsterkningsparet.

Bruksområder etter maskintype

Vektfestemetoder

Vanlige feil i feltbalansering

Feltrapport: Balansering av mulcherrotor

Toplans dynamisk balansering av en vifte

Industrielle vifter – sentrifugalvifter, aksialvifter og blandede vifter – er blant de vanligste rotorene som balanseres i feltet. Fremgangsmåten nedenfor viser en reell toplansjobb på en radialvifte ved bruk av Balanset-1A.

Bestemme plan og installere sensorer

Rengjør overflatene for montering av sensorer for smuss og olje. Sensorene må sitte tett inntil metalloverflaten på lagerhuset – de må aldri monteres på deksler, vern eller ustøttede metallplater.

• Sensor 1 (rød): Installer nærmere fronten av viften (plan 1-side).
• Sensor 2 (grønn): Installer nærmere baksiden av viften (plan 2-side).
• Plan 1 (rød sone): Korreksjonsplan på impellerskiven, nærmere fronten.
• Plan 2 (grønn sone): Korreksjonsplan nærmere bakplaten eller navet.

Koble både vibrasjonssensorene og laserturtelleren til Balanset-1A. Fest reflekterende tape til akselen eller navet for å se turtallsreferansen.

Balanseringsprosessen

Start viften og foreta innledende vibrasjonsmålinger (kjøring 0). Installer en prøvevekt med kjent masse på plan 1 på et vilkårlig punkt, kjør viften og registrer vibrasjonsendringen (kjøring 1). Flytt prøvevekten til plan 2 på et vilkårlig punkt, kjør viften igjen og registrer (kjøring 2). Balanset-1A-programvaren bruker alle tre målingene til å beregne korreksjonsmassen og vinkelen for hvert plan.

Vinkelmåling for viftekorreksjonsvekter

Vinkelen måles fra prøvevektens posisjon i viftens rotasjonsretning – nøyaktig som beskrevet i Korreksjonsvinkelmåling seksjonen ovenfor. Merk av hvor prøvevekten ble plassert (0° referanse), og tell deretter den angitte vinkelen langs rotasjonsretningen for å finne korreksjonsvektens posisjon.

Basert på vinklene og massene beregnet av programvaren, installer korreksjonsvektene på plan 1 og plan 2. Kjør viften en gang til og kontroller at vibrasjonen har sunket til et akseptabelt nivå per ISO 21940‑11 (vanligvis G 6,3 for generelle vifter). Hvis gjenværende vibrasjon fortsatt er over målet, utfør én trimkjøring.

Ofte stilte spørsmål

Utstyr for feltbalansering

Balanset-1A er et tokanals bærbart instrument som håndterer dynamisk balansering i ett plan og to plan, pluss vibrasjonsanalyse (total hastighet, spektre, bølgeform). Det leveres som et komplett sett:

• 2x MEMS-vibrasjonssensorer (ADXL335-baserte akselerometre) med magnetfester
• Laserturteller (kontaktfri turtallssensor) med reflekterende tape
• USB-måleenhet (kobles til hvilken som helst Windows-bærbar PC)
• Programvare: balanseringsveiviser, vibrasjonsmåler, spektrumanalysator
• Bæreveske med alle kabler og tilbehør

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.