Rotorbalansering på dreiebenker: En kostnadseffektiv løsning for å forbedre produktkvaliteten
I moderne produksjon, der produktkvalitet er av største betydning, Rotorbalansering blir en viktig del av den teknologiske prosessen. Å anskaffe spesialisert balanseringsutstyr kan imidlertid være kostbart for små og mellomstore bedrifter. I denne artikkelen ser vi nærmere på muligheten for å bruke dreiebenker til rotor balansering, noe som kan redusere utstyrskostnadene betydelig og forbedre produksjonseffektiviteten.
Dreiebenken som verktøy for avbalansering
The lathe, due to its design and functionality, can be successfully used for balancing rotors of various types and sizes. The main advantage of this approach is cost savings, as there is no need to purchase expensive specialized equipment. Additionally, using a lathe allows for balancing to be carried out directly during the rotor’s manufacturing process, which shortens production time and improves product quality.
Forberedelser til balansering
Før balanseringsprosessen starter, må flere forberedende skritt tas:
- Velge riktig dreiebenk: Dreiebenken bør ha tilstrekkelig stivhet og presisjon for å sikre pålitelig rotormontasje og nøyaktige vibrasjonsmålinger.
- Installering av målesystemet: For å måle rotorvibrasjon vibrasjon på dreiebenken, en bærbar balanseringsenhet som for eksempel Balanset-1A kan brukes. Den inneholder vibrasjonssensorer, en turteller, samt programvare for dataanalyse og beregning av korrigerende masse.
- Dealing with the spindle’s own unbalance: You do not have to balance the lathe spindle itself. Run the lathe with the chuck alone (rotor removed) and record the vibration vector: that is the baseline contributed by the spindle and chuck. If it is a significant fraction of the rotor reading, either subtract it, or — better — use the 180° index run (the “Mandrel eccentricity elimination” function, “F7 - Run Ecc”), which automatically separates everything that does not rotate with the rotor.
- Matching the rotor to the machine, not to the spindle: What matters is that the rotor’s unbalance force produces a measurable response on the bearing housings. A heavy, rigid lathe responds very little per gram of unbalance, so on a very light rotor the signal disappears in the noise, while a very heavy rotor may exceed the rated load of the chuck or the bearings. In practice, check that a properly sized trial weight gives a clean, repeatable amplitude and phase change before you trust any influence coefficient.
- Checking the runout of the rubber cover before balancing: On a rubberized shaft, mass unbalance and geometric runout of the covering are two different defects. Balancing cancels the 1× force; it cannot make an eccentric or oval cover round. Set a dial indicator against the covered surface and turn the shaft by hand: if the total indicated runout exceeds the product tolerance, grind or turn the cover concentric first — on the same lathe — and only then balance. A shaft that is balanced but still runs out will keep producing gauge bands, streaks and nip-pressure variation no matter how low the vibration reading gets.
I denne artikkelen vil jeg redegjøre for våre erfaringer og vår metode i dynamisk balansering rubberized shafts on a lathe machine – a solution that, admittedly, I was initially skeptical of due to the inherent rigidity and substantial weight of such machinery. Surprisingly, the operation was seamlessly executed, achieving the G 6.3 balance quality grade (ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1).
Teoretisk rotorbalanseringsprosess på en dreiebenk
Prosessen med rotorbalansering på en dreiebenk omfatter følgende trinn:
Sikring av rotoren
Rotoren er sikkert montert i dreiebenkchucken eller på sentre for å sikre stabilitet under avbalanseringsprosessen.
Installere sensorer
Fit one vibration sensor per correction plane — one on the headstock bearing housing and one on the tailstock or steady-rest housing — radially, as close to the bearing as possible, on a clean machined metal surface via a magnetic base. Do not mount sensors on the lathe bed, the apron or a guard: the 1× signal there is attenuated and dominated by the structure. Stick the reflekterende tape on a metal face (the shaft end or the chuck), not on the rubber covering, and aim the laser tachometer perpendicular to it.
Måling av innledende vibrasjoner
The initial vibration level is measured at the speed you will use for the whole job. All runs — Run 0, the trial runs and the trim run — must be made at the same speed, because the influence coefficients are only valid for the speed at which they were measured.
Accounting for Eccentricity (immediately after Run 0)
Fixture and mandrel eksentrisitet adds a vector to the Run 0 reading that is not unbalance, and correcting for it would be wrong. Deal with it before the trial weight, not afterwards: tick the “Mandrel eccentricity elimination” checkbox in the Balanset-1A software, complete Run 0, then rotate the rotor 180° in the fixture and press “F7 - Run Ecc”. The software takes the vector half-sum as the eccentricity and the vector half-difference as the true unbalance, and only then unlocks the trial run. Doing this after the correction weights are already welded on means recalculating and redoing them.
How big should a trial weight be?
A safe starting point is a weight whose centrifugal force stays within 5–10% of the rotor weight. As a formula:
mrettssak = k · M · g / (R · ω²), k = 0.05–0.10
hvor M is the rotor mass (kg), g = 9.81 m/s², R is the mounting radius of the weight (m), and ω = 2π·RPM/60 (rad/s). Example: a 50 kg rotor at 3,000 rpm with the weight at R = 0.2 m gives m ≈ 0.07·50·9.81/(0.2·314²) ≈ 1.7 g — grams, not hundreds of grams. That looks surprisingly small for a 50 kg rotor, but check the force: at 3,000 rpm those 1.7 g already pull F = m·R·ω² ≈ 34 N — about 7% of the rotor’s weight. Starting small is the point: stepping up is cheap, while an oversized weight is a real load on bearings and welds. The same force check works in reverse for any weight you are about to bolt on.
You don’t have to compute this by hand: the Balanset software includes a First Trial Weight Estimator that recommends both the mass and the starting angle from your rotor data, and a Bumptest to check that you are not working near a natural frequency.
A good trial weight changes the reading by at least 20–30% in amplitude or 20–30° in phase. If the response is smaller, increase the weight stepwise — never jump straight to a heavy weight “to see something happen.”
Installing a Trial Weight
A prøvevekt of known mass is installed on the rotor, and the vibration is measured again. For two-plane balancing this is done in each plane in turn — a trial run with the weight in plane 1 (Run 1), then a trial run with the weight in plane 2 (Run 2) — so the software can measure the influence of each correction plane separately.
Beregning av korrigerende masser
Balanset-1A-programvaren analyserer måleresultatene og beregner de nødvendige korrigerende massene og deres plasseringsvinkler.
Korrigering av rotormasse
Avhengig av rotorens konstruksjon og dreiebenkens kapasitet kan massekorrigering utføres ved boring, fresing, sveising eller andre metoder.
Verifisering av balanseringen
Etter at korreksjonene er utført, foretas en kontrollmåling av vibrasjonene. Prosessen gjentas om nødvendig til ønsket balansenivå er oppnådd.
Dynamic Balancing in Practice
- Rotasjonsfrekvens: Typically, the working rotation speed of these shafts ranges between 300 to 500 revolutions per minute (rpm). In this particular case, we carried out the balancing at 550 rpm.
- Oppsett: Den gummibelagte akselen ble montert på dreiebenken, etterfulgt av strategisk plassering av sensorer, som vist på de medfølgende fotografiene.
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
Dynamisk balansering av gummierte aksler
- Innledende vibrasjonsmålinger: Før balansering første vibration readings stood at 9 mm/s and 17 mm/s.
- Trial Runs: A two-plane job needs a trial run in each plane in turn — Run 1 with the weight in plane 1, then Run 2 with the weight in plane 2. A trial weight of 340 grams was welded on; it altered the vibration and fase readings by roughly 10%. Treat such a response as a bare minimum: for a clear, confident measurement we normally aim for a trial weight that shifts the vibration vector by 25–50%, but a heavy, rigid lathe responds very little per gram of trial mass.
- Balanseringsjusteringer: Post the trial runs with the trial weight, our Balanset-1A instrument indicated the need for the addition of 3100 grams on one side of the shaft and 4300 grams on the other, corresponding to corrections in to plan. After these adjustments, vibration levels decreased to 2 mm/s and 4 mm/s.
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
- Finjustering: To further optimize results, we proceeded to add weights of 400 grams and 700 grams. Subsequently, another round of fine-tuning was executed by adding 200 grams and 400 grams. Due to spatial constraints, the weights were welded atop one another. Ultimately, these temporary weights were replaced with precision-cut, aesthetically pleasing counterweights crafted specifically for this shaft. The final vibration readings were an impressive 0.1 mm/s in both planes (a rounded figure — below 1 mm/s the instrument itself displays readings to three decimal places).
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
Dynamisk balansering av gummierte aksler på stedet ved hjelp av en dreiebenk
Fordeler med rotorbalansering på dreiebenk
Kostnadseffektivitet
Ved å bruke en dreiebenk til balansering unngår du å måtte kjøpe spesialisert balanseringsutstyr.
Bekvemmelighet
Balanseringen kan utføres direkte under produksjonsprosessen av rotoren, noe som reduserer produksjonstiden.
Høy kvalitet
Moderne bærbare avbalanseringsmaskiner, som Balanset-1A, gir høy avbalanseringsnøyaktighet, noe som muliggjør lave vibrasjonsnivåer og forbedret produktkvalitet.
Konklusjon
Rotorbalansering på dreiebenker er en effektiv og økonomisk løsning for bedrifter som ønsker å forbedre produktkvaliteten og redusere produksjonskostnadene. Bruk av bærbare avbalanseringsmaskiner som Balanset-1A gjør denne prosessen enkel og tilgjengelig, selv for små verksteder.
Viktige påminnelser
- For å oppnå best mulig resultat anbefales det å bruke måleinstrumenter av høy kvalitet og følge balanseringsprosedyren nøye. Du kan beregne den tillatte gjenværende ubalanse tillatte restubalansen for rotoren din med vår Kalkulator for restubalanse (ISO 1940).
Balansering av rotorer på dreiebenker er et skritt mot fremtiden for produksjonen din, og det lønner seg i form av forbedret produktkvalitet, reduserte kostnader og økt konkurransekraft for virksomheten din.
0 Kommentarer