Trillingsbasis in eenvoudige taal

← Balanset-1A Knowledge Base — all chapters

Dit hoofdstuk bevat de minimale theorie die u nodig heeft om bewust met de Balanset-1A te werken, in plaats van alleen maar knoppen in te drukken.

Wat trilling is en waarom de machine schudt

Elke roterende rotor (een klepelmaaiertrommel, een ventilatorwaaier, een as) heeft idealiter zijn zwaartepunt precies op de rotatie-as. In werkelijkheid is er altijd een lichte massaverschuiving — onbalans. Terwijl de rotor draait, trekt de “zware plek” hem bij elke omwenteling zijwaarts, waardoor een middelpuntvliedende kracht ontstaat die de machine met de rotatiefrequentie doet schudden.

Belangrijk: onbalans is slechts één van de oorzaken van trilling. Een machine schudt ook door:

• lagerspeling en slijtage,
• asuitlijnfouten (koppelingen, riemen),
• scheuren en losse bevestigingen (bouten, frame),
• een verbogen as,
• structurele resonantie,
• aerodynamische en elektromagnetische krachten (ventilatoren, frequentieregelaars).

Balanceren verhelpt alleen de onbalans. Al het andere moet worden gerepareerd, niet uitgebalanceerd. Vandaar de gouden regel: het apparaat kan een kapotte machine niet “wegbalanceren”.

Waarin trilling wordt gemeten

De Balanset-1A meet trillingssnelheid — de RMS-waarde in mm/s. Dit is de standaardgrootheid voor het beoordelen van de machinetoestand in het werkfrequentiebereik.

Een ruwe snelle beoordelingsschaal (gebaseerd op ISO 10816/20816, details in hoofdstuk 06):

Voor landbouwmachines (klepelmaaiers, maaiers) zijn de grenzen soepeler: tot 4,8 mm/s is prima, tot 7,1 mm/s op zachte steunen, en gezien de bedrijfsomstandigheden geldt “onder 8 mm/s is al goed”.

Frequentie, toerental en harmonischen

Stel dat een rotor draait op 3000 tpm. Dat is 50 omwentelingen per seconde = 50 Hz. Trilling wordt ontleed in frequentiecomponenten — het spectrum (FFT). Het spectrum toont “wie er schudt”:

• 1x (rotatiefrequentie) — de klassieke handtekening van onbalans. Dit is de component die balanceren vermindert.
• 2x, 3x (tweede, derde harmonische) — vaker verkeerde as-uitlijning, losse bevestigingen, een verbogen as. Als 2x hoger is dan 1x — is het te vroeg om te balanceren; zoek eerst naar uitlijnfouten/speling.
• Hoge frequenties, “ruis” — lager- en tandwielingrijpingsdefecten.
• Lage frequenties die geen verband houden met het toerental — losse fundering/bevestigingen, aerodynamica.
• Veelvouden van de netfrequentie (bijv. 6 × 50 Hz = 300 Hz) — elektromagnetische interferentie van een frequentieregelaar. Test: schakel de frequentieregelaar uit tijdens de uitlooptest — als de piek verdwijnt, is het elektrisch en niet mechanisch.

Een praktische regel van technische ondersteuning: als een spectrumpiek proportioneel verschuift wanneer u het toerental wijzigt — is het een rotatieharmonische; als hij op zijn plaats blijft — is het een structurele resonantie of een externe bron.

Hoe het eruitziet op het scherm:

Fase — “waar de zware plek zich bevindt”

Naast amplitude meet het apparaat fase — de hoek tussen de tachometerpuls (het reflecterende merkteken dat de laser passeert) en het trillingsmaximum. Fase vertelt u WAAR de onbalans zich bevindt. Op basis van de verandering in amplitude en fase na het plaatsen van een proefgewicht berekent het apparaat de massa en hoek van het correctiegewicht — het invloedscoëfficiëntmethode.

Praktische gevolgen:

• het tachomerkteken mag tussen de runs niet opnieuw worden aangebracht — de fase-“nul” verschuift dan. Ook de tachometer zelf mag niet worden verplaatst of opnieuw gericht;
• het toerental moet in alle runs van een reeks hetzelfde zijn;
• de fase moet van run tot run stabiel zijn (spreiding niet meer dan ~10–20°). Als de fase afwijkt — kan de meting niet worden vertrouwd; zoek naar een mechanische oorzaak of resonantie.

Resonantie — de grootste vijand van balanceren

Elke structuur (rotor + steunen + frame) heeft eigenfrequenties. Als het bedrijfstoerental samenvalt met een eigenfrequentie, resonantie treedt resonantie op: de trilling schiet omhoog, de fase springt heen en weer, de berekeningen van het apparaat convergeren niet meer, en “blijft het apparaat om meer gewicht vragen”.

Tekenen van resonantie:

• een kleine toerentalwijziging verandert de trilling meerdere malen;
• na het plaatsen van het berekende gewicht neemt de trilling toe in plaats van af;
• amplitude en fase zijn onstabiel onder ongewijzigde omstandigheden.

Wat te doen: balanceer bij een ander toerental — meestal onder de resonantie. Het typische recept voor klepelmaaiers: grofbalanceren bij 600–900 tpm, daarna overgaan naar het bedrijfstoerental. Recente softwareversies hebben een RunDown (coast-down) chart — laat de rotor op toeren komen, schakel de aandrijving uit en registreer de uitloop: de pieken onthullen de resonantiefrequenties, en u kiest een balanceertoerental daartussen.

Praktijkvoorbeeld: de rotor van een klant liet zich niet balanceren bij 1600 tpm, maar wel probleemloos bij 1000 tpm. De oorzaak — een resonantie rond 1600.

Lineariteit, en waarom u de helft van de massa plaatst

De berekening van het apparaat gaat ervan uit dat het systeem lineair: dubbel het gewicht — dubbele respons. Bij stijve machines met een goede fundering is dit vrijwel waar. Maar een klepelmaaier op een tractor, een machine op zachte steunen, of een constructie met speling en scheuren gedraagt zich niet-lineair: de respons op een gewicht is vaak niet evenredig.

Vandaar de in de praktijk beproefde regel: plaats 1/2 (bij slechte machines 1/3) van de berekende massa en voer een controlerun uit. Het apparaat verfijnt vervolgens de rest. Dat is sneller dan een enorm gewicht dat het doel “overschoot” opnieuw te moeten aanlassen.

Statische en dynamische onbalans

Statisch — de zware plek bevindt zich aan één kant van de rotor. Een stilstaande rotor op vrije steunen rolt vanzelf met de zware kant naar beneden. Wordt gecorrigeerd met één gewicht in één vlak.

Dynamisch — zware plekken aan verschillende uiteinden en aan verschillende kanten van de rotor. De rotor trilt niet alleen, hij “wiebelt” ook tijdens het draaien. Er zijn gewichten in twee vlakken nodig. Statisch is dit niet te detecteren: als de rotor 90° wordt gedraaid, lijken de twee gewichten elkaar te compenseren, maar in beweging trekt elke zware plek zijn eigen kant op.

Één of twee correctievlakken?

• Eén vlak — smalle rotoren (schijven, poelies, smalle waaiers). ISO 21940-11-vuistregel: als de rotorbreedte minder is dan de helft van de diameter (verhouding ~1:2; in de praktijk beveelt ondersteuning 1:3 aan) — is één vlak voldoende.
• Twee vliegtuigen — lange rotoren (klepelmaaiertrommels, assen, maaidorserrotoren, ventilatoren bij 3000 tpm en hoger). Onbalans aan de twee uiteinden van de rotor beïnvloedt elkaar over en weer, dus meet het apparaat twee kanalen tegelijk (sensoren X1 en X2) en berekent het beide gewichten in één keer.

G-balanceerkwaliteitsklassen (ISO 1940 / ISO 21940-11)

Restonbalans wordt gespecificeerd in g·mm volgens G-klassen:

Hoe hoger het toerental en hoe kleiner de rotor — hoe strenger de klasse. De Balanset-software heeft een tolerantiecalculator: voer de rotormassa, het toerental en de G-klasse in — deze geeft de toelaatbare restonbalans in g·mm per vlak. Praktijkvoorbeeld: een rotor van 80 kg bij 3000 tpm, G6.3 → tolerantie ≈ 802 g·mm per vlak.

Verwar de twee beoordelingssystemen niet:

• mm/s (trillingssnelheid) — beoordeling van de gemonteerde machine ter plaatse, volgens ISO 10816/20816;
• g·mm (restonbalans) — beoordeling van de rotor zelf, volgens ISO 1940/21940. Balanceermachines werken in g·mm; veldbalanceren houdt meestal mm/s in de gaten.

Miniwoordenlijst