Inzicht in excentriciteit in roterende machines

Definitie: Wat is excentriciteit?

In de context van rotordynamiek, excentriciteit Verwijst naar de radiale afstand of offset tussen het zwaartepunt van een rotor (ook wel het zwaartepunt genoemd) en het geometrische middelpunt (het werkelijke middelpunt van de vorm of as). In een perfect uitgebalanceerde rotor zouden deze twee centra samenvallen. Door productiefouten en een ongelijkmatige materiaaldichtheid is er echter vrijwel altijd sprake van inherente excentriciteit. Wanneer een excentrische rotor draait, genereert het excentrische massamiddelpunt een centrifugale kracht, wat de hoofdoorzaak is van trillingen door onevenwicht.

De directe relatie tussen excentriciteit en onevenwicht

Excentriciteit en onbalans zijn fundamenteel met elkaar verbonden. Onbalans is de *maat* voor het effect van excentriciteit bij een bepaalde snelheid, terwijl excentriciteit de *fysieke oorzaak* is. De mate van onbalans is recht evenredig met de massa van de rotor en de excentriciteit ervan.

De formule is eenvoudig:

Onbalans (U) = Massa (M) × Excentriciteit (e)

Deze relatie onderstreept waarom excentriciteit zo cruciaal is. Zelfs een zeer kleine excentriciteit (slechts enkele micrometers) op een zware, sneldraaiende rotor kan een enorme onbalans veroorzaken, wat leidt tot ernstige trillingen en snelle slijtage van de lagers.

Soorten excentriciteit

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen verschillende vormen van excentriciteit en de daaraan gerelateerde geometrische onvolkomenheden:

1. Massa-excentriciteit

Dit is de werkelijke excentriciteit zoals hierboven gedefinieerd: de afwijking tussen het massamiddelpunt en het geometrische middelpunt. Dit is het type dat onbalans veroorzaakt en het doel is van alle balanceerprocedures. Het kan niet direct met een meetklok worden waargenomen of gemeten wanneer de rotor stilstaat.

2. Geometrische excentriciteit (uitloop)

Dit verwijst naar een afwijking van het rotoroppervlak ten opzichte van een perfecte cirkel. Het is een maatstaf voor hoe "onrond" een as of rotor is. Dit staat ook bekend als mechanische slingeringEen astap kan bijvoorbeeld licht ovaal zijn, of een poelie kan iets excentrisch op een as zijn gefreesd. Dit type onvolkomenheid *kan* worden gemeten met een meetklok tijdens een langzame rolbeweging. Hoewel het niet direct een indicatie is van massa-onbalans, draagt een excentrische geometrische vorm vaak bij aan massa-onbalans.

3. Elektrische uitval

Dit is geen fysieke onvolkomenheid, maar een meetfout die optreedt bij contactloze nabijheidssondes. Als het oppervlak van de rotor variaties vertoont in magnetische permeabiliteit of elektrische geleidbaarheid, kan de sonde een onjuiste waarde geven die lijkt op geometrische slingering. Met deze "ruis" moet rekening worden gehouden tijdens dynamische tests van de rotor.

Oorzaken van excentriciteit

Massa-excentriciteit wordt op verschillende manieren in rotoren geïntroduceerd:

• Productietoleranties: Geen enkel productieproces is perfect. Er zullen altijd kleine foutjes zijn bij het bewerken, gieten en monteren.
• Niet-uniforme materiaaldichtheid: Insluitsels, holtes of porositeit in een gietstuk of smeedstuk betekenen dat het materiaal niet perfect homogeen is, waardoor het massamiddelpunt verschuift.
• Asymmetrisch ontwerp: Onderdelen zoals krukassen zijn inherent asymmetrisch.
• Montagefouten: Een katrol of lager dat niet perfect gecentreerd is op een as, creëert een excentrische massa.
• Thermische vervorming: Ongelijkmatige verwarming of koeling kan ervoor zorgen dat een rotor kromtrekt, waardoor het massamiddelpunt tijdelijk verschuift. Dit staat bekend als een thermische vector.

Hoe excentriciteit wordt aangepakt

Omdat massa-excentriciteit de oorzaak is van onevenwichtigheid, wordt deze gecorrigeerd door middel van het proces van balancerenDoor kleine hoeveelheden gewicht toe te voegen of te verwijderen, creëert een technicus een tegengestelde kracht die de massamiddellijn van de rotor effectief terugtrekt in lijn met de geometrische middellijn, waardoor de netto centrifugale kracht en de resulterende trillingen tot een minimum worden beperkt.

← Terug naar hoofdindex