Wat is een overhung rotor? Balancerende cantilever-ontwerpen • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is een overhung rotor? Balancerende cantilever-ontwerpen • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is een overhung rotor? Balancerende cantilever-ontwerpen

Gepubliceerd door admin op

Overhung Rotors begrijpen

Definitie: Wat is een overhung rotor?

Een overhangende rotor (ook wel cantileverrotor of cantilevered rotor genoemd) is een rotor Configuratie waarbij de roterende massa zich buiten de dragende lagers uitstrekt en vrijdragend is gemonteerd. In dit ontwerp wordt de rotor slechts aan één zijde ondersteund, waarbij het werkelement (waaier, ventilatorwiel, slijpschijf, enz.) over de lagersteun heen hangt in plaats van tussen twee lagers te zijn geplaatst.

Deze configuratie komt veel voor bij veel soorten industriële apparatuur en brengt unieke uitdagingen met zich mee voor balanceren als gevolg van de versterking van onevenwicht krachten door de cantileverwerking.

Veelvoorkomende voorbeelden van overhangende rotoren

Overhung rotor-ontwerpen worden veel gebruikt in industriële en commerciële toepassingen:

HVAC en industriële ventilatoren

  • Centrifugaalventilatorwaaiers die uit motorassen steken
  • Axiale koelventilatoren gemonteerd op motor-eindbellen
  • Industriële ventilatoren op voetstuk

Pompen

  • Enkeltraps centrifugaalpompwaaiers
  • Dichtgekoppelde pompen waarbij de waaier uit het motorlager steekt

Machinegereedschappen

  • Slijpschijven op overhangende spindels
  • Frezen en gereedschapshouders
  • Draaibankklauwplaten

Krachtoverbrenging

  • Katrollen en schijven gemonteerd op motorassen
  • Tandwielen op verlengde assen
  • Kettingwielen

Verwerkingsapparatuur

  • Mengers en waaiers
  • Turbinebladen op turbineassen

Waarom het overhangende ontwerp?

Ondanks de uitdagingen op het gebied van balanceren bieden overhangende rotoren aanzienlijke praktische voordelen:

1. Toegankelijkheid

Het werkende element is eenvoudig toegankelijk voor inspectie, onderhoud en vervanging zonder dat de hele machine gedemonteerd hoeft te worden of de lagers verstoord hoeven te worden.

2. Eenvoud en kosten

Door één lagersteun te elimineren, worden de mechanische complexiteit, het aantal onderdelen en de productiekosten verlaagd.

3. Ruimte-efficiëntie

Het compacte ontwerp vereist minder axiale ruimte dan een tussenlageropstelling.

4. Eenvoudige montage

Componenten kunnen vaak direct op standaard motorassen of bestaande machines worden gemonteerd, zonder dat er speciale koppelingen nodig zijn.

5. Procesvereisten

In sommige toepassingen (pompen, mengers, chemische verwerking) is het noodzakelijk dat het werkende element zich slechts aan één zijde bevindt om toegang te krijgen tot de procesvloeistof of het procesmateriaal.

Unieke evenwichtsuitdagingen

Overhangende rotoren brengen een aantal uitdagingen met zich mee waardoor ze gevoeliger zijn voor onbalans dan ontwerpen met tussenlagers:

1. Momentversterking

Elke onevenwicht In een overhangende rotor ontstaat niet alleen een centrifugale kracht, maar ook een moment (koppel) ten opzichte van de lagersteun. Hoe verder de massa zich van de lagers bevindt, hoe groter dit moment, waardoor zelfs kleine onbalansen worden versterkt. Dit wordt beschreven met het hefboomprincipe: kracht × afstand = moment.

2. Hoge lagerbelastingen

De cantileverconfiguratie legt hoge radiale en momentbelastingen op de lagers, met name het lager dat zich het dichtst bij de rotor bevindt. Onbalans verergert deze belastingen en versnelt de lagerslijtage.

3. Buigen en afbuigen van de as

De uitkragende as is onderhevig aan buigkrachten en zelfs kleine onevenwichten kunnen een aanzienlijke doorbuiging van de as aan het uitstekende uiteinde veroorzaken, vooral bij hogere snelheden of grotere overhangen.

4. Koppelings- en spiebaaneffecten

Veel overhangende rotoren zijn met spieën, stelschroeven of koppelingen op motorassen gemonteerd. Deze verbindingen kunnen de onbalans veroorzaken of veranderen, en elke losheid verergert de trillingen aanzienlijk.

5. Gevoeligheid voor installatie

Een onjuiste montage (niet volledig op de as geplaatst, schuin geplaatst, losse bevestigingsmiddelen) heeft een groter effect op overhangende rotoren dan op ontwerpen met tussenlagers.

Balanceringsoverwegingen voor overhangende rotoren

Enkelvlaks meestal voldoende

De meeste overhangende rotoren zijn relatief kort in axiale richting en kunnen effectief worden gebalanceerd met behulp van enkelvlaks balancering. De correctievlak bevindt zich meestal op de rotor zelf op de meest toegankelijke locatie.

Statisch versus dynamisch evenwicht

  • Statisch evenwicht: Zorgt ervoor dat het zwaartepunt van de rotor op de rotatieas ligt. Voor schijfvormige overhangende rotoren is statische balans vaak voldoende.
  • Dynamisch evenwicht: Voor langere overhangende rotoren of rotoren met een aanzienlijke axiale dikte kan dynamisch balanceren in twee vlakken nodig zijn om paar onevenwicht.

Overhangafstand is van belang

Hoe groter de overhang (de afstand van het dichtstbijzijnde lager tot het zwaartepunt van de rotor), hoe kritischer de balanskwaliteit wordt. Over het algemeen geldt:

  • Korte overhang (L/D < 0,3): Minder gevoelig, standaardbalanstoleranties zijn van toepassing
  • Matige overhang (0,3 < L/D < 0,7): Gevoeliger, overweeg nauwere toleranties
  • Lange overhang (L/D > 0,7): Zeer gevoelig, vereist zorgvuldig balanceren en kan dynamische balancering vereisen

Waarbij L de overhanglengte is en D de rotordiameter.

Aanbevolen procedures voor het balanceren van overhangende rotoren

1. Balans in de uiteindelijke geïnstalleerde configuratie indien mogelijk

Overhangende rotoren zijn bijzonder gevoelig voor de manier waarop ze gemonteerd zijn. Idealiter veldbalancering met de rotor op de as gemonteerd, in de uiteindelijke operationele configuratie.

2. Controleer de veilige montage

Zorg ervoor dat:

  • Alle bevestigingsmaterialen (stelschroeven, bouten, sleutels) zijn goed vastgedraaid
  • De rotor zit volledig op de as, zonder openingen
  • Alle spiebanen zijn correct gemonteerd zonder overmatige speling
  • De rotor staat loodrecht op de as (niet gespannen of schuin)

3. Gebruik de juiste correctieradius

Plaats correctiegewichten met een zo groot mogelijke straal (meestal rond de buitendiameter). Dit maximaliseert het effect van elke gram correctiegewicht, waardoor kleinere gewichtstoevoegingen mogelijk zijn.

4. Controleer op uitloop

Meet schacht uitloop vóór het balanceren. Te veel slingering (excentriciteit, speling, verbogen as) verhindert een goede balans en moet eerst worden gecorrigeerd.

5. Houd rekening met momenteffecten bij trillingsmeting

Bij het meten trillingen Meet bij overhangende rotoren zowel de aandrijfzijde als de lagers aan de niet-aandrijfzijde, indien toegankelijk. Het trillingspatroon zal aanzienlijk verschillen tussen locaties vanwege het moment dat wordt gecreëerd door de overhangende massa.

6. Gebruik nauwere toleranties

Vanwege de versterkingseffecten moet u overwegen om één G-klasse strakker dan bij een gelijkwaardige rotor met tussenlagers. Gebruik bijvoorbeeld G 2,5 in plaats van G 6,3 voor kritische toepassingen.

Veelvoorkomende problemen en oplossingen

Probleem: trillingen keren terug na balanceren

Mogelijke oorzaken:

  • Losse bevestigingsmaterialen zijn tijdens gebruik losgeraakt
  • Correctiegewichten zijn verschoven of afgevallen
  • Ophoping of erosie van materiaal heeft de evenwichtstoestand veranderd
  • Thermische groei veroorzaakte verschuiving

Oplossingen: Gebruik schroefdraadborgmiddelen, las of bevestig correctiegewichten permanent en stel een regelmatig inspectieschema op.

Probleem: Kan geen acceptabel evenwicht bereiken

Mogelijke oorzaken:

  • Asuitloop of verbogen as
  • Lagerslijtage of overmatige speling
  • Structurele resonantie bij bedrijfssnelheid
  • Slechte rotormontage (gespannen, niet volledig geplaatst)

Oplossingen: Los mechanische problemen op voordat u gaat balanceren, controleer de rechtheid van de as, vervang versleten lagers en controleer of de montage correct is.

Ontwerpoverwegingen voor nieuwe apparatuur

Bij het ontwerpen van apparatuur met overhangende rotoren:

  • Minimaliseer overhang: Houd de overhang zo kort mogelijk
  • Verstevig de schacht: Gebruik assen met een grotere diameter om buiging te voorkomen
  • Gebruik robuuste lagers: Specificeer lagers met voldoende radiale en momentbelastingscapaciteit
  • Zorg voor evenwichtsvermogen: Ontwerp correctievlakken of toegankelijke locaties voor het toevoegen/verwijderen van balansgewichten
  • Overweeg pre-balanceren: Balanceer het rotorelement indien mogelijk vóór de installatie
  • Geef de juiste toleranties op: Specificeer niet te veel, maar besef dat overhangende ontwerpen een goede balans nodig hebben

Industrienormen en -richtlijnen

Hoewel overhangende rotoren geen aparte balanceringsnormen hebben, vallen ze wel onder algemene balanceringsnormen met speciale opmerkingen:

  • ISO 21940-11: Biedt G-klasse selectiebegeleiding die toepasbaar is op overhangende rotoren
  • API 610 (Centrifugaalpompen): Specificeert de balanskwaliteit voor overhangende pompwaaiers
  • ANSI/AGMA-normen: Biedt begeleiding bij het balanceren van overhangende tandwielen en katrollen

Over het algemeen worden standaardbalansgraden gebruikt, maar houd er rekening mee dat overhangende configuraties baat kunnen hebben bij één graad strakker om de versterkingseffecten te compenseren.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp