Zrozumienie mimośrodowości w maszynach obrotowych

Definicja: Czym jest ekscentryczność?

W kontekście dynamiki wirnika, ekscentryczność Odnosi się do odległości promieniowej lub przesunięcia między środkiem masy wirnika (zwanym również środkiem ciężkości) a jego środkiem geometrycznym (prawdziwym środkiem jego formy lub wału). W idealnie wyważonym wirniku te dwa środki pokrywałyby się. Jednakże, ze względu na niedoskonałości produkcyjne i nierównomierną gęstość materiału, prawie zawsze występuje pewna wrodzona mimośrodowość. Gdy wirnik mimośrodowy obraca się, przesunięty środek masy generuje siłę odśrodkową, która jest główną przyczyną wibracji spowodowanych brak równowagi.

Bezpośredni związek między ekscentrycznością a brakiem równowagi

Mimośrodowość i niewyważenie są ze sobą fundamentalnie powiązane. Niewyważenie jest *miarą* efektu mimośrodowości przy danej prędkości, podczas gdy mimośrodowość jest *przyczyną fizyczną*. Wielkość niewyważenia jest wprost proporcjonalna do masy wirnika i jego mimośrodowości.

Zasada jest prosta:

Nierównowaga (U) = Masa (M) × Mimośród (e)

Ta zależność pokazuje, dlaczego mimośrodowość jest tak istotna. Nawet bardzo mała mimośrodowość (zaledwie kilka mikrometrów) w ciężkim, szybkoobrotowym wirniku może wytworzyć ogromną siłę niewyważenia, prowadzącą do silnych wibracji i szybkiego zużycia łożysk.

Rodzaje ekscentryczności

Ważne jest, aby rozróżniać różne formy mimośrodowości i związanych z nimi niedoskonałości geometrycznych:

1. Mimośród masy

To jest prawdziwy mimośród, zdefiniowany powyżej – przesunięcie między środkiem masy a środkiem geometrycznym. To właśnie ten rodzaj mimośrodu powoduje niewyważenie i jest celem wszystkich procedur wyważania. Nie można go zobaczyć ani zmierzyć bezpośrednio za pomocą czujnika zegarowego, gdy wirnik jest nieruchomy.

2. Mimośród geometryczny (bicie)

Odnosi się to do odchylenia powierzchni wirnika od idealnego okręgu. Jest to miara stopnia „odkształcenia” wału lub wirnika. Jest to również znane jako bicie mechaniczneNa przykład czop wału może być lekko owalny, a koło pasowe może być lekko przesunięte względem środka wału. Tego typu niedoskonałość *można* zmierzyć czujnikiem zegarowym podczas powolnego toczenia. Chociaż nie odzwierciedla ona bezpośrednio niewyważenia masy, mimośrodowa forma geometryczna często przyczynia się do niewyważenia masy.

3. Wyciek elektryczny

Nie jest to wada fizyczna, lecz błąd pomiaru występujący w przypadku bezkontaktowych sond zbliżeniowych. Jeśli powierzchnia wirnika wykazuje wahania przepuszczalności magnetycznej lub przewodności elektrycznej, sonda może dawać fałszywe odczyty, imitujące bicie geometryczne. Ten „szum” należy uwzględnić podczas dynamicznych testów wirnika.

Przyczyny ekscentryczności

Mimośrodowość masy wprowadza się do wirników na różne sposoby:

• Tolerancje produkcyjne: Żaden proces produkcyjny nie jest idealny. Zawsze mogą zdarzyć się drobne błędy w obróbce, odlewaniu i montażu.
• Nierównomierna gęstość materiału: Wtrącenia, puste przestrzenie lub porowatość wewnątrz odlewu lub odkuwki sprawiają, że materiał nie jest idealnie jednorodny, co powoduje przesunięcie środka ciężkości.
• Asymetryczny projekt: Elementy takie jak wały korbowe są z natury asymetryczne.
• Błędy montażu: Koło pasowe lub łożysko, które nie jest idealnie wyśrodkowane na wale, spowoduje powstanie masy mimośrodowej.
• Zniekształcenie termiczne: Nierównomierne nagrzewanie lub chłodzenie może spowodować wygięcie wirnika, co powoduje tymczasowe przesunięcie środka masy. Zjawisko to nazywa się wektorem termicznym.

Jak rozwiązuje się problem ekscentryczności

Ponieważ mimośrodowość masy jest przyczyną braku równowagi, koryguje się ją poprzez proces równoważenieDodając lub usuwając niewielkie ciężary, technik wytwarza siłę przeciwną, która skutecznie ściąga oś masy wirnika z powrotem do linii środkowej geometrycznej, minimalizując siłę odśrodkową netto i wynikające z niej drgania.

← Powrót do indeksu głównego