Czym jest ciężarek próbny przy wyważaniu wirnika?

Odważnik próbny (nazywany również odważnikiem testowym lub odważnikiem kalibracyjnym) to znana masa tymczasowo przymocowana do wirnika o znanym promieniu podczas wyważania w jednej płaszczyźnie. Poprzez pomiar zmiany drgań wywołanej przez odważnik próbny, przyrząd wyważający oblicza prawidłową stałą masę korekcyjną i kąt. Odważnik próbny jest usuwany po zakończeniu pomiaru.

Jak wybrać właściwy rozmiar ciężarka próbnego?

Idealny ciężarek próbny powinien generować mierzalną zmianę drgań bez przeciążania wirnika ani łożysk. Powszechną wytyczną inżynierską jest stosowanie od 5% do 10% dopuszczalnego niewyważenia resztkowego (zgodnie z normą ISO 21940) podzielonego przez promień korekcji. Zbyt mały ciężarek próbny może nie dać wiarygodnego odczytu; zbyt duży może powodować nadmierne wibracje lub zagrożenie bezpieczeństwa.

Co się stanie, jeśli ciężar próbny okaże się za duży?

Zbyt ciężki ciężarek próbny może powodować niebezpiecznie wysokie drgania podczas próby, potencjalnie uszkadzając łożyska, uszczelnienia lub sam wirnik. Może również przekroczyć zakres liniowy czujników drgań, co prowadzi do niedokładnych wyników wyważania. Zawsze zaczynaj od obliczonego minimum (5% wartości U_per/r) i zwiększaj obciążenie tylko wtedy, gdy zmiana drgań jest niewystarczająca.

Gdzie należy umieścić ciężarek próbny na wirniku?

Umieść obciążnik próbny w płaszczyźnie korekcyjnej – w miejscu osiowym, w którym zostaną dodane stałe obciążniki wyważające. W przypadku położenia promieniowego, zamocuj go pod maksymalnym dostępnym promieniem, aby zminimalizować wymaganą masę. Typowe metody mocowania obejmują przykręcanie do istniejących otworów, użycie obciążników magnetycznych lub przyklejenie obciążników taśmą do powierzchni wirnika. Upewnij się, że obciążnik próbny jest solidnie zamocowany i nie może się odczepić podczas obrotu.

Dlaczego przy obliczaniu masy próbnej stosuje się dopuszczalne niewyważenie wynoszące 5–10%?

Seria 5–10% to praktyczne wytyczne inżynierskie, które równoważą dwa wymagania: ciężar próbny musi być wystarczająco ciężki, aby wywołać wyraźnie mierzalną zmianę drgań (stosunek sygnału do szumu), ale jednocześnie wystarczająco lekki, aby uniknąć nadmiernych drgań. Wykorzystanie dopuszczalnego niewyważenia jako punktu odniesienia zapewnia odpowiednie skalowanie ciężaru próbnego w odniesieniu do masy, prędkości i stopnia wyważenia wirnika.

Darmowe narzędzie inżynieryjne

Kalkulator masy próbnej do wyważania wirnika

Oblicz zalecaną masę próbną do wyważania wirnika w pojedynczej płaszczyźnie. Uwzględnij masę wirnika, prędkość, promień korekcji, sztywność podpór i intensywność drgań.

Metoda Vibromera Sztywność podparcia Poziom wibracji

Masa wirnika (Mr) (kg)

Prędkość wirnika (N) (RPM)

Promień instalacji (Rt) (mm)

Sztywność podparcia (Ksupp) (0,5–5,0)

Poziom wibracji (mm/s średnia kwadratowa)

Szybkie ustawienia wstępne

Wyniki

Zalecana masa próbna (Mt)

—

Masa wirnika (Mr)

—

Promień próbny (Rt)

—

Sztywność podparcia (Ksupp)

—

Współczynnik drgań (Kvib)

—

Promień w cm (Rt)

—

Współczynnik prędkości (N/100)²

—

Wzór na wagę próbną

Masę próbną oblicza się przy użyciu praktycznego wzoru inżynierskiego, który uwzględnia warunki podparcia i intensywność drgań:

Góra — masa próbna (g)
Pan — masa wirnika (g) — wprowadź w kg, przeliczoną wewnętrznie na gramy
Ksupp — współczynnik sztywności podpory (0,5–5,0)
Kvib — współczynnik poziomu drgań (0,5–3,0) — wyprowadzony ze zmierzonego poziomu drgań w mm/s
Prawa strona — promień instalacji wagi próbnej (cm) — wprowadź w mm, przeliczając wewnętrznie na cm
N — prędkość wirnika (obr./min)

Współczynnik sztywności podparcia (Ksupp)

Współczynnik ten uwzględnia sposób, w jaki konstrukcja nośna maszyny wpływa na reakcję wibracji na niewyważenie:

Ksupp	Typ wsparcia	Opis
5.0	Bardzo sztywny	Masywny betonowy blok, sztywna stalowa konstrukcja. Wibracje prawie nie zmieniają się wraz z utratą równowagi — potrzeba cięższy waga próbna (wysoki Ksupp).
4.0	Sztywny	Fundament betonowy, sztywny cokół. Typowy dla dużych pomp i sprężarek.
2,0–3,0	Średni	Standardowy montaż przemysłowy, płyta fundamentowa na betonie. Najczęstsze zastosowanie w przypadku wentylatorów, silników i maszyn ogólnego przeznaczenia.
1.0	Elastyczny	Sprężynowe mocowania, gumowe izolatory. Maszyna swobodnie wibruje — zapalniczka wystarczająca masa próbna (niski Ksupp).
0.5	Bardzo elastyczny	Mocowanie podwieszane, miękkie izolatory, uchwyt/kołyska równoważąca. Maksymalna reakcja na drgania — najniższa waga próbna.

Praktyczna zasada: Sztywne podpory (Ksupp = 4–5) “pochłaniają” drgania, więc do uzyskania mierzalnej zmiany potrzebny jest cięższy ciężar próbny. Elastyczne podpory (Ksupp = 0,5–1) wzmacniają reakcję, więc lżejszy ciężar próbny sprawdza się.

Współczynnik poziomu wibracji (Kvib)

Współczynnik ten odzwierciedla aktualną intensywność drgań maszyny przed wyważeniem:

Kvib	Poziom wibracji	Stan
1	Niski (< 2 mm/s)	Maszyna działa płynnie. Wymaga jedynie precyzyjnego dostrojenia. Mniejszy ciężar próbny — w przeciwnym razie może zagłuszyć istniejący sygnał niewyważenia.
2	Umiarkowany (2–4,5 mm/s)	Wyczuwalne wibracje. Standardowe wyważenie.
3	Podwyższone (4,5–7,1 mm/s)	Wyraźny problem z niewyważeniem. Typowy scenariusz wyważania w terenie. Wybór domyślny.
5	Wysoka (7,1–11 mm/s)	Znaczne niewyważenie. Konieczne pilne wyważenie. Większy ciężarek próbny OK — wibracje są już wysokie.
8	Bardzo wysoka (> 11 mm/s)	Poziom niebezpieczny. Duża asymetria. Dopuszczalny większy ciężar próbny, aby zapewnić mierzalną zmianę wektora.

Dlaczego ta formuła działa

Wzór Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) oddaje istotę fizyki:

Cięższe wirniki potrzebne są cięższe ciężarki próbne (liniowe z Panem)
Wyższe prędkości generuje większą siłę odśrodkową na gram, więc potrzeba mniejszej masy próbnej (odwrotność kwadratu N)
Większy promień oznacza większy moment na gram, więc potrzeba mniej ciężaru (odwrotność Rt)
Sztywniejsze podpory potrzeba większej masy, aby wywołać wykrywalną zmianę wibracji (wyższy Ksupp = 4–5)
Elastyczne podpory wzmocnić odpowiedź, więc potrzeba mniej wagi (niższy Ksupp = 0,5–1)
Wyższe istniejące wibracje oznacza większe istniejące niewyważenie — proporcjonalnie większą masę próbną (wyższy Kvib)

Przykład praktyczny

Przykład — wentylator odśrodkowy

Biorąc pod uwagę: Mr = 111 kg = 111 000 g, N = 1111 obr./min, Rt = 111 mm = 11,1 cm, Ksupp = 1,0, Wibracje = 11 mm/s → Kvib = 1,5

Krok 1: Współczynnik prędkości: (N/100)² = (1111/100)² = 11,11² = 123,43

Krok 2: Mianownik: Rt(cm) × (N/100)² = 11,1 × 123,43 = 1370,1

Krok 3: Licznik: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111 000 × 1,0 × 1,5 = 166 500

Krok 4: Mt = 166 500 / 1 370,1 = 121,5 g

Wynik: Użyj około 122 gramy masa próbna przy promieniu 111 mm.

⚠️ Uwaga dotycząca bezpieczeństwa: Zbyt ciężki obciążnik próbny może powodować niebezpiecznie wysokie wibracje. Jeśli obliczony ciężar wydaje się zbyt duży, zacznij od połowy i stopniowo zwiększaj. Zawsze upewnij się, że obciążnik próbny jest bezpiecznie zamocowany i nie może się odczepić podczas obrotu.

Porównanie z metodą ISO 21940

Klasyczne podejście ISO wykorzystuje stopień wyważenia G do obliczenia dopuszczalnego niewyważenia, a następnie przyjmuje 5–10% jako masę próbną. Ten wzór Vibromera to praktyczny skrót do zastosowań terenowych, który daje podobne wyniki, jednocześnie bezpośrednio uwzględniając rzeczywiste warunki (sztywność podpór i aktualny poziom drgań), które metoda ISO zakłada jako idealne.