Zrozumienie sztywnego wirnika
A sztywny wirnik jest wirnik który nie zgina się znacząco, nie wygina się ani nie zmienia swojego kształtu pod wpływem własnego brak równowagi Do celów wyważania wirnik jest traktowany jako sztywny, gdy pracuje z prędkością znacznie niższą niż jego pierwsza prędkość krytyczna. prędkość krytyczna - konwencjonalnie mniej niż 70-75%. Ponieważ jego kształt pozostaje stały, sztywny wirnik jest najprostszą i najbardziej ekonomiczną klasą wirników do wyważania, a zdecydowana większość codziennych maszyn przemysłowych należy do tej klasy.
1. Definicja: Czym jest wirnik sztywny?
Podstawową zasadą zachowania sztywnego wirnika jest to, że dystrybucja niewyważenia wzdłuż długości wirnika nie zmienia się wraz ze zmianą jego prędkości. Ciężkie punkty pozostają na swoim miejscu. Stan wyważenia osiągnięty przy niskiej, wygodnej prędkości na wyważarka dlatego pozostaje ważny i skuteczny, gdy wirnik jest później uruchamiany ze znacznie wyższą prędkością roboczą.
Stabilność ta wynika bezpośrednio z tego, że wirnik pozostaje z dala od swojej pierwszej prędkości krytycznej. prędkość krytyczna. Poniżej około 70-75% tej prędkości ugięcie spowodowane przez siła odśrodkowa jest pomijalna w porównaniu z geometrycznym mimośrodem samej masy, więc wirnik zachowuje się jak pojedyncza bryła obracająca się wokół własnej osi. Oś masy i oś wału są względem siebie stałe niezależnie od prędkości obrotowej.
Maszyny codziennego użytku, które inżynierowie traktują jako sztywne wirniki, obejmują armatury silników elektrycznych, jednostopniowe wentylatory i dmuchawy, wirniki pomp, koła zamachowe, koła pasowe, ściernice i elementy tarczowe. W ich przypadku wyważenie w dwóch płaszczyznach wykonane powoli pozwala uchwycić rzeczywisty stan niewyważenia, z jakim maszyna będzie pracować.
2. Sztywny a elastyczny wirnik
Rozróżnienie pomiędzy sztywnym wirnikiem a elastyczny wirnik jest jednym z najważniejszych pojęć w wyważaniu wirników, ponieważ determinuje całą strategię wyważania.
Sztywny wirnik
- Prędkość robocza: znacznie poniżej pierwszej prędkości krytycznej, zwykle poniżej 75%.
- Zachowanie: nie zgina się ani nie wygina pod wpływem sił odśrodkowych. Jego charakterystyka niewyważenia jest niezależna od prędkości.
- Procedura wyważania: można wyważyć przy jednej, wygodnej niskiej prędkości. Standard Balansowanie w dwóch płaszczyznach jest wystarczająca do skorygowania niewyważenie dynamicznejest wystarczająca do skorygowania ISO 21940-11 (która zastąpiła znaną od dawna normę ISO 1940-1).
Elastyczny wirnik
- Prędkość robocza: zbliża się, przechodzi lub działa znacznie powyżej jednej lub więcej prędkości krytycznych.
- Zachowanie: zgina się i wygina, gdy przechodzi przez prędkość krytyczną. Siły niewyważenia powodują, że wirnik zmienia kształt (ugina się), a pozorna lokalizacja “ciężkiego punktu” może zmieniać się wraz z prędkością, ponieważ wirnik przyjmuje wygięty kształt. kształt modalny.
- Procedura wyważania: znacznie bardziej złożone. Wymaga wyważanie wielopłaszczyznowe (często więcej niż dwie płaszczyzny) i muszą być wykonywane z prędkością roboczą lub zbliżoną do niej, aby uwzględnić zginanie wirnika. Wymagane są specjalistyczne techniki modalne, a praca podlega normie ISO 21940-12.
3. Znaczenie „sztywnego” założenia
Założenie, że wirnik zachowuje się sztywno, umożliwia praktyczne, ekonomiczne i bezpieczne wyważanie na przemysłowych wyważarkach. Maszyny te zazwyczaj obracają wirniki przy stosunkowo niskich prędkościach - kilkaset obrotów na minutę - ze względu na bezpieczeństwo, niższą moc napędu i prostotę mechaniczną.
Jeśli wirnik jest naprawdę sztywny, niewyważenie mierzone przy 400 obr/min na wyważarce jest tym samym niewyważeniem, które powoduje wibracje przy 3600 obr/min w terenie. Skorygowanie niewyważenia przy niskich obrotach rozwiązuje problem przy wysokich obrotach. Gdyby wirnik był rzeczywiście elastyczny, wyważenie przy niskiej prędkości byłoby nieskuteczne: wirnik wygiąłby się, gdy zbliżałby się do prędkości krytycznej i prezentowałby zupełnie inny stan niewyważenia przy prędkości roboczej - czasami wydawałby się dobrze wyważony, gdy jest nieruchomy, ale wibrowałby źle podczas pracy. Błędna ocena elastycznego wirnika jako sztywnego jest klasyczną przyczyną “wyważonej” maszyny, która nadal się trzęsie.
4. Kiedy wirnik uważa się za sztywny?
Decyzja o traktowaniu wirnika jako sztywnego zależy od jego geometrii i prędkości roboczej:
- Krótkie, masywne wirniki: Wirniki o dużej średnicy w stosunku do długości - ściernica, hamulec tarczowy, jednostopniowy wirnik pompy - są prawie zawsze sztywne.
- Długie, smukłe wirniki: Wirniki, które są długie i cienkie, takie jak wał napędowy lub wirnik sprężarki wielostopniowej, są znacznie bardziej elastyczne, zwłaszcza gdy pracują z dużą prędkością.
Ostatecznym testem jest stosunek prędkości roboczej do pierwszej prędkości krytycznej. Jeśli stosunek ten jest niski, podejście oparte na sztywnym wirniku jest odpowiednie i odniesie sukces; jeśli jest wysoki, potrzebne są metody elastycznego wirnika. Właśnie dlatego zrozumienie dynamika wirnika i gdzie znajduje się każda krytyczna prędkość, leży u podstaw każdej decyzji dotyczącej równoważenia.
5. Wyważanie i weryfikacja sztywnego wirnika w terenie
Wiele sztywnych wirników najwygodniej jest wyważać na miejscu, w ich własnych łożyskach, zamiast demontować je i montować na wyważarce. Jest to wyważanie w terenie, i pasuje dokładnie do wentylatorów, pomp i silników, które obejmuje sztywne założenie. Przenośny dwukanałowy analizator, taki jak Balans-1a mierzy amplitudę 1× oraz faza w każdym łożysku, oblicza prędkość wirnika współczynniki wpływu z próbnego ważenia i oblicza masy korekcyjne dla jednej lub dwóch płaszczyzn. Ponieważ wirnik jest sztywny, ta pojedyncza tania korekta działa w całym zakresie prędkości, a przyrząd może następnie potwierdzić, że niewyważenie resztkowe mieści się w wybranej klasie ISO 21940-11. Stopień wyważenia i prędkość roboczą można przekształcić w dopuszczalną tolerancję g-mm za pomocą funkcji Kalkulator niewyważenia resztkowego (ISO 21940-11) zanim zaczniesz.
