Zrozumienie mimośrodowości wirnika
Definicja: Czym jest mimośrodowość wirnika?
Mimośrodowość wirnika (nazywany również ekscentryczność lub bicie geometryczne) to stan, w którym środek geometryczny wirnik lub element wirnika nie pokrywa się z osią obrotu (linią środkową wyznaczoną przez łożyska nośne). To przesunięcie powoduje sytuację, w której, nawet jeśli masa jest idealnie wyważona, zewnętrzna powierzchnia wirnika biegnie “poza środkiem”, powodując, że środek masy orbituje wokół osi obrotu podczas obrotu wirnika, generując wibracja identyczny z masą brak równowagi.
Mimośrodowość jest szczególnie powszechna w silnikach elektrycznych (z powodu przesunięcia wirnika względem otworu), pompach i wentylatorach (z powodu przesunięcia mocowania wirnika) oraz w przypadku zmontowanych wirników, gdzie nakładanie się tolerancji produkcyjnych może powodować bicie geometryczne. Jest to istotny problem w maszynach precyzyjnych, gdzie zachowanie ścisłej współosiowości ma kluczowe znaczenie.
Rodzaje mimośrodowości wirnika
1. Mimośród statyczny (przesunięcie równoległe)
- Opis: Przesunięcie środka wirnika względem osi obrotu, ale równoległe do niej
- Geometria: Stałe przesunięcie promieniowe wzdłuż długości wirnika
- Efekt: Tworzy nierównowagę masy (środek geometryczny ≠ środek obrotu)
- Częste w: Elementy jednotarczowe, takie jak wirniki, koła pasowe
- Korekta: Często korygowane przez równoważenie lub ponownego montażu
2. Mimośród dynamiczny (przesunięcie kątowe)
- Opis: Oś wirnika pod kątem do osi obrotu
- Geometria: Bicie zmienia się wzdłuż długości wirnika
- Efekt: Tworzy nierównowagę par i zmienne bicie
- Częste w: Długie wirniki z wieloma etapami montażu
- Korekta: Wymaga ponownego ustawienia lub specjalistycznego wyważenia
3. Mimośród złożony
- Połączenie przesunięcia równoległego i kątowego
- Najczęstszy stan w świecie rzeczywistym
- Złożony wzór wybiegu
- Wymaga dokładnej analizy, aby odróżnić je od innych problemów
Najczęstsze przyczyny
Tolerancje produkcyjne
- Bicie przewodu lufy: Otwór łożyska nie jest współśrodkowy względem średnicy zewnętrznej
- Bicie wału: Niedokładności obróbki czopów wałów
- Stos: Zmontowano wiele komponentów z zachowaniem tolerancji
- Warianty obsady: Przesunięcie rdzenia w odlewach powodujące zmianę grubości ścianek
Błędy montażu
- Montaż poza środkiem: Komponent wirnika lub wirnika nie jest wyśrodkowany na wale
- Instalacja odchylona: Element przechylony podczas wciskania
- Problemy z kluczem/rowkiem: Montaż klucza o powiększonych rozmiarach lub klucza mimośrodowego
- Problemy z dopasowaniem termicznym: Montaż z dopasowaniem skurczowym lub rozprężnym tworzący przesunięcie
Przyczyny operacyjne
- Zużycie łożysk: Nadmierny luz pozwala na niecentralne działanie wału
- Gięcie wału: Stały lub termiczny łuk tworzący efektywny mimośród
- Odkształcenie plastyczne: Przeciążenie powodujące trwałe odkształcenie wału lub elementu
- Rozluźnienie: Komponent poluzował się i zmienił położenie
Skutki i objawy
Objawy wibracji
- 1× Wibracje synchroniczne: Główny objaw, wygląda identycznie jak niewyważenie masy
- Wysoki Wybieg: Mierzalne bicie promieniowe nawet przy niskich prędkościach walców
- Stała faza: W przeciwieństwie do niektórych innych usterek, faza jest zazwyczaj stabilna
- Odpowiedź kwadratowa prędkości: Wibracje rosną wraz z prędkością², podobnie jak brak równowagi
Efekty elektryczne (silniki/generatory elektryczne)
- Zmiana szczeliny powietrznej: Wirnik mimośrodowy tworzy nierównomierną szczelinę powietrzną
- Nierównowaga magnetyczna (UMP): Asymetryczne siły magnetyczne
- Obecne wahania: Zmienna niechęć wpływa na bieżące pobranie
- Przegrzanie: Lokalne ogrzewanie przy minimalnej szczelinie powietrznej
- Szum elektromagnetyczny: Wibracje i hałas o częstotliwości 2× linii
Naprężenie mechaniczne
- Zwiększone obciążenia łożysk spowodowane siłami niewyważenia
- Cykliczne naprężenie zginające w wale
- Zmniejszone odstępy w miejscach o minimalnych odstępach
- Możliwość otarć przy bliskich odbiciach
Diagnoza i różnicowanie
Mimośród kontra niewyważenie masy
| Funkcja | Nierównowaga masowa | Ekscentryczność |
|---|---|---|
| Częstotliwość wibracji | 1× prędkość biegu | 1× prędkość biegu |
| Powolne wybiegnięcie | Minimalny | Wysoki (proporcjonalny do ekscentryczności) |
| Odpowiedź na równoważenie | Zredukowane wibracje | Ograniczona poprawa (dodaje niewyważenie masy w celu kompensacji) |
| Efekty elektryczne | Nic | Zmiana szczeliny powietrznej, UMP (w silnikach/generatorach) |
| Korekta | Dodaj ciężarki wyważające | Zamontuj ponownie element, wymień w przypadku wady fabrycznej |
Testy diagnostyczne
Pomiar bicia
- Pomiar bicia promieniowego za pomocą czujnika zegarowego lub sondy zbliżeniowej
- Obróć wał powoli (< 100 obr./min)
- Wysokie bicie (zwykle > 0,05 mm lub 2 mil) wskazuje na mimośrodowość lub wygięcie wału
- Bicie obecne nawet przy braku obrotów potwierdza problem geometryczny
Test reakcji równoważącej
- Spróbuj zrównoważyć ciężarki próbne
- Mimośrodowość ogranicza możliwą do uzyskania jakość wyważenia
- Można osiągnąć akceptowalny poziom drgań, ale wymagane są duże ciężarki korekcyjne
- Ciężary “gonią” za przesunięciem geometrycznym, zamiast korygować rozkład masy
Metody korekcji
Korekta mechaniczna
- Ponowny montaż komponentu: Wyjmij i zainstaluj ponownie z lepszą współosiowością
- Powierzchnie maszyn: Ponownie rozwiercić otwory montażowe łożysk lub przetoczyć wał, aby poprawić bicie
- Wymień komponent: W przypadku wady produkcyjnej jedyną opcją może być wymiana
- Regulacja podkładek: W przypadku zmontowanych komponentów należy dostosować położenie
Wyrównanie wynagrodzenia
- Dodaj ciężarki wyważające, aby stworzyć kompensującą nierównowagę
- Zmniejsza wibracje, ale nie rozwiązuje problemu geometrycznego
- Dopuszczalne, jeśli mimośrodowość mieści się w granicach tolerancji, a wibracje są odpowiednio zmniejszone
- Udokumentowane ograniczenie dla zastosowań wymagających precyzji
Do silników/generatorów elektrycznych
- Zmień położenie wirnika, aby zminimalizować zmiany szczeliny powietrznej
- W ciężkich przypadkach konieczne jest ponowne rozwiercenie lub wymiana stojana
- Kompensacja elektromagnetyczna czasami możliwa dzięki zaawansowanym kontrolom
Mimośrodowość wirnika to niedoskonałość geometryczna, która powoduje konsekwencje dynamiczne podobne do niewyważenia masy, ale o odrębnych cechach diagnostycznych. Rozpoznanie mimośrodowości poprzez pomiar bicia i zrozumienie jej ograniczeń w wyważaniu umożliwia podjęcie właściwych działań korygujących – korektę mechaniczną, gdy jest to możliwe, lub akceptację z kompensacją wyważenia, gdy modyfikacja geometryczna jest niepraktyczna.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 