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.
Wyniki
Wzór na masę próbną
Masę próbną oblicza się przy użyciu praktycznego wzoru inżynierskiego, który uwzględnia warunki podparcia i intensywność drgań:
- Mt — masa próbna (g)
- Mr — 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
- Rt — 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 podpory | Opis |
|---|---|---|
| 5.0 | Bardzo sztywny | Masywny betonowy blok, sztywna stalowa konstrukcja. Wibracje prawie nie zmieniają się wraz z niewyważeniem — potrzeba cięższy masa próbna (wysoki Ksupp). |
| 4.0 | Sztywne | 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 | Elastyczne | Sprężynowe mocowania, gumowe izolatory. Maszyna swobodnie wibruje — lżejszy wystarczająca masa próbna (niski Ksupp). |
| 0.5 | Bardzo elastyczny | Mocowanie podwieszane, miękkie izolatory, uchwyt/kołyska wyważająca. Maksymalna reakcja na drgania — najlżejsza masa próbna. |
Praktyczna zasada: Sztywne podpory (Ksupp = 4–5) “pochłaniają” drgania, więc do uzyskania mierzalnej zmiany potrzebna jest cięższa masa próbna. Elastyczne podpory (Ksupp = 0,5–1) wzmacniają reakcję, więc lżejsza masa próbna się sprawdza.
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. Duże niewyważenie. 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 masy próbne (liniowo z Mr)
- 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 masy (niższy Ksupp = 0,5–1)
- Wyższe istniejące wibracje oznacza większe istniejące niewyważenie — proporcjonalnie większą masę próbną (wyższy Kvib)
Przykład praktyczny
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 g masa próbna przy promieniu 111 mm.
⚠️ Uwaga dotycząca bezpieczeństwa: Zbyt ciężka masa próbna może powodować niebezpiecznie wysokie wibracje. Jeśli obliczona masa wydaje się zbyt duża, zacznij od połowy i stopniowo zwiększaj. Zawsze upewnij się, że masa próbna jest bezpiecznie zamocowana 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.
Ciężarek próbny (zwany również ciężarkiem testowym lub kalibracyjnym) ma znaną masę i jest tymczasowo mocowany do wirnika na znanym promieniu podczas przebiegu próbnego wyważania w jednej płaszczyźnie. Na podstawie pomiaru zmiany drgań wywołanej przez ciężarek próbny przyrząd do wyważania oblicza prawidłową masę korekcyjną do zamocowania na stałe oraz kąt.
Po przebiegu pomiarowym ciężarek próbny jest zdejmowany i zastępowany obliczonym ciężarkiem korekcyjnym.
Ksupp uwzględnia wpływ konstrukcji wsporczej maszyny na wrażliwość drgań na niewyważenie:
- Ksupp = 5 (bardzo sztywne) — Masywne fundamenty betonowe, ciężkie podstawy. Takie podpory “pochłaniają” siły niewyważenia, dlatego do wywołania mierzalnej zmiany drgań potrzebny jest cięższy ciężarek próbny.
- Ksupp = 2–3 (średnie) — Standardowe mocowania przemysłowe. Najczęstszy przypadek.
- Ksupp = 0.5–1 (elastyczne) — Izolatory sprężynowe, mocowania gumowe, kołyski wyważające. Maszyna drga swobodnie, dlatego nawet mały ciężarek próbny wywołuje wyraźną odpowiedź.
Wyższy Ksupp → cięższy ciężarek próbny. Niższy Ksupp → lżejszy ciężarek próbny.
Kvib odzwierciedla aktualny poziom drgań przed wyważaniem:
- Niski poziom drgań (Kvib=1) — Maszyna już pracuje dość płynnie. Potrzebny jest mniejszy ciężarek próbny, ponieważ istniejący sygnał jest słaby — ciężarek próbny nie powinien go zdominować.
- Wysoki poziom drgań (Kvib=5–8) — Występuje duże niewyważenie. Większy ciężarek próbny jest dopuszczalny, ponieważ maszyna już silnie drga. Ciężarek próbny musi wywołać zauważalną zmianę względem istniejących drgań.
Siła odśrodkowa wynikająca z niewyważenia rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości: F = m×r×ω². Przy wyższych prędkościach nawet mała masa wytwarza dużą siłę. Dlatego przy wysokich RPM ciężarek próbny może mieć proporcjonalnie mniejszą masę.
Czynnik (N/100)² normalizuje prędkość, aby wzór dawał wynik bezpośrednio w gramach. Przy 1000 RPM, (N/100)² = 100. Przy 3000 RPM, (N/100)² = 900 — wymagana masa ciężarka próbnego jest 9× mniejsza.
Umieść ciężarek próbny w płaszczyźnie korekcji (położeniu wzdłuż osi, w którym zostaną zamocowane stałe ciężarki) i na największym dostępnym promieniu, aby zminimalizować wymaganą masę. Typowe metody mocowania:
- Śruba/wkręt — Najbardziej niezawodne mocowanie; wykorzystaj istniejące otwory gwintowane, jeśli są dostępne
- Ciężarek magnetyczny — Szybkie mocowanie do wirników stalowych, ograniczone do niskich prędkości
- Taśma samoprzylepna — Mocowanie tymczasowe, wyłącznie do zastosowań przy niskich prędkościach
- Opaska zaciskowa do węży + śruby — Do wałów bez otworów
Zawsze sprawdzaj, czy ciężarek próbny nie może się oderwać przy prędkości roboczej!
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne urządzenia i oprogramowanie do wyważania w terenie. Zgodność z normą ISO 21940-11 na miejscu dzięki urządzeniom serii Balanset. Używane w ponad 50 krajach.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
