Calculadora de projeto de plataforma de balanceamento
Ferramenta de projeto completa para máquinas de balanceamento de rotores montados em mola
Parâmetros de design da plataforma
Com base nas normas ISO 21940, ISO 2041 e princípios de projeto de máquinas de balanceamento
Resultados do design da plataforma
Requisitos da Primavera
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Características dinâmicas
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Previsões de desempenho
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Recomendações de design:
Teoria de Design de Plataforma de Balanceamento
Máquinas de rolamentos macios vs. rígidos
Rolamento macio: Frequência natural da plataforma < 30% de velocidade mínima do rotor
- Melhor sensibilidade ao desequilíbrio
- Capacidade de faixa de velocidade mais ampla
- Requer uma fundação menos massiva
- Mais suscetível à vibração externa
Rolamento rígido: Frequência natural da plataforma > 3× velocidade máxima do rotor
- Medições mais estáveis
- Melhor para balanceamento de produção
- Menos sensível a mudanças no rotor
- Requer suportes muito rígidos
Seleção de Frequência Natural
Para rolamento macio: fn < 0,3 × (RPMmin / 60)
Para rolamentos rígidos: fn > 3 × (RPMmáx / 60)
Cálculo da rigidez da mola
Considerações de sensibilidade
A sensibilidade da plataforma depende de:
- Relação de massa (plataforma/rotor)
- Separação de frequência natural
- Nível de amortecimento
- Posicionamento e tipo do sensor
Verificações críticas de projeto
- Onda de primavera: Frequência natural da primavera > 13× frequência da plataforma
- Deflexão estática: Não deve exceder a altura sólida da mola
- Estabilidade Lateral: Evitar modos de balanço da plataforma
- Isolamento da Fundação: Considere o isolamento duplo, se necessário
Aplicações típicas
| Tipo de rotor | Faixa de velocidade | Tipo de plataforma | Fn típico |
|---|---|---|---|
| Rotores pequenos | 1000-10000 RPM | Rolamento macio | 2-5 Hz |
| Motores elétricos | 600-3600 RPM | Rolamento macio | 1-3 Hz |
| Turbinas | 3000-20000 RPM | Rolamento macio | 5-15 Hz |
| Virabrequins | 300-2000 RPM | Rolamento rígido | 100+ Hz |
Exemplos de uso e guia de seleção de valores
Exemplo 1: Máquina de balanceamento de motor elétrico
Cenário: Projetar uma plataforma de balanceamento para motores elétricos de até 50 kg, operando a 1500-3000 RPM
- Massa do rotor: 50 kg (peso máximo do motor)
- Massa da plataforma: 100 kg (2× massa do rotor para estabilidade)
- Faixa de velocidade: 1500-3000 RPM
- Tipo de plataforma: Rolamento macio (melhor sensibilidade)
- Molas: 4 molas nos cantos
- Amortecimento: Luz (ζ = 0,05)
- Deflexão máxima: 25 milímetros
- Resultado: fn ≈ 6,25 Hz, rigidez da mola ≈ 5,8 kN/m cada
Exemplo 2: Rotor de turbina grande
Cenário: Rotor de turbina de alta velocidade, 200 kg, 10000-20000 RPM
- Massa do rotor: 200 kg
- Massa da plataforma: 300 kg (1,5× para rotores pesados)
- Faixa de velocidade: 10000-20000 RPM
- Tipo de plataforma: Rolamento macio
- Molas: 6 molas (hexagonais para estabilidade)
- Amortecimento: Moderado (ζ = 0,1)
- Deflexão máxima: 15 mm (mais rígido para precisão)
- Resultado: fn ≈ 41,7 Hz, molas muito rígidas necessárias
Como escolher valores
Seleção de massa da plataforma
- Rotores leves (< 50 kg): Massa da plataforma = 2-3× massa do rotor
- Rotores médios (50-200 kg): Massa da plataforma = 1,5-2× massa do rotor
- Rotores pesados (> 200 kg): Massa da plataforma = 1-1,5× massa do rotor
- Regra: Plataforma mais pesada = mais estável, mas menos sensível
Seleção do tipo de plataforma
- Rolamento macio: Escolha quando:
- Ampla faixa de velocidade necessária
- Alta sensibilidade necessária
- Aplicações de pesquisa/desenvolvimento
- Tipos de rotores variáveis
- Rolamento rígido: Escolha quando:
- Balanceamento de produção
- Operação de velocidade única
- Rotores pesados
- Base mínima disponível
Configuração de mola
- 3 molas (triangulares): Estabilidade mínima, apenas rotores leves
- 4 molas (retangulares): Mais comum, bom para plataformas retangulares
- 6 molas (hexagonais): Melhor estabilidade para rotores grandes/pesados
- 8-12 molas: Plataformas muito grandes ou requisitos especiais
Requisitos de amortecimento
- Sem amortecimento: Rotores rígidos, longe da ressonância
- Luz (ζ = 0,05): Escolha padrão para a maioria das aplicações
- Moderado (ζ = 0,1): Ao passar pela ressonância
- Pesado (ζ = 0,2): Rotores flexíveis ou requisitos especiais
Deflexão Máxima
- 10-15 mm: Rotores pequenos e de alta precisão
- 20-30 mm: Aplicações padrão
- 30-50 mm: Rotores grandes/pesados
- Regra: Não deve exceder 80% de comprimento livre da mola
📘 Calculadora de plataforma de balanceamento
Projeta plataforma de balanceamento para balanceamento de rotores de dois planos. Calcula a frequência natural da plataforma, a rigidez da mola e a sensibilidade conforme a norma ISO 1940-1.
Rolamento macio: fn < 0,3 × fmin | Rolamento rígido: fn > 3 × fmáx
💼 Aplicações
- Balanceamento do ventilador (suave): Rotor 45 kg + plataforma 35 kg = 80 kg. Velocidade: 1480 RPM = 24,7 Hz. Função necessária < 0,3×24,7 = 7,4 Hz. Projetado: fn = 6 Hz. Molas: 4 × 22 kN/m. Sensibilidade: detecta desequilíbrio de 0,5 g·mm/kg.
- Turbocompressor (duro): Rotor de 12 kg, 24.000 RPM = 400 Hz. Frequência de trabalho necessária > 3×400 = 1.200 Hz. Plataforma muito rígida ou suporte rígido. Medição baseada em acelerômetro.
- Rotor da bomba (macio): Rotor de 185 kg, 2980 RPM. Plataforma: 95 kg. fn = 4,2 Hz. Deflexão: 8 mm. Amortecimento: moderado (ζ = 0,1). Detecta 2 g·mm/kg (classe G2.5).
Tipos de plataforma:
Rolamento macio: Baixa fn. Grande deflexão. Mede a vibração relativa do rotor. Bom para todas as velocidades, incluindo as variáveis.
Rolamento rígido: Alto fn. Estrutura rígida. Mede vibração absoluta. Ideal para velocidade fixa, design compacto.
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