O que é um rotor em balanço? Balanceamento de projetos de rotores em balanço • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é um rotor em balanço? Balanceamento de projetos de rotores em balanço • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é um rotor em balanço? Balanceamento de projetos em balanço

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Entendendo rotores com balanço excessivo

Definição: O que é um rotor em balanço?

Um rotor em balanço (também chamado de rotor em balanço ou rotor cantilever) é um rotor Configuração em que a massa rotativa se estende para fora dos mancais de apoio, montada em balanço. Nesse projeto, o rotor é suportado apenas de um lado, com o elemento de trabalho (rotor, pá do ventilador, rebolo, etc.) projetando-se para fora do suporte do mancal, em vez de estar posicionado entre dois mancais.

Essa configuração é comum em muitos tipos de equipamentos industriais e apresenta desafios únicos para equilíbrio devido à amplificação de desequilíbrio forças através da ação de alavanca.

Exemplos comuns de rotores com balanço excessivo

Os rotores com extremidades em balanço são amplamente utilizados em aplicações industriais e comerciais:

Ventiladores industriais e de climatização

  • Impulsores de sopradores centrífugos que se estendem a partir dos eixos do motor
  • Ventiladores axiais de refrigeração montados nas tampas das extremidades do motor
  • Ventiladores industriais montados em pedestal

Bombas

  • Rotores de bombas centrífugas de estágio único
  • Bombas de acoplamento direto onde o rotor se estende a partir do mancal do motor.

Máquinas-ferramenta

  • Rebolos em eixos salientes
  • Fresas e porta-ferramentas
  • Mandris de torno

Transmissão de potência

  • Polias e roldanas montadas em eixos de motores
  • Engrenagens em eixos alongados
  • Rodas dentadas da corrente

Equipamentos de processamento

  • Agitadores e impulsores de misturadores
  • Pás da turbina em eixos de turbina

Por que o design com balanço?

Apesar dos desafios de balanceamento, os rotores com balanço oferecem vantagens práticas significativas:

1. Acessibilidade

O elemento de trabalho é facilmente acessível para inspeção, manutenção e substituição sem desmontar toda a máquina ou perturbar os rolamentos.

2. Simplicidade e Custo

A eliminação de um suporte de rolamento reduz a complexidade mecânica, o número de peças e o custo de fabricação.

3. Eficiência de Espaço

O design compacto requer menos espaço axial do que uma configuração entre mancais.

4. Montagem fácil

Muitas vezes, os componentes podem ser montados diretamente em eixos de motores padrão ou em máquinas existentes, sem a necessidade de acoplamentos especiais.

5. Requisitos do Processo

Em algumas aplicações (bombas, misturadores, processamento químico), ter o elemento de trabalho em apenas um lado é necessário para acessar o fluido ou material do processo.

Desafios de equilíbrio únicos

Os rotores com balanço apresentam diversos desafios que os tornam mais sensíveis ao desbalanceamento do que os projetos com mancais entre colunas:

1. Amplificação de Momento

Qualquer desequilíbrio Em um rotor em balanço, cria-se não apenas uma força centrífuga, mas também um momento (torque) em relação ao suporte do mancal. Quanto mais distante a massa estiver dos mancais, maior será esse momento, amplificando o efeito até mesmo de pequenos desbalanceamentos. Isso é descrito pelo princípio da alavanca: Força × Distância = Momento.

2. Cargas de suporte elevadas

A configuração em balanço impõe elevadas cargas radiais e de momento nos mancais, particularmente no mancal mais próximo do rotor. O desbalanceamento agrava essas cargas, acelerando o desgaste dos mancais.

3. Flexão e Deflexão do Eixo

O eixo em balanço está sujeito a forças de flexão, e mesmo pequenos desequilíbrios podem causar deflexão significativa do eixo na extremidade em balanço, especialmente em velocidades mais altas ou com distâncias de balanço maiores.

4. Efeitos de acoplamento e chaveta

Muitos rotores em balanço são montados em eixos de motores por meio de chavetas, parafusos de fixação ou acoplamentos. Essas conexões podem introduzir ou alterar a condição de desbalanceamento, e qualquer folga piora drasticamente a vibração.

5. Sensibilidade à instalação

A montagem inadequada (não totalmente encaixada no eixo, inclinada em um ângulo, fixadores soltos) tem um efeito mais pronunciado em rotores com balanço do que em projetos com mancais entre eixos.

Considerações sobre o balanceamento de rotores com balanço excessivo

Plano único geralmente suficiente

A maioria dos rotores em balanço são relativamente curtos na direção axial e podem ser balanceados de forma eficaz usando balanceamento de plano único. O plano de correção geralmente está localizado no próprio rotor, no local mais acessível.

Equilíbrio estático versus equilíbrio dinâmico

  • Equilíbrio estático: Garante que o centro de massa do rotor esteja localizado no eixo de rotação. Para rotores em forma de disco com balanço, o balanceamento estático costuma ser suficiente.
  • Equilíbrio dinâmico: Para rotores com maior projeção ou com espessura axial significativa, o balanceamento dinâmico em dois planos pode ser necessário para eliminar... desequilíbrio do casal.

A distância da saliência importa

Quanto maior a distância de balanço (distância do rolamento mais próximo ao centro de massa do rotor), mais crítica se torna a qualidade do balanceamento. Como regra geral:

  • Balanço curto (L/D) < 0,3): Menos sensível, aplicam-se as tolerâncias de equilíbrio padrão.
  • Balanço moderado (0,3 < L/D < 0,7): Mais sensível, considere tolerâncias mais rigorosas.
  • Balanço longo (L/D > 0,7): Altamente sensível, requer balanceamento cuidadoso e pode necessitar de balanceamento dinâmico.

Onde L é o comprimento da saliência e D é o diâmetro do rotor.

Melhores práticas para balanceamento de rotores com balanço excessivo

1. Balancear na configuração final instalada, quando possível.

Os rotores com balanço são particularmente sensíveis à forma como são montados. Idealmente, execute equilíbrio de campo Com o rotor instalado em seu eixo, em sua configuração operacional final.

2. Verifique se a montagem está segura.

Antes de realizar o balanceamento, certifique-se de:

  • Todos os fixadores de montagem (parafusos de fixação, parafusos, chavetas) estão devidamente apertados.
  • O rotor está totalmente encaixado no eixo, sem folgas.
  • Todas as ranhuras de chaveta estão devidamente ajustadas, sem folga excessiva.
  • O rotor está perpendicular ao eixo (não inclinado ou angulado).

3. Utilize o raio de correção apropriado.

Local pesos de correção com um raio tão grande quanto possível (normalmente próximo ao diâmetro externo). Isso maximiza o efeito de cada grama de peso de correção, permitindo adições de peso menores.

4. Verifique se há descompressão.

eixo de medição acabar Antes do balanceamento. Desvios excessivos (excentricidade, oscilação, eixo torto) impedirão um bom balanceamento e devem ser corrigidos primeiro.

5. Considere os efeitos de momento na medição de vibrações.

Ao medir vibração Em instalações com rotores em balanço, faça leituras nos mancais do lado da transmissão e do lado oposto, se acessíveis. O padrão de vibração será significativamente diferente entre os locais devido ao momento criado pela massa em balanço.

6. Utilize tolerâncias mais rigorosas

Devido aos efeitos de amplificação, considere especificar um. Grau G mais apertado do que seria usado para um rotor equivalente entre mancais. Por exemplo, use G 2,5 em vez de G 6,3 para aplicações críticas.

Problemas comuns e soluções

Problema: A vibração retorna após o balanceamento.

Possíveis causas:

  • Os parafusos de fixação soltos se desalojaram durante a operação.
  • Os contrapesos deslocaram-se ou caíram.
  • O acúmulo ou erosão do material alterou o estado de equilíbrio.
  • O crescimento térmico causou deslocamento

Soluções: Utilize compostos de travamento de rosca, solde ou fixe permanentemente pesos de correção e estabeleça um cronograma de inspeções regulares.

Problema: Incapacidade de alcançar um equilíbrio aceitável

Possíveis causas:

  • Eixo desalinhado ou eixo torto
  • Desgaste do rolamento ou folga excessiva
  • Ressonância estrutural na velocidade de operação
  • Montagem inadequada do rotor (inclinado, não totalmente encaixado)

Soluções: Antes de balancear, resolva os problemas mecânicos, verifique o alinhamento do eixo, substitua os rolamentos desgastados e certifique-se de que a montagem esteja correta.

Considerações de projeto para novos equipamentos

Ao projetar equipamentos com rotores em balanço:

  • Minimizar a saliência: Mantenha a distância do balanço o mais curta possível.
  • Endureça o eixo: Utilize eixos de maior diâmetro para resistir à flexão.
  • Utilize rolamentos robustos: Especifique rolamentos com capacidade de carga radial e de momento adequada.
  • Proporcionar capacidade de equilíbrio: Projetar planos de correção ou locais acessíveis para adicionar/remover contrapesos.
  • Considere o pré-balanceamento: Sempre que possível, equilibre o rotor antes da instalação.
  • Especificar as tolerâncias apropriadas: Não especifique demais, mas reconheça que projetos com balanços precisam de um bom equilíbrio.

Normas e diretrizes da indústria

Embora os rotores com balanço excessivo não possuam normas de balanceamento específicas, eles são abrangidos pelas normas gerais de balanceamento, com algumas observações especiais:

  • ISO 21940-11: Fornece orientações para a seleção da classe G aplicáveis a rotores com balanço.
  • API 610 (Bombas Centrífugas): Especifica a qualidade do balanceamento para rotores de bombas com balanço.
  • Normas ANSI/AGMA: Fornecer orientações para o balanceamento de engrenagens e polias em balanço.

Em geral, aplique graus de balanceamento padrão, mas reconheça que configurações com balanço excessivo podem se beneficiar de um grau um pouco mais apertado para compensar os efeitos de amplificação.

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