Compreendendo o balanceamento estático (balanceamento de plano único)
Balanceamento estático é a forma mais simples de rotor equilíbrio. Corrige desequilíbrio estático — uma condição em que um rotorO centro de massa do rotor está deslocado em relação ao seu eixo de rotação, criando um único «ponto de maior massa». Como esse ponto de maior massa se manifesta apenas sob a ação da gravidade, a correção pode, em princípio, ser realizada com o rotor em repouso: coloque um rotor em equilíbrio estático desequilíbrio numa superfície sem atrito, como o fio de uma faca, e irá rolar até que o ponto mais pesado assente no fundo. A correção é feita num plano único — um peso de correção colocado a 180° do ponto de maior peso, para trazer o centro de massa de volta ao centro de rotação. Essa simplicidade de um único plano é o grande ponto forte do método e, como veremos, também a sua limitação fundamental.
1. Desequilíbrio estático vs. desequilíbrio dinâmico
O desequilíbrio estático também é chamado de «desequilíbrio de forças», porque produz um força centrífuga atuando radialmente para fora a partir do centro de rotação. Fundamentalmente, não gera qualquer «binário» nem movimento oscilatório. Isso distingue-o de desequilíbrio dinâmico, que combina força e desequilíbrio do casal e requer correções em pelo menos dois planos para ser totalmente resolvido. Um rotor pode estar perfeitamente equilibrado estaticamente e, mesmo assim, apresentar um desequilíbrio de binário significativo que o faz vibrar intensamente assim que começa a girar — razão pela qual o equilíbrio estático, por si só, só é adequado para uma determinada classe de rotores.
2. Quando é que o equilíbrio estático é suficiente?
O equilíbrio estático é adequado apenas para uma classe específica de rotores. É geralmente reservado para componentes muito estreitos ou em forma de disco, nos quais o comprimento axial é pequeno em comparação com o diâmetro. No caso desses rotores, é improvável que exista, de partida, um desequilíbrio de binário significativo, pelo que uma correção num único plano resolve efetivamente o problema.
Entre os exemplos mais comuns em que o equilíbrio estático num único plano costuma ser suficiente, incluem-se:
- Rodas de moagem
- Jantes e pneus para automóveis
- Rodas de ventilador ou soprador estreitas e simples
- Volantes
- Polias e roldanas
Para qualquer rotor de comprimento significativo — uma armadura de motor, uma bomba de múltiplos estágios ou um eixo longo — o equilíbrio estático por si só é insuficiente e balanceamento dinâmico em dois aviões é necessário. A abordagem de plano único é descrita mais detalhadamente em balanceamento de plano único.
3. Métodos de equilíbrio estático
1. Balanceamento de lâmina de faca
Este é o método clássico, sem rotação. O rotor é colocado sobre um par de lâminas paralelas, niveladas e de baixo atrito. Ele rola até que o seu ponto mais pesado fique na parte inferior; em seguida, é adicionado um peso temporário na parte superior (180° oposto) até que o rotor fique imóvel em qualquer posição sem rolar. Esse peso é então tornado permanente. Não requer energia nem componentes eletrónicos — apenas paciência e um par de lâminas verdadeiramente niveladas — e continua a ser um teste de campo perfeitamente válido para um disco estreito.
2. Máquina de balanceamento vertical
O equilíbrio estático moderno é frequentemente realizado numa posição vertical máquina de balanceamento. O rotor — por exemplo, um volante ou um pneu — assenta numa placa horizontal apoiada por sensores de força. A máquina faz-o girar a baixa velocidade e os sensores medem a magnitude e a direção da força de desequilíbrio, apresentando a correção necessária num ecrã. No caso específico de rodas e pneus, um calculadora de contrapesos para equilíbrio de rodas converte essa leitura em pesos com fixação por clipe ou adesivos.
3. Equilibragem de campos num único plano (Balanset-1A)
O equilíbrio estático (num único plano) também pode ser realizado numa máquina totalmente montada, utilizando um sistema de equilíbrio portátil — a essência de equilíbrio de campo. Com o Conjunto de equilíbrio-1a, o modo «Equilíbrio num plano (“estático”)» mede a velocidade do rotor (RPM) e o vetor do 1× vibração - seu RMS valor e fase. A partir das medições da «Execução n.º 0» e da «Execução n.º 1», o software calcula automaticamente o massa e ângulo de instalação do peso de correção necessário para reduzir o desequilíbrio do rotor, utilizando o coeficiente de influência método.
Os resultados da reconciliação são guardados num arquivo e, após a conclusão, um relatório de balanço podem ser criados, editados e impressos no editor de relatórios integrado.
Como é efectuada a equilibragem de um plano no programa Balanset-1A
- Instalar os sensores e ligar o sistema. Instale o sensor de vibração no ponto de medição selecionado e ligue-o ao dispositivo. Instale o sensor de fase (tacômetro), aplicar fita refletora no rotor e ligue o dispositivo a um computador portátil com Windows.
- Iniciar o modo de equilíbrio de um só plano. Na janela principal do programa, selecione o modo «Single-plane» e inicie o equilíbrio. O programa abre a janela do arquivo de equilíbrio de plano único.
- Criar um registo de arquivo. Introduza o nome do rotor, o local de instalação, as tolerâncias (vibração e desequilíbrio residual) e a data. O software cria uma pasta de arquivo onde serão guardados os gráficos e os ficheiros de relatório.
- Defina os parâmetros de equilíbrio em «Definições de equilíbrio».
- Coeficiente de influência: Selecione «Novo rotor» (duas execuções para calibrar) ou «Coeficientes guardados» (uma execução, para o mesmo tipo de máquina com coeficientes de influência guardados).
- Massa do peso de ensaio: selecione «Gramm» ou «Percent». Se pretender utilizar o modo «Coeficientes guardados» mais tarde, introduza o peso de teste massa em gramas (pese-a na balança).
- Peso Método de fixação: Selecione «Circum» (qualquer ângulo na circunferência) ou «Posição fixa» (orifícios/lâminas/posições fixas; introduza o número de posições).
- Raio de montagem da massa: introduzir o raio utilizado para a montagem dos pesos de ensaio e de correção.
- Deixar o peso experimental no Plano1: ativar esta opção apenas se não for possível remover o peso experimental durante o processo.
- Execução #0 (execução inicial, sem peso de ensaio). Leve a máquina a uma velocidade estável e inicie a «Execução n.º 0» para medir a vibração inicial. O software regista as RPM, o valor RMS e a fase da componente de vibração de 1×. O separador «Gráficos» mostra a forma de onda e o espectro.
- Instalar o peso de prova. Desligue a máquina e instale o peso de teste num raio conhecido. O peso de teste deve alterar significativamente a amplitude ou a fase da vibração. Um critério comum é a «regra 30/30»: o peso de teste deve alterar a amplitude em cerca de 30 % (para mais ou para menos) ou a fase em cerca de 30° ou mais. Se pretender utilizar o modo «Coeficientes guardados» posteriormente, instale o peso de teste no mesmo ângulo que a marca refletora.
- Executar o #1 (peso experimental instalado). Reinicie a máquina, aguarde até que a velocidade se estabilize e execute a «Execução n.º 1». O software calcula os parâmetros de peso corretivos.
- Instalar o peso de correção. Pare a máquina, retire o peso de teste e instale o peso de correção. O ângulo de instalação é medido a partir da posição do peso de teste, na direção da rotação do rotor. Instale o peso de correção no mesmo raio que o peso de teste.
- RunTrim (verificar a qualidade do equilíbrio). Execute o comando «RunTrim» para verificar o resultado. Se a vibração residual e/ou desequilíbrio residual Se a tolerância for respeitada, o equilíbrio pode ser concluído. Caso contrário, o software calcula um peso corretivo adicional e o equilíbrio prossegue por aproximações sucessivas.
Visualização dos resultados: gráfico polar e posições fixas
O Balanset-1A pode apresentar a massa e o ângulo do peso de correção num visualização em coordenadas polares. Se for selecionada a opção «Posição fixa», o programa pode dividir automaticamente o peso de correção em duas partes e indicar os números das posições onde cada parte deve ser instalada — uma funcionalidade que se reflete no calculadora de correção de lâmina para ventiladores e impulsores com pontos de fixação fixos.
4. Verificação do resultado em relação à tolerância
Um equilíbrio estático só se considera «concluído» quando a vibração residual e o desequilíbrio residual se situam dentro de uma tolerância acordada, e é aqui que a etapa RunTrim mostra o seu valor. O desequilíbrio residual admissível é normalmente determinado com base na qualidade do equilíbrio Grau G na era moderna ISO 21940-11 norma (que incorporou a antiga ISO 1940-1). A conversão de um grau G e de uma velocidade de serviço num valor admissível em gramas por milímetro — e a escolha de um peso de ensaio inicial adequado — é rápida com um calculadora de desequilíbrio residual (ISO 21940-11) e um calculadora do peso de teste. O registo do desequilíbrio residual inicial e final fornece uma medida fiável da eficácia do trabalho realizado e constitui o cerne do relatório de equilíbrio.
5. Limitações
A principal limitação do equilíbrio estático é a sua incapacidade de detetar ou corrigir o desequilíbrio de binário. Aplicar um equilíbrio estático a um rotor que na verdade apresenta um desequilíbrio dinâmico pode, por vezes, agravar a situação — corrigindo a componente de força enquanto ignora, ou mesmo agrava, a componente de binário. Por esta razão, para a maioria das máquinas industriais, o equilíbrio dinâmico em dois planos é a prática padrão e exigida, e o equilíbrio estático deve ser reservado para os rotores estreitos e em forma de disco, onde a sua premissa de plano único se verifica efetivamente.
