O Método do Coeficiente de Influência para Balanceamento de Campo
Um coeficiente de influência é um vetor complexo, que carrega uma amplitude e um fase ângulo - que descreve como um sistema de rotor responde a uma desequilíbrio. Ele captura a mudança em vibração em um ponto de medição produzido pela adição de um peso de teste em um local em um plano de correção. Em termos simples, o coeficiente diz: “para um peso de teste desse tamanho, colocado nesse ângulo, a vibração no rolamento se moveu tanto e nessa direção”. Esse único par de números é o motor da moderna balanceamento de campo.
Sua grande virtude é que ele permite equilibrar uma máquina com precisão sem conhecer as propriedades físicas do rotor - sua massa, rigidez ou amortecimento. Você mede a resposta e deixa que ela fale por todo o sistema.
1. Definição: O que um coeficiente de influência representa
A vibração causada pelo desbalanceamento é um vetor: ela tem uma magnitude (o quanto o rolamento se move) e uma direção (a posição angular do pico em relação ao eixo, fixada por um tacômetro pulso). O desbalanceamento, da mesma forma, é um vetor - uma massa em um raio e um ângulo. O coeficiente de influência é simplesmente a razão entre eles, a resposta por unidade de desbalanceamento aplicado, expressa em unidades como mm/s por grama em um determinado raio. Por ser uma razão de dois vetores, ele próprio é um vetor, e toda a aritmética do balanceamento é, portanto adição de vetores e divisão em vez de matemática escalar comum.
2. Por que o método é tão eficaz
O poder da abordagem é que ela trata a máquina como uma “caixa preta”. Em vez de tentar modelar o rotor teoricamente, ela executa um teste prático para medir a resposta exclusiva do sistema. Os benefícios são imediatos:
- Alta precisão: Ele inclui todos os efeitos dinâmicos do mundo real de uma só vez - rigidez do rolamento, flexibilidade da estrutura de suporte, comportamento da fundação e forças aerodinâmicas - porque todos eles já estão incorporados à resposta medida.
- Versatilidade: funciona igualmente para plano único e complexo multiplano problemas, em ambos rígido e flexível rotores.
- Sem desmontagem: é o padrão para o trabalho in-situ, balanceando uma máquina em sua condição instalada sob cargas operacionais, velocidades e temperaturas genuínas - o estado em que ela realmente funciona.
3. O procedimento de plano único, passo a passo
Para uma balança de plano único, o método segue uma sequência clara e lógica. Cada execução produz um vetor de vibração, e o coeficiente surge da diferença entre eles.
- Execução inicial (Execução 1): Com a máquina em condições normais de operação, meça o vetor de vibração inicial - amplitude A₁ e fase P₁ - no rolamento. Essa é a resposta ao desbalanceamento original; chame-a de O.
- Execução do teste de peso (Execução 2): pare a máquina e coloque um peso de teste conhecido T em uma posição angular conhecida, digamos 0°, no plano de correção.
- Meça a nova resposta: reinicie e leia o novo vetor, a amplitude A₂ e a fase P₂. Essa é a soma vetorial do desequilíbrio original mais o efeito do peso de teste, O + T.
- Encontre a mudança: o instrumento realiza a subtração do vetor A₂ - A₁ para isolar o vetor devido apenas ao peso de teste, Tefeito.
- Calcule o coeficiente (α): dividir o efeito do peso da avaliação pelo peso da avaliação em si - α = Tefeito / T - fornecendo a resposta por unidade de desequilíbrio.
- Calcule a correção: Para cancelar a vibração original, você precisa de um peso cujo efeito seja exatamente -A₁, portanto, o peso necessário é peso de correção é W = -A₁ / α.
- Instale e verifique: remova o peso de teste, ajuste a correção calculada e execute novamente para confirmar que a vibração caiu para um nível aceitável.
O loop completo tem apenas três vetores e duas operações: subtrair para encontrar o efeito de teste, dividir para encontrar o coeficiente e, em seguida, dividir a vibração indesejada por esse coeficiente para encontrar a cura.
É fácil errar a aritmética vetorial manualmente, por isso a maioria dos engenheiros deixa que o software faça isso. Nosso Calculadora de Coeficiente de Influência trabalha o caso de plano único para você, e o Calculadora de Peso de Teste ajuda a dimensionar uma massa sensata para o primeiro teste, de modo que a execução 2 produza uma mudança clara e mensurável sem sobrecarregar o rotor.
4. Balanceamento de vários planos
O mesmo princípio se aplica a dois planos e além, embora a álgebra aumente. Para um balança de dois pratos O instrumento determina quatro Os coeficientes de influência - o efeito de um peso no plano 1 em cada um dos dois rolamentos e o efeito de um peso no plano 2 em cada rolamento - capturam o acoplamento cruzado entre os planos. Em seguida, ele resolve um conjunto de equações vetoriais simultâneas para encontrar a massa e o ângulo corretos para os dois planos de uma só vez. É isso que permite que a técnica manipule desequilíbrio dinâmico (de pares) e, em princípio, quase todas as máquinas rotativas. Para rotores flexíveis que se dobram em uma ou mais velocidades críticas, a ideia é ampliada para equilíbrio modal, em que os coeficientes são medidos para cada modo significativo.
5. Condições práticas e armadilhas
O método se baseia em uma suposição fundamental: a de que o sistema é linear e estável, de modo que um coeficiente medido hoje ainda seja válido amanhã. Seguem-se vários pontos práticos:
- Velocidade repetível: o coeficiente depende da velocidade. Cada corrida deve ser feita na mesma RPM, especialmente perto de um velocidade crítica onde a resposta muda drasticamente.
- Uma resposta de teste limpa: o peso de teste deve alterar a vibração o suficiente para que a medição seja confiável; se for muito pequeno, a subtração A₂ - A₁ será anulada pelo ruído.
- Condições estáveis: mudança de temperatura, carga ou frouxidão desvia o coeficiente verdadeiro e corrompe o resultado - exclua essas falhas antes de fazer o balanceamento.
- Coeficientes armazenados: Uma vez conhecido para uma determinada máquina, um coeficiente pode ser reutilizado para uma máquina rápida equilíbrio de acabamento sem um novo teste de funcionamento, a base do balanceamento de um único ciclo em rotores de produção.
No campo, tudo isso acontece em um analisador portátil de dois canais. O analisador Conjunto de equilíbrio-1a mede a amplitude e a fase de 1× em cada execução, calcula os coeficientes de influência automaticamente, resolve a correção de um ou dois planos e, em seguida, verifica a desequilíbrio residual em relação ao grau ISO 21940-11 escolhido - transformando a teoria acima em algumas etapas guiadas no local.
