Noțiuni de bază despre vibrații pe înțelesul tuturor

← Baza de cunoștințe Balanset-1A — toate capitolele

Acest capitol reprezintă teoria minimă necesară pentru a lucra conștient cu Balanset-1A, nu doar prin apăsarea butoanelor.

Ce este vibrația și de ce vibrează mașina

Orice rotor în mișcare de rotație (tamburul unui mulcitor, rotorul unui ventilator, un arbore) are, în mod ideal, centrul de masă exact pe axa de rotație. În realitate există întotdeauna o mică deplasare de masă — dezechilibru. Pe măsură ce rotorul se rotește, “punctul greu” îl trage lateral la fiecare rotație, creând o forță centrifugă care face mașina să vibreze la frecvența de rotație.

Important: dezechilibrul este doar una dintre cauzele vibrațiilor. Mașina mai vibrează și din cauza:

• jocului și uzurii lagărelor,
• dezalinierii arborelui (cuplaje, curele),
• fisurilor și elementelor de fixare slăbite (șuruburi, cadru),
• unui arbore îndoit,
• rezonanței structurale,
• forțelor aerodinamice și electromagnetice (ventilatoare, convertizoare de frecvență).

Echilibrarea elimină doar dezechilibrul. Tot restul trebuie reparat, nu echilibrat. De aici regula de aur: aparatul nu poate “echilibra” o mașină defectă.

În ce se măsoară vibrația

Balanset-1A măsoară viteza de vibrație — valoarea RMS în mm/s. Aceasta este mărimea standard pentru evaluarea stării mașinii în domeniul de frecvențe de lucru.

O scală orientativă de evaluare rapidă (bazată pe ISO 10816/20816, detalii în capitolul 06):

Pentru utilajele agricole (mulcitoare, mașini de tuns iarbă) limitele sunt mai permisive: până la 4,8 mm/s este în regulă, până la 7,1 mm/s pe suporturi elastice, iar ținând cont de condițiile de lucru, “sub 8 mm/s este deja un rezultat bun”.

Frecvența, turația și armonicele

Să presupunem că un rotor se rotește la 3000 rpm. Aceasta înseamnă 50 de rotații pe secundă = 50 Hz. Vibrația se descompune în componente de frecvență — spectrul (FFT). Spectrul arată “cine provoacă vibrația”:

• 1x (frecvența de rotație) — semnătura clasică a dezechilibru. Aceasta este componenta pe care echilibrarea o reduce.
• 2x, 3x (armonica a doua, a treia) — mai frecvent nealinierea arborelui, elemente de fixare slăbite, arbore îndoit. Dacă 2x este mai mare decât 1x — este prea devreme pentru echilibrare; căutați mai întâi dezalinierea/jocurile mecanice.
• Frecvențe înalte, “zgomot” — defecte de lagăre și de angrenare a roților dințate.
• Frecvențe joase, fără legătură cu turația — fundație/suporturi slăbite, aerodinamică.
• Multipli ai frecvenței rețelei electrice (de ex. 6 × 50 Hz = 300 Hz) — interferență electromagnetică de la un convertizor de frecvență. Test: opriți convertizorul în timpul opririi libere (coast-down) — dacă vârful dispare, cauza este electrică, nu mecanică.

O regulă practică de la suportul tehnic: dacă un vârf din spectru se deplasează proporțional atunci când modificați turația — este o armonică de rotație; dacă rămâne pe loc — este vorba de o rezonanță structurală sau de o sursă externă.

Cum arată pe ecran:

Faza — “unde indică punctul greu”

Pe lângă amplitudine, aparatul măsoară fază — unghiul dintre impulsul tahometric (marcajul reflectorizant care trece prin fața laserului) și maximul vibrației. Faza indică UNDE se află dezechilibrul. Din variația amplitudinii și a fazei după instalarea unei greutăți de probă, aparatul calculează masa și unghiul greutății de corecție — metoda coeficienților de influență.

Consecințe practice:

• marcajul tahometric nu trebuie relipit între rulaje — “zero-ul” fazei se deplasează. Nici tahometrul nu trebuie deplasat sau reorientat;
• turația trebuie să fie aceeași în toate rulajele unei serii;
• faza trebuie să fie stabilă de la un rulaj la altul (dispersie de cel mult ~10–20°). Dacă faza variază — măsurătoarea nu este de încredere; căutați o cauză mecanică sau o rezonanță.

Rezonanța — cel mai mare dușman al echilibrării

Orice structură (rotor + suporturi + cadru) are frecvențe proprii. Dacă turația de lucru coincide cu o frecvență proprie, rezonanță apare rezonanța: vibrația crește brusc, faza sare haotic, calculele aparatului nu mai converg, iar “aparatul cere tot mai multă greutate”.

Semne ale rezonanței:

• o mică modificare a turației schimbă vibrația de câteva ori;
• după instalarea greutății calculate, vibrația crește în loc să scadă;
• amplitudinea și faza sunt instabile în condiții neschimbate.

Ce este de făcut: echilibrați la o altă turație — de obicei departe de mai jos rezonanță. Rețeta tipică pentru mulcitoare: echilibrare grosieră la 600–900 rpm, apoi trecerea la turația de lucru. Versiunile recente ale software-ului au o Graficul RunDown (oprire liberă) — porniți rotorul, întrerupeți antrenarea și înregistrați oprirea liberă (coast-down): vârfurile evidențiază frecvențele de rezonanță, iar turația de echilibrare se alege între ele.

Exemplu real: rotorul unui client nu se putea echilibra la 1600 rpm, dar s-a echilibrat bine la 1000 rpm. Cauza — o rezonanță în apropiere de 1600.

Liniaritatea și de ce se instalează jumătate din masă

Calculul aparatului presupune că sistemul este liniar: greutate dublă — răspuns dublu. Pe mașinile rigide, cu o fundație bună, acest lucru este aproape adevărat. Dar un mulcitor montat pe tractor, o mașină pe suporturi elastice sau o structură cu joc și fisuri se comportă neliniar: răspunsul la o greutate adesea nu este proporțional.

De aici regula verificată în practică: instalați 1/2 (pe mașinile în stare proastă 1/3) din masa calculată și efectuați un rulaj de control. Aparatul va rafina apoi restul. Este mai rapid decât resudarea unei greutăți mari care a “depășit” ținta.

Dezechilibrul static și dinamic

Statică — punctul greu se află pe o singură parte a rotorului. Un rotor oprit, așezat pe suporturi libere, se va roti de la sine cu partea grea în jos. Se corectează cu o singură greutate, într-un singur plan.

Dinamică — puncte grele la capete diferite și pe părți diferite ale rotorului. Rotorul nu doar vibrează, ci “oscilează” (se clatină) în timpul rotației. Sunt necesare greutăți în două planuri. Nu poate fi detectat static: cu rotorul rotit la 90° cele două greutăți par să se contrabalanseze reciproc, dar în mișcare fiecare punct greu trage în direcția lui.

Un plan sau două?

• Un plan — rotoare înguste (discuri, fulii, rotoare de ventilator înguste). Regulă orientativă din ISO 21940-11: dacă lățimea rotorului este mai mică decât jumătate din diametrul său (raport ~1:2; în practică suportul tehnic recomandă 1:3) — un singur plan este suficient.
• Două avioane — rotoare lungi (tamburi de mulcitor, arbori, rotoare de combină, ventilatoare la 3000 rpm și peste). Dezechilibrul de la cele două capete ale rotorului se influențează reciproc, astfel încât aparatul măsoară simultan două canale (senzorii X1 și X2) și calculează ambele greutăți deodată.

Clasele de calitate a echilibrării G (ISO 1940 / ISO 21940-11)

Dezechilibrul rezidual este specificat în g·mm prin clase G:

Cu cât turația este mai mare și rotorul mai mic, cu atât clasa este mai strictă. Software-ul Balanset are un calculator de toleranțe: introduceți masa rotorului, turația și clasa G — acesta returnează dezechilibrul rezidual admisibil în g·mm per plan. Exemplu real: un rotor de 80 kg la 3000 rpm, G6.3 → toleranță ≈ 802 g·mm per plan.

Nu confundați cele două sisteme de evaluare:

• mm/s (viteza de vibrație) — evaluarea mașinii asamblate, la locul de montaj, conform ISO 10816/20816;
• g·mm (dezechilibrul rezidual) — evaluarea rotorului propriu-zis, conform ISO 1940/21940. Mașinile de echilibrat lucrează în g·mm; echilibrarea pe teren urmărește de obicei mm/s.

Mini-glosar