Obiecte neliniare în echilibrarea rotorului
De ce echilibrarea “nu funcționează”, de ce se modifică coeficienții de influență și cum se procedează în condiții reale de teren
Prezentare generală
În practică, echilibrarea rotorului nu se reduce aproape niciodată la simpla calculare și instalare a unei greutăți de corecție. Formal, algoritmul este bine cunoscut, iar instrumentul efectuează toate calculele automat, dar rezultatul final depinde mult mai mult de comportamentul obiectului în sine decât de dispozitivul de echilibrare. Acesta este motivul pentru care, în munca reală, apar constant situații în care echilibrarea “nu funcționează”, coeficienții de influență se modifică, vibrațiile devin instabile, iar rezultatul nu este repetabil de la o operațiune la alta.
Vibrații liniare și neliniare, caracteristicile lor și metode de echilibrare
O echilibrare reușită necesită înțelegerea modului în care un obiect reacționează la adăugarea sau îndepărtarea de masă. În acest context, conceptele de obiecte liniare și neliniare joacă un rol cheie. Înțelegerea dacă un obiect este liniar sau neliniar permite selectarea strategiei corecte de echilibrare și ajută la obținerea rezultatului dorit.
Obiectele liniare ocupă un loc special în acest domeniu datorită predictibilității și stabilității lor. Acestea permit utilizarea unor metode simple și fiabile de diagnosticare și echilibrare, făcând studiul lor un pas important în diagnosticarea vibrațiilor.
Obiecte liniare vs. neliniare
Majoritatea acestor probleme își au rădăcinile într-o distincție fundamentală, dar adesea subestimată, între obiectele liniare și cele neliniare. Din punctul de vedere al echilibrării, un obiect liniar este un sistem în care, la o viteză de rotație constantă, amplitudinea vibrației este proporțională cu dezechilibrul, iar faza vibrației urmează poziția unghiulară a masei dezechilibrate într-un mod strict previzibil. În aceste condiții, coeficientul de influență este o valoare constantă. Toți algoritmii standard de echilibrare dinamică, inclusiv cei implementați în Balanset-1A, sunt concepuți tocmai pentru astfel de obiecte.
Pentru un obiect liniar, procesul de echilibrare este previzibil și stabil. Instalarea unei greutăți de probă produce o modificare proporțională a amplitudinii și fazei vibrației. Pornirile repetate dau același vector de vibrație, iar greutatea de corecție calculată rămâne valabilă. Astfel de obiecte sunt potrivite atât pentru echilibrarea unică, cât și pentru echilibrarea serială folosind coeficienți de influență stocați.
Un obiect neliniar se comportă într-un mod fundamental diferit. Însăși baza calculului de echilibrare este încălcată. Amplitudinea vibrației nu mai este proporțională cu dezechilibrul, faza devine instabilă, iar coeficientul de influență se modifică în funcție de masa greutății de probă, modul de funcționare sau chiar de timp. În practică, acest lucru apare ca un comportament haotic al vectorului de vibrație: după instalarea unei greutăți de probă, schimbarea vibrației poate fi prea mică, excesivă sau pur și simplu irepetabilă.
Ce sunt obiectele liniare?
Un obiect liniar este un sistem în care vibrația este direct proporțională cu magnitudinea dezechilibrului.
Un obiect liniar, în contextul echilibrării, este un model idealizat caracterizat printr-o relație direct proporțională între magnitudinea dezechilibrului (masa dezechilibrată) și amplitudinea vibrației. Aceasta înseamnă că, dacă dezechilibrul este dublat, amplitudinea vibrației se va dubla și ea, cu condiția ca viteza de rotație a rotorului să rămână constantă. În schimb, reducerea dezechilibrului va reduce proporțional vibrațiile.
Spre deosebire de sistemele neliniare, în care comportamentul unui obiect poate varia în funcție de mulți factori, obiectele liniare permit un nivel ridicat de precizie cu un efort minim.
În plus, ele servesc drept bază pentru antrenamentul și exersarea echilibranților. Înțelegerea principiilor obiectelor liniare ajută la dezvoltarea abilităților care pot fi aplicate ulterior sistemelor mai complexe.
Reprezentarea grafică a liniarității
Imaginați-vă un grafic în care axa orizontală reprezintă magnitudinea masei dezechilibrate (dezechilibrului), iar axa verticală reprezintă amplitudinea vibrației. Pentru un obiect liniar, acest grafic va fi o linie dreaptă care trece prin origine (punctul în care atât magnitudinea dezechilibrului, cât și amplitudinea vibrației sunt zero). Panta acestei linii caracterizează sensibilitatea obiectului la dezechilibru: cu cât panta este mai abruptă, cu atât vibrațiile sunt mai mari pentru același dezechilibru.
Graficul 1: Relația dintre amplitudinea vibrației (µm) și masa dezechilibrată (g)
Graficul 1 ilustrează relația dintre amplitudinea vibrației (µm) a unui obiect de echilibrare liniar și masa dezechilibrată (g) a rotorului. Coeficientul de proporționalitate este de 0,5 µm/g. Simpla împărțire a 300 la 600 dă 0,5 µm/g. Pentru o masă dezechilibrată de 800 g (UM=800 g), vibrația va fi de 800 g * 0,5 µm/g = 400 µm. Rețineți că acest lucru se aplică la o viteză constantă a rotorului. La o viteză de rotație diferită, coeficientul va fi diferit.
Acest coeficient de proporționalitate se numește coeficient de influență (coeficient de sensibilitate) și are o dimensiune de µm/g sau, în cazurile care implică dezechilibru, µm/(g*mm), unde (g*mm) este unitatea de dezechilibru. Cunoscând coeficientul de influență (IC), se poate rezolva și problema inversă, și anume, determinarea masei dezechilibrate (UM) pe baza mărimii vibrației. Pentru a face acest lucru, împărțiți amplitudinea vibrației la IC.
De exemplu, dacă vibrația măsurată este de 300 µm și coeficientul cunoscut este IC=0,5 µm/g, împărțiți 300 la 0,5 pentru a obține 600 g (UM=600 g).
Coeficientul de influență (IC): Parametrul cheie al obiectelor liniare
O caracteristică critică a unui obiect liniar este coeficientul de influență (IC). Acesta este numeric egal cu tangenta unghiului de pantă al liniei de pe graficul vibrației în funcție de dezechilibru și indică cu cât se modifică amplitudinea vibrației (în microni, µm) atunci când o unitate de masă (în grame, g) este adăugată într-un plan de corecție specific la o anumită viteză a rotorului. Cu alte cuvinte, IC este o măsură a sensibilității obiectului la dezechilibru. Unitatea sa de măsură este µm/g sau, atunci când dezechilibrul este exprimat ca produsul dintre masă și rază, µm/(g*mm).
CI este, în esență, caracteristica "pașaportului" unui obiect liniar, permițând prezicerea comportamentului său atunci când se adaugă sau se îndepărtează masă. Cunoașterea CI permite rezolvarea atât a problemei directe – determinarea magnitudinii vibrației pentru un dezechilibru dat – cât și a problemei inverse – calcularea magnitudinii dezechilibrului din vibrațiile măsurate.
Problemă directă:
Problema inversa:
Faza de vibrație în obiectele liniare
Pe lângă amplitudine, vibrația este caracterizată și de faza sa, care indică poziția rotorului în momentul abaterii maxime de la poziția sa de echilibru. Pentru un obiect liniar, faza vibrației este, de asemenea, previzibilă. Este suma a două unghiuri:
- Unghiul care determină poziția masei totale dezechilibrate a rotorului. Acest unghi indică direcția în care este concentrat dezechilibrul primar.
- Argumentul coeficientului de influență. Acesta este un unghi constant care caracterizează proprietățile dinamice ale obiectului și nu depinde de magnitudinea sau unghiul instalației de masă dezechilibrată.
Astfel, cunoscând argumentul IC și măsurând faza de vibrație, este posibil să se determine unghiul instalației de masă dezechilibrate. Acest lucru permite nu numai calcularea mărimii masei corective, ci și plasarea precisă a acesteia pe rotor pentru a obține echilibrul optim.
Echilibrarea obiectelor liniare
Este important de menționat că pentru un obiect liniar, coeficientul de influență (IC) determinat astfel nu depinde de mărimea sau unghiul instalației de masă de probă, nici de vibrația inițială. Aceasta este o caracteristică cheie a liniarității. Dacă IC rămâne neschimbat atunci când parametrii de masă de încercare sau vibrația inițială sunt modificați, se poate afirma cu încredere că obiectul se comportă liniar în intervalul considerat de dezechilibre.
Pași pentru echilibrarea unui obiect liniar
- Măsurarea vibrației inițiale: Primul pas este măsurarea vibrației în starea inițială. Se determină amplitudinea și unghiul de vibrație, care indică direcția de dezechilibru.
- Instalarea unei Mase de probă: O masă de greutate cunoscută este instalată pe rotor. Acest lucru ajută la înțelegerea modului în care obiectul reacționează la sarcini suplimentare și permite calcularea parametrilor de vibrație.
- Remăsurarea vibrațiilor: După instalarea masei de probă, se măsoară noi parametri de vibrație. Comparându-le cu valorile inițiale, este posibil să se determine modul în care masa afectează sistemul.
- Calcularea masei corective: Pe baza datelor de măsurare, se determină masa și unghiul de instalare al greutății corective. Această greutate este plasată pe rotor pentru a elimina dezechilibrul.
- Verificare finală: După instalarea greutății corective, vibrația ar trebui redusă semnificativ. Dacă vibrația reziduală depășește în continuare nivelul acceptabil, procedura poate fi repetată.
Notă: Obiectele liniare servesc drept modele ideale pentru studierea și aplicarea practică a metodelor de echilibrare. Proprietățile lor permit inginerilor și diagnosticienilor să se concentreze pe dezvoltarea abilităților de bază și pe înțelegerea principiilor fundamentale ale lucrului cu sistemele cu rotoare. Deși aplicarea lor în practica reală este limitată, studiul obiectelor liniare rămâne un pas important în avansarea diagnosticării și echilibrării vibrațiilor.
Echilibrare serială și coeficienți stocați
Echilibrarea serială merită o atenție specială. Aceasta poate crește semnificativ productivitatea, dar numai atunci când este aplicată la obiecte liniare, stabile la vibrații. În astfel de cazuri, coeficienții de influență obținuți pe primul rotor pot fi reutilizați pentru rotoare identice ulterioare. Cu toate acestea, imediat ce rigiditatea suportului, viteza de rotație sau starea lagărului se modifică, repetabilitatea se pierde și abordarea serială nu mai funcționează.
Obiecte neliniare: când teoria diverge de la practică
Ce este un obiect neliniar?
Un obiect neliniar este un sistem în care amplitudinea vibrației nu este proporțională cu magnitudinea dezechilibrului. Spre deosebire de obiectele liniare, unde relația dintre vibrație și masa de dezechilibru este reprezentată de o linie dreaptă, în sistemele neliniare această relație poate urma traiectorii complexe.
În lumea reală, nu toate obiectele se comportă liniar. Obiectele neliniare prezintă o relație între dezechilibru și vibrație care nu este direct proporțională. Aceasta înseamnă că coeficientul de influență nu este constant și poate varia în funcție de mai mulți factori, cum ar fi:
- Mărimea dezechilibrului: Creșterea dezechilibrului poate modifica rigiditatea suporturilor rotorului, ducând la modificări neliniare ale vibrațiilor.
- Viteza de rotatie: Diferite fenomene de rezonanță pot fi excitate la viteze de rotație diferite, rezultând, de asemenea, un comportament neliniar.
- Prezența degajărilor și golurilor: Jocurile și golurile din rulmenți și alte conexiuni pot provoca schimbări bruște ale vibrațiilor în anumite condiții.
- Temperatură: Schimbările de temperatură pot afecta proprietățile materialului și, în consecință, caracteristicile de vibrație ale obiectului.
- Sarcini externe: Sarcinile externe care acționează asupra rotorului pot modifica caracteristicile sale dinamice și pot duce la un comportament neliniar.
De ce sunt obiectele neliniare provocatoare?
Neliniaritatea introduce multe variabile în procesul de echilibrare. Lucrul de succes cu obiecte neliniare necesită mai multe măsurători și analize mai complexe. De exemplu, metodele standard aplicabile obiectelor liniare nu produc întotdeauna rezultate precise pentru sistemele neliniare. Acest lucru necesită o înțelegere mai profundă a fizicii procesului și utilizarea metodelor de diagnosticare specializate.
Semne de neliniaritate
Un obiect neliniar poate fi identificat prin următoarele semne:
- Modificări neproporționale ale vibrațiilor: Pe măsură ce dezechilibrul crește, vibrația poate crește mai rapid sau mai lent decât se aștepta pentru un obiect liniar.
- Schimbarea de fază în vibrație: Faza de vibrație se poate schimba în mod imprevizibil cu variații ale dezechilibrului sau ale vitezei de rotație.
- Prezența armonicilor și subarmonicilor: Spectrul de vibrații poate prezenta armonici mai mari (multiplii frecvenței de rotație) și subarmonici (fracții ale frecvenței de rotație), indicând efecte neliniare.
- histerezis: Amplitudinea vibrației poate depinde nu numai de valoarea actuală a dezechilibrului, ci și de istoria acestuia. De exemplu, atunci când dezechilibrul este crescut și apoi scade înapoi la valoarea sa inițială, amplitudinea vibrației poate să nu revină la nivelul inițial.
Neliniaritatea introduce multe variabile în procesul de echilibrare. Pentru o funcționare cu succes sunt necesare mai multe măsurători și analize complexe. De exemplu, metodele standard aplicabile obiectelor liniare nu produc întotdeauna rezultate precise pentru sistemele neliniare. Acest lucru necesită o înțelegere mai profundă a fizicii procesului și utilizarea metodelor de diagnosticare specializate.
Reprezentarea grafică a neliniarității
Pe un grafic al vibrației versus dezechilibru, neliniaritatea este evidentă în abaterile de la o linie dreaptă. Graficul poate prezenta curburi, curbură, bucle de histerezis și alte caracteristici care indică o relație complexă între dezechilibru și vibrație.
Graficul 2. Obiect neliniar
50 g; 40 μm (galben), 100 g; 54,7 μm (albastru).
Acest obiect prezintă două segmente, două linii drepte. Pentru dezechilibre mai mici de 50 de grame, graficul reflectă proprietățile unui obiect liniar, menținând proporționalitatea între dezechilibrul în grame și amplitudinea vibrației în microni. Pentru dezechilibre mai mari de 50 de grame, creșterea amplitudinii vibrației încetinește.
Exemple de obiecte neliniare
Exemple de obiecte neliniare în contextul echilibrării includ:
- Rotoare cu fisuri: Fisurile din rotor pot duce la modificări neliniare ale rigidității și, ca urmare, la o relație neliniară între vibrație și dezechilibru.
- Rotoare cu joc la rulmenți: Jocurile din rulmenți pot provoca schimbări bruște ale vibrațiilor în anumite condiții.
- Rotoare cu elemente elastice neliniare: Unele elemente elastice, cum ar fi amortizoarele de cauciuc, pot prezenta caracteristici neliniare, afectând dinamica rotorului.
Tipuri de neliniaritate
1. Neliniaritate Soft-Stiff
În astfel de sisteme se observă două segmente: moale și rigid. În segmentul moale, comportamentul seamănă cu liniaritatea, unde amplitudinea vibrației crește proporțional cu masa de dezechilibru. Cu toate acestea, după un anumit prag (punct de întrerupere), sistemul trece la un mod rigid, în care creșterea amplitudinii încetinește.
2. Neliniaritate elastică
Modificările în rigiditatea suporturilor sau a contactelor din cadrul sistemului fac relația vibrație-dezechilibru complexă. De exemplu, vibrația poate crește sau scădea brusc atunci când se depășesc anumite praguri de sarcină.
3. Neliniaritate indusă de frecare
În sistemele cu frecare semnificativă (de exemplu, în rulmenți), amplitudinea vibrației poate fi imprevizibilă. Frecarea poate reduce vibrația într-un interval de viteză și le poate amplifica în altul.
Cauze frecvente ale neliniarității
Cele mai frecvente cauze ale neliniarității sunt jocurile crescute ale lagărelor, uzura lagărelor, frecarea uscată, suporturile slăbite, fisurile din structură și funcționarea în apropierea frecvențelor de rezonanță. Adesea, obiectul prezintă așa-numita neliniaritate moale-dură. La niveluri mici de dezechilibru, sistemul se comportă aproape liniar, dar pe măsură ce vibrațiile cresc, devin implicate elemente mai rigide ale suporturilor sau carcasei. În astfel de cazuri, echilibrarea este posibilă doar într-un interval de funcționare îngust și nu oferă rezultate stabile pe termen lung.
Instabilitatea vibrațiilor
O altă problemă serioasă este instabilitatea vibrațiilor. Chiar și un obiect formal liniar poate prezenta modificări de amplitudine și fază în timp. Acest lucru este cauzat de efecte termice, modificări ale vâscozității lubrifiantului, expansiunea termică și frecarea instabilă în suporturi. Drept urmare, măsurătorile efectuate la doar câteva minute distanță pot produce vectori de vibrații diferiți. În aceste condiții, compararea semnificativă a măsurătorilor devine imposibilă, iar calculul de echilibrare își pierde fiabilitatea.
Echilibrarea aproape de rezonanță
Echilibrarea în apropierea rezonanței este deosebit de problematică. Atunci când frecvența de rotație coincide cu sau este aproape de o frecvență naturală a sistemului, chiar și un mic dezechilibru provoacă o creștere bruscă a vibrațiilor. Faza de vibrație devine extrem de sensibilă la variații mici de viteză. Obiectul intră efectiv într-un regim neliniar, iar echilibrarea în această zonă își pierde sensul fizic. În astfel de cazuri, viteza de funcționare sau structura mecanică trebuie modificate înainte de a putea lua în considerare echilibrarea.
Vibrații ridicate după o echilibrare “reușită”
În practică, este frecvent întâlnirea unor situații în care, după o procedură de echilibrare formal reușită, nivelul general al vibrațiilor rămâne ridicat. Acest lucru nu indică o eroare a instrumentului sau a operatorului. Echilibrarea elimină doar dezechilibrul de masă. Dacă vibrațiile sunt cauzate de defecte ale fundației, elemente de fixare slăbite, nealiniere sau rezonanță, greutățile de corecție nu vor rezolva problema. În aceste cazuri, analiza distribuției spațiale a vibrațiilor pe mașină și pe fundația acesteia ajută la identificarea cauzei reale.
Echilibrarea obiectelor neliniare: o sarcină complexă cu soluții neconvenționale
Echilibrarea obiectelor neliniare este o sarcină provocatoare care necesită metode și abordări specializate. Metoda standard de masă de probă, dezvoltată pentru obiecte liniare, poate da rezultate eronate sau poate fi complet inaplicabilă.
Metode de echilibrare pentru obiecte neliniare
- Echilibrare pas cu pas: Această metodă implică reducerea treptată a dezechilibrului prin instalarea unor greutăți corective în fiecare etapă. După fiecare etapă, se efectuează măsurători ale vibrațiilor și se determină o nouă greutate corectivă pe baza stării actuale a obiectului. Această abordare ia în considerare modificările coeficientului de influență în timpul procesului de echilibrare.
- Echilibrare la mai multe viteze: Această metodă abordează efectele fenomenelor de rezonanță la diferite viteze de rotație. Echilibrarea se realizează la mai multe viteze aproape de rezonanță, permițând o reducere mai uniformă a vibrațiilor pe întregul interval de viteză de funcționare.
- Folosind modele matematice: Pentru obiecte neliniare complexe, pot fi folosite modele matematice care descriu dinamica rotorului în timp ce țin cont de efectele neliniare. Aceste modele ajută la prezicerea comportamentului obiectului în diferite condiții și la determinarea parametrilor optimi de echilibrare.
Experiența și intuiția unui specialist joacă un rol crucial în echilibrarea obiectelor neliniare. Un echilibrist experimentat poate recunoaște semnele de neliniaritate, poate selecta o metodă adecvată și o poate adapta situației specifice. Analizarea spectrelor de vibrații, observarea modificărilor vibrațiilor pe măsură ce parametrii de funcționare ai obiectului variază și luarea în considerare a caracteristicilor de proiectare ale rotorului ajută la luarea deciziilor corecte și la obținerea rezultatelor dorite.
Cum să echilibrați obiecte neliniare folosind un instrument conceput pentru obiecte liniare
Aceasta este o întrebare bună. Metoda mea personală de echilibrare a unor astfel de obiecte începe cu repararea mecanismului: înlocuirea rulmenților, fisurile de sudură, strângerea șuruburilor, verificarea ancorelor sau a izolatorilor de vibrații și verificarea faptului că rotorul nu se freacă de elementele structurale staționare.
În continuare, identific frecvențele de rezonanță, deoarece este imposibil să echilibrezi un rotor la viteze apropiate de rezonanță. Pentru a face acest lucru, folosesc metoda impactului pentru determinarea rezonanței sau un grafic de declinare a rotorului.
Apoi, determin poziția senzorului pe mecanism: verticală, orizontală sau înclinată.
După încercări, dispozitivul indică unghiul și greutatea sarcinilor corective. Înjumătățim greutatea sarcinii corective, dar folosesc unghiurile sugerate de dispozitiv pentru plasarea rotorului. Dacă vibrația reziduală după corecție depășește în continuare nivelul acceptabil, efectuez o altă funcționare a rotorului. Desigur, acest lucru necesită mai mult timp, dar rezultatele sunt uneori inspiratoare.
Arta și știința echilibrării echipamentelor rotative
Echilibrarea echipamentelor rotative este un proces complex care combină elemente de știință și artă. Pentru obiectele liniare, echilibrarea implică calcule relativ simple și metode standard. Cu toate acestea, lucrul cu obiecte neliniare necesită o înțelegere profundă a dinamicii rotorului, capacitatea de a analiza semnalele de vibrație și abilitățile de a alege cele mai eficiente strategii de echilibrare.
Experiența, intuiția și îmbunătățirea continuă a abilităților sunt ceea ce fac din echilibrist un adevărat maestru al meșteșugului său. La urma urmei, calitatea echilibrării nu numai că determină eficiența și fiabilitatea funcționării echipamentelor, ci asigură și siguranța oamenilor.
Repetabilitatea măsurătorilor
Problemele legate de măsurare joacă, de asemenea, un rol major. Instalarea incorectă a senzorilor de vibrații, modificările punctelor de măsurare sau orientarea necorespunzătoare a senzorilor afectează direct atât amplitudinea, cât și faza. Pentru echilibrare, nu este suficient să se măsoare vibrațiile; repetabilitatea și stabilitatea măsurătorilor sunt esențiale. De aceea, în practică, locațiile și orientările de montare a senzorilor trebuie controlate strict.
Abordare practică pentru obiecte neliniare
Echilibrarea unui obiect neliniar începe întotdeauna nu cu instalarea unei greutăți de probă, ci cu evaluarea comportamentului la vibrații. Dacă amplitudinea și faza derivă în mod clar în timp, se modifică de la un început la altul sau reacționează brusc la variații mici de viteză, prima sarcină este de a obține cel mai stabil mod de funcționare posibil. Fără aceasta, orice calcule vor fi aleatorii.
Primul pas practic este alegerea vitezei corecte. Obiectele neliniare sunt extrem de sensibile la rezonanță, așadar echilibrarea trebuie efectuată la o viteză cât mai departe posibil de frecvențele naturale. Aceasta înseamnă adesea deplasarea sub sau peste intervalul obișnuit de funcționare. Chiar dacă vibrațiile la această viteză sunt mai mari, dar stabile, este preferabilă echilibrarea într-o zonă rezonantă.
În continuare, este important să se minimizeze toate sursele de neliniaritate suplimentară. Înainte de echilibrare, toate elementele de fixare trebuie verificate și strânse, jocurile eliminate pe cât posibil, iar suporturile și unitățile de rulment inspectate pentru slăbire. Echilibrarea nu compensează jocurile sau frecarea, dar poate fi posibilă dacă acești factori sunt aduși la o stare stabilă.
Când se lucrează cu un obiect neliniar, nu ar trebui utilizate din obișnuință ponderi de testare mici. O pondere de testare prea mică adesea nu reușește să deplaseze sistemul într-o regiune repetabilă, iar schimbarea vibrației devine comparabilă cu zgomotul de instabilitate. Ponderea de testare trebuie să fie suficient de mare pentru a provoca o schimbare clară și reproductibilă a vectorului de vibrație, dar nu atât de mare încât să antreneze obiectul într-un regim de funcționare diferit.
Măsurătorile ar trebui efectuate rapid și în condiții identice. Cu cât trece mai puțin timp între măsurători, cu atât este mai mare șansa ca parametrii dinamici ai sistemului să rămână neschimbați. Este recomandabil să se efectueze mai multe runde de control fără a modifica configurația pentru a confirma că obiectul se comportă consecvent.
Este foarte important să se fixeze punctele de montare ale senzorului de vibrații și orientarea acestora. Pentru obiectele neliniare, chiar și o mică deplasare a senzorului poate provoca modificări vizibile de fază și amplitudine, care pot fi interpretate în mod eronat ca efect al greutății de probă.
În calcule, atenția nu trebuie acordată concordanței numerice exacte, ci tendințelor. Dacă vibrațiile scad constant odată cu corecțiile succesive, acest lucru indică faptul că echilibrarea se îndreaptă în direcția corectă, chiar dacă coeficienții de influență nu converg formal.
Nu se recomandă stocarea și reutilizarea coeficienților de influență pentru obiecte neliniare. Chiar dacă un ciclu de echilibrare are succes, în timpul următoarei porniri obiectul poate intra într-un regim diferit, iar coeficienții anteriori nu vor mai fi valizi.
Trebuie reținut faptul că echilibrarea unui obiect neliniar este adesea un compromis. Scopul nu este de a obține cea mai mică vibrație posibilă, ci de a aduce mașina într-o stare stabilă și repetabilă, cu un nivel acceptabil de vibrații. În multe cazuri, aceasta este o soluție temporară până când rulmenții sunt reparați, suporții sunt restaurați sau structura este modificată.
Principalul principiu practic este stabilizarea mai întâi a obiectului, apoi echilibrarea acestuia și abia după aceea evaluarea rezultatului. Dacă stabilizarea nu poate fi realizată, echilibrarea ar trebui considerată o măsură auxiliară, mai degrabă decât o soluție finală.
Tehnica de corecție cu greutate redusă
În practică, la echilibrarea obiectelor neliniare, o altă tehnică importantă se dovedește adesea eficientă. Dacă instrumentul calculează o pondere de corecție folosind un algoritm standard, instalarea ponderii complete calculate agravează frecvent situația: vibrațiile pot crește, faza poate sări, iar obiectul poate trece într-un mod de funcționare diferit.
În astfel de cazuri, instalarea unei ponderi de corecție reduse funcționează bine - de două sau uneori chiar de trei ori mai mică decât valoarea calculată de instrument. Acest lucru ajută la evitarea “aruncării” sistemului din regiunea condiționat liniară într-un alt regim neliniar. Practic, corecția este aplicată ușor, cu un pas mic, fără a provoca o modificare bruscă a parametrilor dinamici ai obiectului.
După instalarea greutății reduse, trebuie efectuată o rulare de control și trebuie evaluată tendința vibrațiilor. Dacă amplitudinea scade constant și faza rămâne relativ stabilă, corecția poate fi repetată folosind aceeași abordare, apropiindu-se treptat de nivelul minim de vibrații realizabil. Această metodă pas cu pas este adesea mai fiabilă decât instalarea integrală a greutății de corecție calculate dintr-o dată.
Această tehnică este eficientă în special pentru obiecte cu jocuri, frecare uscată și suporturi moi-dure, unde corecția completă calculată scoate imediat sistemul din zona liniară condiționată. Utilizarea unor mase de corecție reduse permite obiectului să rămână în cel mai stabil regim de funcționare și face posibilă obținerea unui rezultat practic chiar și acolo unde echilibrarea este considerată formal imposibilă.
Este important să înțelegem că aceasta nu este o “eroare a instrumentului”, ci o consecință a fizicii sistemelor neliniare. Instrumentul calculează corect pentru un model liniar, în timp ce inginerul adaptează rezultatul în practică la comportamentul real al sistemului mecanic.
Principiul final
În cele din urmă, o echilibrare reușită nu înseamnă doar calcularea unei greutăți și a unui unghi. Necesită înțelegerea comportamentului dinamic al obiectului, a liniarității sale, a stabilității vibrațiilor și a distanței față de condițiile de rezonanță. Balanset-1A oferă toate instrumentele necesare pentru măsurare, analiză și calcul, dar rezultatul final este întotdeauna determinat de starea mecanică a sistemului în sine. Aceasta este ceea ce distinge o abordare formală de practica inginerească reală în diagnosticarea vibrațiilor și echilibrarea rotorului.
Întrebări și răspunsuri
Acesta este un semn al unui obiect neliniar. Într-un obiect liniar, amplitudinea vibrației este proporțională cu dezechilibrul, iar faza se schimbă cu același unghi ca și poziția unghiulară a greutății. Când aceste condiții sunt încălcate, coeficientul de influență nu mai este constant, iar algoritmul standard de echilibrare începe să producă erori. Cauzele tipice sunt jocurile lagărelor, suporturile slăbite, frecarea și funcționarea în apropierea rezonanței.
Un obiect liniar este un sistem rotoric în care, la aceeași viteză de rotație, amplitudinea vibrației este direct proporțională cu magnitudinea dezechilibrului, iar faza vibrației urmează strict poziția unghiulară a masei dezechilibrate. Pentru astfel de obiecte, coeficientul de influență este constant și nu depinde de masa greutății de probă.
Un obiect neliniar este un sistem în care proporționalitatea dintre vibrație și dezechilibru și/sau constanța relației de fază este încălcată. Amplitudinea vibrației și faza încep să depindă de masa greutății de probă. Cel mai adesea, acest lucru este asociat cu jocurile lagărelor, uzura, frecarea uscată, reazeme moi-dure sau angrenarea elementelor structurale mai rigide.
Da, dar rezultatul este instabil și depinde de modul de operare. Echilibrarea este posibilă doar într-un interval limitat, unde obiectul se comportă condiționat liniar. În afara acestui interval, coeficienții de influență se modifică și repetabilitatea rezultatului se pierde.
Coeficientul de influență este o măsură a sensibilității vibrațiilor la modificările dezechilibrului. Acesta arată cât de mult se va modifica vectorul de vibrații atunci când o greutate de probă cunoscută este instalată într-un plan dat la o viteză dată.
Coeficientul de influență este instabil dacă obiectul este neliniar, dacă vibrația este instabilă în timp sau dacă sunt prezente rezonanță, încălzire termică, elemente de fixare slăbite sau condiții de frecare în schimbare. În astfel de cazuri, pornirile repetate produc valori diferite ale amplitudinii și fazei.
Coeficienții de influență stocați pot fi utilizați numai pentru rotoare identice care funcționează la aceeași viteză, în aceleași condiții de instalare și rigiditate a suportului. Obiectul trebuie să fie liniar și stabil la vibrații. Chiar și o mică modificare a condițiilor face ca vechii coeficienți să nu fie fiabili.
În timpul încălzirii, jocurile rulmenților, rigiditatea suportului, vâscozitatea lubrifiantului și nivelul de frecare se modifică. Acest lucru modifică parametrii dinamici ai sistemului și, ca urmare, modifică amplitudinea și faza vibrațiilor.
Instabilitatea vibrațiilor este o modificare a amplitudinii și/sau a fazei în timp, la o viteză de rotație constantă. Echilibrarea se bazează pe compararea vectorilor de vibrație, astfel încât, atunci când vibrația este instabilă, comparația își pierde sensul, iar calculul devine nesigur.
Există instabilitate structurală inerentă, instabilitate lentă “târâtoare”, variații de la început la început, instabilitate legată de încălzire și instabilitate legată de rezonanță atunci când se operează în apropierea frecvențelor naturale.
În zona de rezonanță, chiar și un mic dezechilibru provoacă o creștere bruscă a vibrațiilor, iar faza devine extrem de sensibilă la mici schimbări. În aceste condiții, obiectul devine neliniar, iar rezultatele echilibrării își pierd semnificația fizică.
Semnele tipice sunt o creștere bruscă a vibrațiilor cu schimbări mici de viteză, fază instabilă, anomalii largi în spectru și sensibilitate ridicată a vibrațiilor la variații minore de rotație pe minut. Un maxim de vibrații este adesea observat în timpul pornirii sau al decelerației libere.
Vibrațiile ridicate pot fi cauzate de rezonanță, structuri slăbite, defecte de fundație sau probleme la rulmenți. În astfel de cazuri, echilibrarea nu va elimina cauza vibrațiilor.
Deplasarea vibrațiilor caracterizează amplitudinea mișcării, viteza vibrațiilor caracterizează viteza acestei mișcări, iar accelerația vibrațiilor caracterizează accelerația. Aceste mărimi sunt corelate, dar fiecare este mai potrivită pentru detectarea anumitor tipuri de defecte și intervale de frecvență.
Viteza vibrațiilor reflectă nivelul de energie al vibrațiilor pe o gamă largă de frecvențe și este convenabilă pentru evaluarea stării generale a mașinilor conform standardelor ISO.
Conversia corectă este posibilă doar pentru vibrații armonice de o singură frecvență. Pentru spectre de vibrații complexe, astfel de conversii oferă doar rezultate aproximative.
Printre motivele posibile se numără rezonanța, defectele de fundație, elementele de fixare slăbite, uzura rulmenților, nealinierea sau neliniaritatea obiectelor. Echilibrarea elimină doar dezechilibrul, nu și alte defecte.
Dacă nu se detectează defecte mecanice și vibrațiile nu scad după echilibrare, este necesar să se analizeze distribuția vibrațiilor pe mașină și pe fundație. Semnele tipice sunt vibrațiile ridicate ale carcasei și bazei și schimbările de fază între punctele de măsurare.
Instalarea incorectă a senzorului distorsionează amplitudinea și faza, reduce repetabilitatea măsurătorilor și poate duce la concluzii diagnostice incorecte și la rezultate eronate ale echilibrării.
Vibrațiile sunt distribuite neuniform în întreaga structură. Rigiditatea, masele și formele modurilor diferă, astfel încât amplitudinea și faza pot varia semnificativ de la un punct la altul.
De regulă, nu. Uzura și jocurile crescute fac ca obiectul să fie neliniar. Echilibrarea devine instabilă și nu oferă un rezultat pe termen lung. Excepțiile sunt posibile numai cu jocuri de proiectare și condiții stabile.
Pornirea creează sarcini dinamice mari. Dacă structura este slăbită, pozițiile relative ale elementelor se schimbă după fiecare pornire, ceea ce duce la modificări ale parametrilor de vibrație.
Echilibrarea în serie este posibilă pentru rotoare identice instalate în condiții identice, cu stabilitate la vibrații și absență a rezonanței. În acest caz, coeficienții de influență de la primul rotor pot fi aplicați și celor ulterioare.
Acest lucru se datorează de obicei modificărilor rigidității suportului, diferențelor de asamblare, modificărilor vitezei de rotație sau tranziției obiectului într-un regim de funcționare neliniar.
Reducerea vibrațiilor la un nivel stabil, menținând în același timp repetabilitatea amplitudinii și fazei de la început la început și absența semnelor de rezonanță sau neliniaritate.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 
0 Comentarii