Ce este echilibrarea rotorului? Un ghid complet

Definiție: Conceptul central al echilibrării

Echilibrarea rotorului este procesul sistematic de îmbunătățire a distribuției masei unui corp în rotație (un rotor) pentru a asigura că linia centrală a masei efective coincide cu linia sa centrală geometrică reală. Atunci când un rotor este dezechilibrat, în timpul rotației se generează forțe centrifuge, ceea ce duce la vibrații excesive, zgomot, o durată de viață redusă a rulmentului și defecțiuni potențial catastrofale. Scopul echilibrării este de a minimiza aceste forțe prin adăugarea sau eliminarea unor cantități precise de greutate în locații specifice, reducând astfel vibrațiile la un nivel acceptabil.

De ce este echilibrarea o sarcină critică de întreținere?

Dezechilibrul este una dintre cele mai frecvente surse de vibrații în utilajele rotative. Efectuarea echilibrării de precizie nu înseamnă doar reducerea vibrațiilor; este o activitate de întreținere critică care oferă beneficii semnificative:

• Durată de viață crescută a rulmentului: Forțele de dezechilibru sunt transmise direct la rulmenți. Reducerea acestor forțe prelungește dramatic durata de viață a rulmenților.
• Fiabilitate îmbunătățită a mașinii: Vibrațiile mai reduse reduc stresul asupra tuturor componentelor mașinii, inclusiv etanșările, arborii și suporturile structurale, ceea ce duce la mai puține defecțiuni.
• Siguranță sporită: Nivelurile ridicate de vibrații pot cauza defectarea componentelor, creând pericole semnificative pentru siguranța personalului.
• Niveluri reduse de zgomot: Vibrațiile mecanice sunt o sursă principală de zgomot industrial. O mașină bine echilibrată funcționează mult mai silențios.
• Consum redus de energie: Energia care altfel ar fi irosită creând vibrații și căldură este transformată în lucru mecanic util, îmbunătățind eficiența.

Tipuri de echilibrare: Statică vs. Dinamică

Procedurile de echilibrare sunt clasificate în funcție de tipul de dezechilibru pe care îl corectează. Cele două tipuri principale sunt echilibrarea statică și dinamică.

Echilibrare statică (echilibrare pe un singur plan)

Dezechilibrul static apare atunci când centrul de masă al rotorului este decalat față de axa sa de rotație. Acest lucru este adesea vizualizat ca un singur „punct greu”. Echilibrarea statică corectează acest lucru prin aplicarea unei singure greutăți de corecție la 180° opus punctului greu. Se numește „static” deoarece acest tip de dezechilibru poate fi detectat cu rotorul în repaus (de exemplu, pe rolele cu muchie de cuțit). Este potrivit pentru rotoare înguste, în formă de disc, cum ar fi ventilatoarele, pietrele de șlefuit și volantele, unde raportul lungime-diametru este mic.

Echilibrare dinamică (echilibrare pe două planuri)

Dezechilibrul dinamic este o condiție mai complexă care include atât dezechilibrul static, cât și dezechilibrul „de cuplu”. Dezechilibrul de cuplu apare atunci când există două puncte grele egale la capetele opuse ale rotorului, la 180° unul de celălalt. Aceasta creează o mișcare de balansare, sau un moment, care poate fi detectat doar atunci când rotorul se rotește. Echilibrarea dinamică este necesară pentru majoritatea rotoarelor, în special pentru cele cu o lungime mai mare decât diametrul lor (cum ar fi armăturile motoarelor, arborii și turbinele). Aceasta necesită efectuarea de corecții în cel puțin două plane diferite de-a lungul lungimii rotorului pentru a contracara atât forța, cât și dezechilibrul de cuplu.

Procedura de echilibrare: Cum se face

Echilibrarea modernă se realizează de obicei folosind echipamente specializate și o abordare sistematică, adesea folosind metoda coeficientului de influență:

1. Execuție inițială: Mașina este pusă în funcțiune pentru a măsura amplitudinea inițială a vibrației și unghiul de fază cauzate de dezechilibrul existent. Se utilizează un senzor de vibrații și un tahometru (pentru referința de fază).
2. Probă de greutate: O greutate de probă cunoscută este atașată temporar rotorului într-o poziție unghiulară cunoscută într-un plan de corecție.
3. A doua rundă: Mașina este pornită din nou și se măsoară noua amplitudine și fază a vibrației. Modificarea vibrației (diferența vectorială) este cauzată exclusiv de greutatea de probă.
4. Calcul: Cunoscând modul în care greutatea de probă a afectat vibrația, instrumentul de echilibrare calculează un „coeficient de influență”. Acest coeficient este apoi utilizat pentru a determina cantitatea precisă a greutății de corecție și unghiul exact în care trebuie plasată pentru a contracara dezechilibrul inițial.
5. Corecție și verificare: Greutatea de probă este îndepărtată, greutatea corectoare permanentă calculată este instalată și se efectuează o rundă finală pentru a verifica dacă vibrațiile au fost reduse la un nivel acceptabil. Pentru echilibrarea pe două planuri, acest proces se repetă pentru al doilea plan.

Standarde și toleranțe relevante

Nivelurile de vibrații acceptabile nu sunt arbitrare. Acestea sunt definite de standarde internaționale, în special de ISO 21940 seria (care a înlocuit vechiul standard ISO 1940). Aceste standarde definesc „gradele de calitate a echilibrării” (de exemplu, G 6.3, G 2.5, G 1.0) pentru diferite clase de mașini. Un număr G mai mic indică o toleranță mai strictă. Aceste grade sunt utilizate pentru a calcula dezechilibrul rezidual maxim admis pentru un anumit rotor pe baza masei și a vitezei sale de funcționare, asigurându-se că îndeplinește cerințele operaționale.

← Înapoi la indexul principal