Echilibrarea rotoarelor pe strunguri: O soluție rentabilă pentru îmbunătățirea calității produselor
În industria modernă, unde calitatea produselor este de o importanță capitală, echilibrarea rotorului devine o parte esențială a procesului tehnologic. Cu toate acestea, achiziționarea de echipamente specializate de echilibrare poate fi costisitoare pentru întreprinderile mici și mijlocii. În acest articol, analizăm posibilitatea utilizării strungurilor pentru rotor echilibrarea, care poate reduce semnificativ costurile echipamentelor și îmbunătăți eficiența producției.
Strungul ca instrument de echilibrare
Strungul, datorită designului și funcționalității sale, poate fi utilizat cu succes pentru echilibrarea rotoarelor de diferite tipuri și dimensiuni. Principalul avantaj al acestei abordări este economisirea costurilor, deoarece nu este nevoie de achiziționarea unui echipament specializat scump. În plus, utilizarea unui strung permite efectuarea echilibrării direct în timpul procesului de fabricație a rotorului, ceea ce scurtează timpul de producție și îmbunătățește calitatea produsului.
Pregătirea pentru echilibrare
Înainte de a începe procesul de echilibrare, trebuie parcurși mai mulți pași pregătitori:
- Alegerea strungului adecvat: Strungul trebuie să aibă suficientă rigiditate și precizie pentru a asigura montarea fiabilă a rotorului și măsurători precise ale vibrațiilor.
- Instalarea sistemului de măsurare: Pentru a măsura rotorul vibrații pe strung, un echilibrator portabil, cum ar fi Balanset-1A poate fi utilizat. Acesta include senzori de vibrații, un tahometru, precum și programe software pentru analiza datelor și calculul masei corective.
- Gestionarea propriului dezechilibru al axului: Nu trebuie să echilibrați axul strungului în sine. Porniți strungul doar cu mandrina (rotorul demontat) și înregistrați vectorul de vibrație: acesta este nivelul de bază contribuit de ax și mandrină. Dacă reprezintă o fracțiune semnificativă din citirea rotorului, fie îl scădeți, fie — mai bine — utilizați rularea index la 180° (funcția “Mandrel eccentricity elimination”, “F7 - Run Ecc”), care separă automat tot ceea ce nu se rotește odată cu rotorul.
- Potrivirea rotorului cu mașina, nu cu axul: Ceea ce contează este ca forța de dezechilibru a rotorului să producă un răspuns măsurabil pe carcasele rulmenților. Un strung greu și rigid răspunde foarte puțin per gram de dezechilibru, astfel încât la un rotor foarte ușor semnalul dispare în zgomot, în timp ce un rotor foarte greu poate depăși sarcina nominală a mandrinei sau a rulmenților. În practică, verificați ca o greutate de probă corect dimensionată să dea o modificare curată și reproductibilă a amplitudinii și fazei, înainte de a avea încredere în orice coeficient de influență.
- Verificarea bătăii învelișului de cauciuc înainte de echilibrare: Pe un arbore cauciucat, dezechilibrul de masă și bătaia geometrică a căptușelii sunt două defecte diferite. Echilibrarea anulează forța 1×; ea nu poate face rotundă o căptușeală excentrică sau ovală. Așezați un comparator cu cadran pe suprafața căptușită și rotiți arborele manual: dacă bătaia totală indicată depășește toleranța produsului, rectificați sau strunjiți mai întâi căptușeala concentric — pe același strung — și abia apoi echilibrați. Un arbore echilibrat, dar care încă are bătaie, va continua să producă benzi de calibru, dungi și variații de presiune de strângere, indiferent cât de mică este citirea vibrației.
În acest articol, voi prezenta în detaliu experiența și metodologia noastră în echilibrare dinamică arbori cauciucați pe un strung – o soluție față de care, recunosc, am fost inițial sceptic din cauza rigidității inerente și a greutății substanțiale a unor astfel de utilaje. Surprinzător, operația a decurs fără probleme, atingând gradul de calitate a echilibrării G 6.3 (ISO 21940-11, denumit anterior ISO 1940-1).
Procesul de echilibrare a rotorului pe un strung în teorie
Procesul de echilibrare a rotorului pe un strung implică următorii pași:
Fixarea rotorului
Rotorul este montat în siguranță în mandrina strungului sau pe centre pentru a asigura stabilitatea în timpul procesului de echilibrare.
Instalarea senzorilor
Montați un senzor de vibrație pe fiecare plan de corecție — unul pe carcasa rulmentului păpușii fixe și unul pe carcasa păpușii mobile sau a lunetei — radial, cât mai aproape posibil de rulment, pe o suprafață metalică prelucrată curată, cu ajutorul unei baze magnetice. Nu montați senzorii pe patul strungului, pe apron sau pe o apărătoare: semnalul 1× este acolo atenuat și dominat de structură. Lipiți bandă reflectorizantă pe o suprafață metalică (capătul arborelui sau mandrina), nu pe învelișul de cauciuc, și orientați tahometrul laser perpendicular pe aceasta.
Măsurarea vibrației inițiale
Nivelul inițial de vibrație se măsoară la turația pe care o veți folosi pentru întreaga lucrare. Toate rulările — Run 0, rulările de probă și trim run-ul — trebuie efectuate la aceeași turație, deoarece coeficienții de influență sunt valabili doar pentru turația la care au fost măsurați.
Luarea în considerare a excentricității (imediat după Run 0)
Dispozitiv de fixare și mandrină excentricitate adaugă un vector la citirea Run 0 care nu este dezechilibru, iar corectarea acestuia ar fi greșită. Rezolvați această problemă înainte de greutatea de probă, nu după: bifați caseta “Mandrel eccentricity elimination” din software-ul Balanset-1A, finalizați Run 0, apoi rotiți rotorul cu 180° în dispozitiv și apăsați “F7 - Run Ecc”. Software-ul ia semisuma vectorială drept excentricitate și semidiferența vectorială drept dezechilibrul real, iar abia atunci deblochează rularea de probă. Dacă faceți acest lucru după ce greutățile de corecție sunt deja sudate, înseamnă să le recalculați și să le refaceți.
Cât de mare ar trebui să fie o greutate de probă?
Un punct de plecare sigur este o greutate a cărei forța centrifugă rămâne în limita a 5–10% din greutatea rotorului. Ca formulă:
mtrial = k · M · g / (R · ω²), k = 0,05–0,10
unde M este masa rotorului (kg), g = 9,81 m/s², R este raza de montare a greutății (m), iar ω = 2π·RPM/60 (rad/s). Exemplu: un rotor de 50 kg la 3.000 rpm cu greutatea la R = 0,2 m dă m ≈ 0,07·50·9,81/(0,2·314²) ≈ 1,7 g — grame, nu sute de grame. Asta pare surprinzător de puțin pentru un rotor de 50 kg, dar verificați forța: la 3.000 rpm acele 1,7 g trag deja cu F = m·R·ω² ≈ 34 N — aproximativ 7% din greutatea rotorului. Faptul de a începe cu puțin este esențial: creșterea treptată este ieftină, în timp ce o greutate supradimensionată reprezintă o sarcină reală asupra rulmenților și sudurilor. Aceeași verificare a forței funcționează și invers, pentru orice greutate pe care urmează să o montați cu șuruburi.
Nu trebuie să calculați acest lucru manual: software-ul Balanset include un Estimator pentru prima greutate de probă care recomandă atât masa, cât și unghiul de pornire, pe baza datelor rotorului dumneavoastră, și un Testul de impact pentru a verifica dacă nu lucrați în apropierea unei frecvențe proprii.
O greutate de probă bine aleasă modifică citirea cu cel puțin 20–30% în amplitudine sau 20–30° în fază. Dacă răspunsul este mai mic, creșteți greutatea treptat — nu treceți niciodată direct la o greutate mare “ca să se întâmple ceva.”
Instalarea unei greutăți de probă
A greutate de probă de masă cunoscută este instalată pe rotor, iar vibrația este măsurată din nou. Pentru echilibrarea pe două planuri, acest lucru se face pe rând în fiecare plan — o rulare de probă cu greutatea în planul 1 (Run 1), apoi o rulare de probă cu greutatea în planul 2 (Run 2) — astfel încât software-ul să poată măsura separat influența fiecărui plan de corecție.
Calcularea maselor corective
Software-ul Balanset-1A analizează rezultatele măsurătorilor și calculează masele corective necesare și unghiurile lor de plasare.
Corectarea masei rotorului
În funcție de designul rotorului și de capacitățile strungului, corecția masei poate fi efectuată prin găurire, frezare, sudare sau alte metode.
Verificarea echilibrării
După efectuarea corecțiilor, se efectuează o măsurare a vibrațiilor de control. Procesul se repetă, dacă este necesar, până când se atinge nivelul de echilibru necesar.
Echilibrarea dinamică în practică
- Frecvența de rotație: De obicei, turația de lucru a acestor arbori variază între 300 și 500 de rotații pe minut (rpm). În acest caz particular, am efectuat echilibrarea la 550 rpm.
- Configurare: Arborele cauciucat a fost montat pe mașina de strung, urmat de amplasarea strategică a senzorilor, așa cum se arată în fotografiile alăturate.
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
Echilibrarea dinamică a arborelui cauciucat
- Citiri inițiale ale vibrațiilor: Înainte de echilibrare, inițială citirile de vibrație au fost de 9 mm/s și 17 mm/s.
- Rulaje de probă: O lucrare în două planuri necesită o rulare de probă în fiecare plan pe rând — Run 1 cu greutatea în planul 1, apoi Run 2 cu greutatea în planul 2. O greutate de probă de 340 de grame a fost sudată; aceasta a modificat vibrația și fază citirile cu aproximativ 10%. Tratați un astfel de răspuns ca pe un minim absolut: pentru o măsurătoare clară și sigură, vizăm de obicei o greutate de probă care modifică vectorul de vibrație cu 25–50%, dar un strung greu și rigid răspunde foarte puțin pe gram de masă de probă.
- Ajustări de echilibrare: După rulările de probă cu greutatea de probă, instrumentul nostru Balanset-1A a indicat necesitatea adăugării a 3100 de grame pe o parte a arborelui și 4300 de grame pe cealaltă, corespunzând unor corecții în două planuri. După aceste ajustări, nivelurile de vibrație au scăzut la 2 mm/s și 4 mm/s.
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
- Reglare fină: Pentru a optimiza și mai mult rezultatele, am adăugat greutăți de 400 de grame și 700 de grame. Ulterior, s-a efectuat o altă rundă de reglaj fin prin adăugarea a 200 de grame și 400 de grame. Din cauza constrângerilor de spațiu, greutățile au fost sudate una peste alta. În final, aceste greutăți temporare au fost înlocuite cu contragreutăți tăiate de precizie, estetic plăcute, realizate special pentru acest arbore. Citirile finale ale vibrației au fost impresionante — 0,1 mm/s în ambele planuri (o cifră rotunjită — sub 1 mm/s instrumentul însuși afișează citirile cu trei zecimale).
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
Echilibrarea dinamică la fața locului a arborilor cauciucați cu ajutorul unei mașini de strunjit
Avantajele echilibrării rotorului pe strunguri
Rentabilitate
Utilizarea unui strung pentru echilibrare evită cheltuielile de achiziționare a unui echipament specializat de echilibrare.
Comoditate
Echilibrarea poate fi efectuată direct în timpul procesului de fabricație a rotorului, reducând timpul de producție.
De înaltă calitate
Aparatele de echilibrare portabile moderne, cum ar fi Balanset-1A, oferă o precizie ridicată de echilibrare, permițând niveluri scăzute de vibrații și îmbunătățirea calității produselor.
Concluzie
Echilibrarea rotoarelor pe strunguri este o soluție eficientă și economică pentru întreprinderile care doresc să îmbunătățească calitatea produselor și să reducă costurile de producție. Utilizarea aparatelor de echilibrare portabile precum Balanset-1A face acest proces simplu și accesibil, chiar și pentru atelierele mici.
Observații importante
- Pentru a obține cele mai bune rezultate, se recomandă utilizarea unor instrumente de măsurare de înaltă calitate și respectarea cu strictețe a procedurii de echilibrare. Puteți estima valoarea admisibilă dezechilibru rezidual pentru rotorul dumneavoastră cu produsul nostru calculator pentru dezechilibrul rezidual (ISO 1940).
Echilibrarea rotoarelor pe strunguri este un pas către viitorul producției dumneavoastră, care va fi răsplătit prin îmbunătățirea calității produselor, reducerea costurilor și creșterea competitivității afacerii dumneavoastră.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko este inginer în analiza vibrațiilor, fondator și director general al Vibromera. De peste 15 ani echilibrează echipamente rotative pe teren, nu pe un stand de probă: tocătoare, ventilatoare industriale, concasoare, centrifuge, arbori și axe portsculă. Din această muncă s-au născut instrumentele Balanset — au fost concepute ca o unealtă pe care specialistul o poate duce la mașină și o poate folosi singur, la fața locului, nu ca echipament de laborator. Vibromera a fost fondată în 2017 și, din 2023, are sediul în Porto, Portugalia. Aici au loc dezvoltarea, asamblarea și asistența pentru gama Balanset. Instrumentul de vârf este Balanset-1A, un analizor portabil pentru echilibrarea într-un plan și în două plane și pentru diagnosticarea vibrațiilor. Nikolai se implică personal în asistența pentru clienți, în rezolvarea cazurilor dificile de echilibrare și în dezvoltarea software-ului. Lucrează cu clienți din întreaga lume, în orice limbă.
0 Comentarii