Înțelegerea mașinii de echilibrare
A mașină de echilibrat (denumit și echilibrator de atelier) este un instrument special conceput pentru a măsura dezechilibra într-o rotor după ce rotorul a fost demontat de pe mașina de bază. Acesta rotește rotorul într-o suspensie calibrată și măsoară vibrații sau forță, iar pe baza acestor valori calculează amplitudinea și poziția unghiulară a dezechilibrului în fiecare plan de corecție — astfel încât operatorul să poată găuri, șlefui sau adăuga greutate exact acolo unde este necesar. Mașinile de echilibrare reprezintă coloana vertebrală a producției de rotoare și a lucrărilor de reparații de înaltă precizie, în cadrul cărora o componentă trebuie să fie certificată ca fiind echilibrată înainte de a fi repusă în funcțiune.
1. Definiție: Ce este o mașină de echilibrat?
În esență, o mașină de echilibrare este un experiment controlat în forță centrifugă. Atunci când un rotor dezechilibrat se rotește, punctul său de greutate generează o forță de rotație proporțională cu excentricitatea masei reziduale și cu pătratul vitezei. Mașina rotește rotorul la o viteză constantă și cunoscută, detectează forța sau mișcarea pe care acest punct de greutate o produce o dată pe rotație și o transformă în cantitatea de masă de corecție și unghiul la care trebuie aplicată. Deoarece rotorul este montat pe suporturile de precizie ale mașinii, mai degrabă decât pe lagărele sale de lucru, măsurarea izolează rotorul ca componentă — fără influențe din partea cuplajului, fundației și ansamblului.
Tocmai această concentrare asupra componentelor individuale este motivul pentru care echilibrarea în atelier oferă rezultate atât de precise. O roată nouă de turbină, o pompă Rotor, armătura unui motor electric sau axul unei mașini-unelte este de obicei echilibrat pe o mașină conform unor cerințe stricte grad de calitate al echilibrului înainte de asamblare, oferind un punct de plecare precis și reproductibil, pe care corectarea la fața locului nu îl poate garanta.
2. Componentele cheie ale unei mașini de echilibrat
O mașină tipică de echilibrare orizontală este alcătuită dintr-un număr redus de subsisteme bine definite, fiecare dintre acestea contribuind la precizia măsurătorilor:
- Bed / base: o bază rigidă și grea care asigură stabilitatea și împiedică vibrațiile exterioare ale podelei să afecteze rezultatele măsurătorilor. Masa și rigiditatea limitează în mod direct cel mai mic dezechilibru pe care aparatul îl poate detecta.
- Sistem de suspensie (socluri): două suporturi — denumite uneori socluri de susținere — care susțin fusurile rotorului. Acestea sunt concepute să fie rigide într-o direcție și flexibile în direcția de măsurare, astfel încât rotorul să se poată mișca liber doar în zona în care senzorii îl pot detecta.
- Senzori: transductoare montate pe suspensie — de obicei accelerometre, traductoare de vitezăsau celule de forță — care transformă reacția la dezechilibru într-un semnal electric.
- Drive system: un motor electric cu transmisie prin curea, cu transmisie directă sau cu transmisie pneumatică, care aduce rotorul la o viteză de echilibrare constantă și controlată.
- Senzor de referință de rotație: de obicei, un senzor fotoelectric care detectează o bandă de bandă reflectorizantă, sau un senzor de proximitate pe o canelură. Impulsul său emis o dată pe rotație — același rol pe care îl joacă un tahometru jocurile în cadrul activităților de teren — stabilesc fază unghi, indicând mașinii unde locul unde se află greutatea.
- Instrumentaţie: o consolă cu microprocesor care filtrează semnalele senzorilor la viteza de mers, aplică coeficienți de influențăși afișează valoarea și unghiul de dezechilibru pentru fiecare plan.
3. Mașini cu rulmenți rezistenți vs. cei cu rulmenți moi
Mașinile de echilibrare sunt clasificate în funcție de comportamentul suspensiei lor în raport cu viteza de echilibrare — iar această distincție determină modul în care sunt calibrate și ce anume măsoară.
a) Mașină de echilibrare cu rulmenți rezistenți
Suspensia este foarte rigidă, iar mașina are forță generată de dezechilibru. Frecvența naturală a sistemului rotor-suspensie se potrivește bine above viteza de echilibrare, astfel încât rotorul se rotește cu mult sub rezonanţă iar citirea este stabilă. Avantajul decisiv este calibrare permanentă: odată ce operatorul introduce dimensiunile rotorului și pozițiile rulmenților, mașina determină direct dezechilibrul corect, fără a fi necesară o probă de funcționare pentru fiecare piesă nouă. Această rapiditate și versatilitate fac din mașinile cu rulmenți rigizi alegerea standard în atelierele moderne de echilibrare industrială.
b) Mașină de echilibrare cu rulmenți moi
Suspensia este foarte flexibilă, iar mașina are următoarele dimensiuni deplasare (vibrație). Aici frecvența naturală a sistemului se potrivește bine mai jos viteza de echilibrare, astfel încât rotorul să funcționeze peste frecvența de rezonanță. Aceste mașini sunt extrem de sensibile — fiind potrivite pentru rotoare foarte mici sau ușoare — dar necesită o operațiune de calibrare cu o masă cunoscută greutate de probă pentru fiecare tip de rotor, deoarece relația dintre deplasare și dezechilibru depinde de rotorul și de configurația respective. Compromisul constă în sensibilitate în schimbul timpului necesar pentru configurare.
4. Mașina de echilibrare vs. echilibrarea pe teren
Echilibrarea roților și echilibrarea la fața locului răspunde la două întrebări diferite, iar un program de fiabilitate bine organizat le utilizează pe amândouă.
- Mașină de echilibrare (echilibrare în atelier): rotorul este demontat și echilibrat ca piesă separată. Acest procedeu asigură o precizie foarte ridicată și este ideal pentru rotoarele noi sau recondiționate, garantând că piesa respectivă respectă o toleranță strictă înainte de a fi pusă în funcțiune.
- Echilibrare pe teren: rotorul este echilibrat în timp ce este montat în propriile rulmenți, în condițiile sale normale de funcționare. Aceasta asigură echilibrarea întregului rotor assembly — inclusiv chei, cuplaje, butuci de ventilator și efectele operaționale — și remediază dezechilibrul la mașinile aflate deja în funcțiune, fără a fi necesară o demontare majoră.
Cele două sunt complementare. Un rotor este de obicei echilibrat în atelier în momentul fabricării sau al reparării, apoi i se aplică o echilibrare finală echilibrul de aranjare în teren pentru a înregistra influențele legate de asamblare și funcționare. În cazul unei mașini asamblate, această etapă de măsurare în teren nu necesită deloc un echipament specializat: un analizor portabil cu două canale, precum Balanset-1A măsoară amplitudinea și faza la 1× în lagărele proprii ale mașinii, calculează coeficienții de influență și verifică rezultatul final dezechilibru rezidual în raport cu clasa ISO aleasă — practic, efectuând aceeași măsurătoare pe care o realizează un echilibrator de atelier, dar pe rotorul aflat în mișcare.
5. Standarde și acceptare
Dezechilibrul semnalat de o mașină este evaluat în raport cu o limită de acceptare stabilită pe baza ISO 21940-11 (succesorul modern al binecunoscutului standard ISO 1940-1), care definește clase de calitate — G6.3, G2.5, G1.0 și așa mai departe — care stabilesc dezechilibrul rezidual admisibil pentru o anumită masă a rotorului și o anumită viteză de funcționare. Mașinile în sine sunt descrise și evaluate în conformitate cu ISO 21940-21, care prezintă modul în care se verifică precizia unei mașini de echilibrare și dezechilibrul rezidual minim care poate fi atins. Transformarea unui grad într-o valoare admisibilă exprimată în grame pe milimetru și repartizarea acesteia între două planuri se realizează rapid cu ajutorul Calculator de dezechilibru rezidual (ISO 21940-11), while the Calculator de sensibilitate pentru mașina de echilibrare ajută la confirmarea faptului că un utilaj poate într-adevăr face față dezechilibrului impus de o pantă abruptă.
