Înțelegerea dezechilibrului (dezechilibrului) în mașinile rotative
Dezechilibru — se folosește în mod interschimbabil cu dezechilibra — este starea în care un rotorCentrul de masă al acestuia nu coincide cu axa sa de rotație. Masa este distribuită inegal în jurul axului, astfel încât, atunci când rotorul se rotește, masa descentrată generează un moment net forță centrifugă care îndepărtează rotorul de centrul său și face ca întreaga mașină să vibreze. Această deplasare a centrului de masă față de centrul geometric este cea a rotorului excentricitate, iar vibrațiile pe care le produce fac ca dezechilibrul să fie cea mai frecventă defecțiune la mașinile rotative — și, de obicei, prima pe care o verifică un specialist în diagnosticare.
1. Definiție: Ce determină forța
Forța care produce mișcarea este forța centrifugă: F = m·r·ω², unde m-r este dezechilibrul (masa deplasată înmulțită cu raza sa) și ω este viteza unghiulară. Din aceasta decurg imediat două consecințe. În primul rând, forța se rotește odată cu arborele, astfel încât exercită o presiune asupra rulmenților o dată la fiecare rotație. În al doilea rând, aceasta variază proporțional cu pătrat din punct de vedere al vitezei — un rotor care se comportă bine când este rotit încet cu mâna poate deveni extrem de solicitant la turație maximă, motiv pentru care calitatea echilibrului Cerințele devin mult mai stricte pe măsură ce viteza de funcționare crește. Dezechilibrul se cuantifică ca produsul dintre masă și rază, exprimat de obicei în grame-milimetri (g·mm), deoarece atât masa deplasată față de centru, cât și distanța acesteia față de axă determină forța.
2. Diagnosticarea dezechilibrului: semnătura clasică
Dezechilibrul este relativ ușor de identificat, deoarece vibrații semnătura este atât de consecventă — unul dintre principalele motive pentru care reprezintă punctul de plecare firesc în analiza vibrațiilor:
- Frecvenţă: vibrația se situează exact la 1× viteza de rotație (the viteză de funcționare). Măriți sau reduceți turația mașinii, iar valoarea maximă se adaptează perfect.
- Direcţie: energia este în principal radial — pe orizontală și pe verticală — de obicei cu puțin axial (de împingere) vibrație.
- Amplitudine: proporțională cu pătratul vitezei de rotație, astfel încât dublarea vitezei determină aproximativ o creștere de patru ori a forței de dezechilibru și a vibrațiilor rezultate.
- Faza: 1× fază Măsurarea este stabilă și repetabilă, ceea ce face ca punctul de concentrare să poată fi localizat.
Deoarece un vârf dominant de 1× poate apărea și din nealiniere, a arbore îndoit sau rezonanţă, un analist atent confirmă dezechilibrul prin întreg model: maxim 1×, minim armonice, în principal energie radială, și o fază stabilă. O componentă 2× de mare amploare, în schimb, indică o posibilă nealiniere sau joc mecanic.
3. Cele trei tipuri de dezechilibru
Dezechilibru static
Denumit și „dezechilibru de forțe”, acesta este cel mai simplu tip, în care masa este deplasată într-un singur plan — imaginați-vă un punct mai greu pe un disc subțire. Este „static” deoarece se manifestă în repaus: echilibrat pe muchii de cuțit fără frecare, rotorul se rotește până când punctul mai greu ajunge în partea de jos. O singură greutate plasată la 180° față de punctul mai greu corectează acest lucru, domeniul echilibrare pe un singur plan.
Dezechilibru în cuplu
Două puncte de greutate egale situate la capetele opuse ale rotorului, la o distanță de 180°, se anulează reciproc ca forță netă, dar formează o cuplu — un moment de balansare care răsucește rotorul cap-coadă. Un astfel de rotor este echilibrat static (nu se va rostogoli pe muchii ascuțite), dar vibrează puternic în timpul funcționării, fiind necesare două greutăți de corecție amplasate în două planuri distincte pentru a anula acest moment.
Dezechilibru dinamic
Dezechilibrul dinamic, o problemă întâlnită la aproape toate utilajele reale, combină efectele statice cu cele de cuplu. Remedierea acestuia necesită modificări ale masei în cel puțin două planuri de-a lungul rotorului — echilibrare dinamică (pe două planuri). În cazul în care componentele statice și de cuplu se aliniază din punct de vedere unghiular, acest caz special se numește dezechilibru cvasistatic.
4. Cauze frecvente
Dezechilibrul poate apărea încă din faza de fabricație sau se poate manifesta în timpul funcționării. Printre sursele frecvente se numără:
- Defectele de fabricație: Porozitatea pieselor turnate, densitatea neuniformă a materialului și toleranțe de prelucrare.
- Erori de asamblare: componente montate incorect, șuruburi strânse inegal sau chei nealiniate.
- Uzură și rupere: eroziune neuniformă, coroziune sau purta pe paletele ventilatorului și pe pompă rotoare.
- Acumularea de material: murdăria, praful sau produsele care se acumulează pe rotoarele ventilatoarelor, suflantelor și centrifugelor.
- Defecțiune a unei componente: o greutate de echilibrare aruncată sau o lamă ruptă provoacă instantaneu un dezechilibru grav.
5. De ce este esențial să corectăm dezechilibrele
Funcționarea unei mașini cu un dezechilibru semnificativ duce la deteriorarea treptată a acesteia, deoarece forța ciclică solicită structura la fiecare rotație:
- Defecțiunea prematură a rulmentului: Rulmenții sunt supuși unor sarcini dinamice mari și se uzează rapid.
- Oboseală și fisurare: stresul repetat se acumulează oboseală deteriorarea puțului, a fundației și a părților învecinate.
- Eficiență redusă: energia se pierde sub formă de vibrații și căldură, în loc să fie transformată în energie utilă.
- Riscuri de siguranță: în cazuri extreme, un dezechilibru grav poate duce la o defecțiune catastrofală.
6. Corectarea dezechilibrelor pe teren
Dezechilibrul se remediază printr-o abordare sistematică echilibrare procedură — una dintre cele mai eficiente măsuri individuale pentru îmbunătățirea fiabilității utilajelor. Obiectivul nu este eliminarea completă a dezechilibrului, ci menținerea unui dezechilibru mic și bine definit dezechilibru rezidual în limitele de toleranță. Limitele acceptate provin din Grad G sistem de ISO 21940-11 (care a înlocuit vechiul standard ISO 1940-1); vibrația rezultată este apoi evaluată în raport cu limitele de severitate prevăzute în ISO 20816 (succesorul actual al standardului ISO 10816). Un ghid gratuit Calculator de dezechilibru rezidual (ISO 21940-11) convertește o înclinație și o viteză de deplasare selectate în valoarea admisibilă a g·mm pe plan.
În cazul unei mașini asamblate, lucrările se efectuează la fața locului, nu într-un mașină de echilibrat. Un analizor portabil cu două canale, precum Balanset-1A măsoară amplitudinea și faza de 1×, calculează coeficienți de influență de la un greutate de probăși calculează masa și unghiul fiecăruia greutatea de corecție pentru un singur plan sau două planuri echilibrarea la fața locului. Deoarece funcționează în rulmenții proprii ai mașinii la viteza de funcționare, acesta corectează dezechilibrul și verifică dacă dezechilibrul rezidual se încadrează în clasa ISO aleasă.
