Înțelegerea dezechilibrului în mașinile rotative

Definiție: Ce este dezechilibrul?

Dezechilibra (adesea folosit interschimbabil cu dezechilibru) este o condiție a unui rotor în care centrul de masă (sau centrul de greutate) nu este aliniat cu centrul de rotație. Această deviere, cunoscută sub numele de excentricitate, înseamnă că masa nu este distribuită uniform în jurul axei de rotație. Când rotorul se rotește, această distribuție inegală a masei creează o forță centrifugă netă care trage rotorul departe de centrul său, provocând vibrațiile întregii mașini. Dezechilibrul este cea mai frecventă sursă de vibrații în mașinile rotative.

Semnătura clasică a dezechilibrului

Dezechilibrul are o semnătură vibrațională foarte distinctă și recognoscibilă, ceea ce îl face relativ ușor de diagnosticat:

• Frecvenţă: Vibrația apare exact la 1x viteza de rotație a rotorului. Dacă mașina accelerează sau încetinește, frecvența vibrației o va urma perfect.
• Direcţie: Vibrația este predominant în radial direcție (orizontală și verticală). De obicei, există foarte puține vibrații axiale (de împingere).
• Amplitudine: Amplitudinea vibrației este proporțională cu pătratul vitezei de rotație. Dacă dublați viteza, forța de dezechilibru (și vibrația rezultată) se va cvadrupla.
• Faza: Măsurarea fazei pentru dezechilibru este de obicei stabilă și repetabilă.

Tipuri de dezechilibru

Dezechilibrul poate fi clasificat în trei tipuri principale:

1. Dezechilibru static

Cunoscut și sub denumirea de „dezechilibru de forță”, acesta este cel mai simplu tip. Apare atunci când masa este distribuită neuniform într-un singur plan, ca un singur punct greu pe un disc subțire. Se numește „static” deoarece poate fi detectat cu rotorul în repaus; dacă este plasat pe muchii de cuțit fără frecare, rotorul se va roti până când punctul greu ajunge în partea de jos. Poate fi corectat cu o singură greutate plasată la 180° opus punctului greu.

2. Dezechilibrul cuplului

Acest lucru se întâmplă atunci când există două puncte grele egale la capetele opuse ale unui rotor, situate la 180° unul de celălalt. Aceasta creează o mișcare de „cuplu” sau de balansare care încearcă să răsucească rotorul cap-cap. Un rotor cu dezechilibru pur de cuplu este echilibrat static (nu se va rostogoli pe muchiile cuțitului), dar va vibra puternic atunci când se rotește. Necesită două greutăți de corecție în două plane separate pentru a contracara mișcarea de balansare.

3. Dezechilibru dinamic

Aceasta este cea mai frecventă condiție întâlnită în mașinile reale. Este o combinație atât a dezechilibrului static, cât și a celui de cuplu. Corectarea dezechilibrului dinamic necesită efectuarea de corecții de masă în cel puțin două plane diferite de-a lungul rotorului, un proces cunoscut sub numele de echilibrare dinamică.

Cauze frecvente ale dezechilibrului

Dezechilibrul poate fi prezent din momentul fabricației sau se poate dezvolta în timpul funcționării. Cauzele frecvente includ:

• Imperfecțiuni de fabricație: Porozitatea pieselor turnate, densitatea neuniformă a materialului și toleranțe de prelucrare.
• Erori de asamblare: Componente instalate incorect, șuruburi strânse neuniform sau chei nealiniate.
• Uzură: Eroziune, coroziune sau uzură neuniformă a palelor ventilatorului sau a rotoarelor pompei.
• Acumulare de material: Acumularea de murdărie, praf sau produs pe rotoarele ventilatoarelor, suflantelor și centrifugelor.
• Defecțiune a componentei: O greutate de echilibrare aruncată sau o lamă ruptă vor crea instantaneu o dezechilibrare severă.

De ce este esențială corectarea dezechilibrului

Permiterea unei mașini să funcționeze cu un dezechilibru semnificativ este dăunătoare sănătății acesteia. Forța ciclică constantă provoacă:

• Defectarea prematură a rulmentului: Rulmenții sunt supuși unor sarcini dinamice mari, ceea ce duce la uzură rapidă.
• Oboseală și crăpături: Vibrațiile provoacă solicitări de oboseală asupra arborelui, fundației și altor componente.
• Eficiență redusă: Energia se irosește sub formă de vibrații și căldură, în loc să efectueze un lucru util.
• Riscuri de siguranță: Un dezechilibru sever poate duce la defecțiuni catastrofale.

Dezechilibrul este corectat printr-o procedură sistematică de echilibrare, care este una dintre cele mai eficiente modalități de a îmbunătăți fiabilitatea utilajelor.

← Înapoi la indexul principal