Descoperiți Vibromera.com — noul nostru site internațional. Vizitați Vibromera.com →

Echilibrare dinamică pe teren

Ghid tehnic complet pentru echilibrarea rotoarelor industriale

Partea I: Fundamentele teoretice și de reglementare ale echilibrării dinamice

Field dynamic balancing is one of the key operations in vibration commissioning and condition-based maintenance, aimed at extending the service life of industrial equipment and preventing emergency situations. The use of portable instruments such as Balanset-1A allows these operations to be performed directly at the operating site, minimizing downtime and costs associated with dismantling. However, successful balancing requires not only the ability to work with the instrument, but also a deep understanding of the physical processes underlying vibration, as well as knowledge of the regulatory framework governing the quality of work.

Principiul metodologiei se bazează pe instalarea unor greutăți de probă și calcularea coeficienților de influență a dezechilibrului. Simplu spus, instrumentul măsoară vibrațiile (amplitudinea și faza) unui rotor în rotație, după care utilizatorul adaugă secvențial greutăți de probă mici în planuri specifice pentru a „calibrea” influența masei suplimentare asupra vibrațiilor. Pe baza modificărilor amplitudinii și fazei vibrațiilor, instrumentul calculează automat masa necesară și unghiul de instalare a greutăților corective pentru a elimina dezechilibrul.

Această abordare implementează așa-numitul metoda cu trei runde Pentru echilibrarea pe două planuri: măsurare inițială și două rulări cu greutăți de probă (câte una în fiecare plan). Pentru echilibrarea pe un singur plan, două rulări sunt de obicei suficiente - fără greutate și cu o greutate de probă. În instrumentele moderne, toate calculele necesare sunt efectuate automat, simplificând semnificativ procesul și reducând cerințele de calificare a operatorului.

Secțiunea 1.1: Fizica dezechilibrului: Analiză aprofundată

În centrul oricărei vibrații a unui echipament rotativ se află dezechilibrul sau neechilibrul. Dezechilibrul este o condiție în care masa rotorului este distribuită neuniform față de axa sa de rotație. Această distribuție neuniformă duce la apariția forțelor centrifuge, care la rândul lor provoacă vibrații ale suporturilor și ale întregii structuri a mașinii. Consecințele unui dezechilibru nereparat pot fi catastrofale: de la uzura prematură și distrugerea rulmenților până la deteriorarea fundației și a mașinii în sine. Pentru o diagnosticare și eliminare eficientă a dezechilibrului, este necesar să se distingă clar tipurile acestuia.

Tipuri de dezechilibru

Configurație de echilibrare a rotorului cu motor electric pe suporturi, senzori de vibrații, dispozitiv de măsurare, laptop cu afișaj software
Configurație mașină de echilibrat rotoare cu sistem de monitorizare controlat de computer pentru măsurarea forțelor statice și dinamice în vederea detectării dezechilibrelor în componentele rotative ale motorului electric.

Dezechilibru static (un singur plan): In this type of unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the axis of rotation - the center of mass is offset radially from the rotation axis. In a static state, such a rotor, installed on horizontal knife-edges (parallel ways), will always turn with the heavy side downward. Static unbalance is dominant for thin, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5, for example, grinding wheels or narrow fan impellers. Static unbalance elimination is possible by installing one corrective weight in one correction plane, diametrically opposite to the heavy point - a single-plane approach that is valid at moderate speeds (roughly under 1000 rpm); high-speed narrow discs still require two-plane balancing.

Dezechilibru de cuplu (moment): Acest tip apare atunci când axa principală de inerție a rotorului intersectează axa de rotație în centrul de masă, dar nu este paralelă cu acesta. Dezechilibrul cuplului poate fi reprezentat ca două mase dezechilibrate egale ca mărime, dar cu direcții opuse, situate în plane diferite. Într-o stare statică, un astfel de rotor este în echilibru, iar dezechilibrul se manifestă doar în timpul rotației sub formă de „balansare” sau „oscilare”. Pentru a-l compensa, este necesară instalarea a cel puțin două greutăți corective în două plane diferite, creând un moment compensator.

Configurarea echilibrării rotorului cu motor electric pe suporturi de rulmenți, senzori de vibrații, cabluri și ecran de laptop pentru analizorul Vibromera
Schema tehnică a unui aparat de testare a rotorului unui motor electric cu înfășurări de cupru montate pe rulmenți de precizie, conectat la un echipament electronic de monitorizare pentru măsurarea dinamicii de rotație.

Dezechilibru dinamic: Acesta este cel mai frecvent tip de dezechilibru în condiții reale, reprezentând o combinație de dezechilibre statice și de cuplu. În acest caz, axa centrală principală de inerție a rotorului nu coincide cu axa de rotație și nu o intersectează în centrul de masă. Pentru a elimina dezechilibrul dinamic, este necesară corecția masei în cel puțin două plane. Instrumentele cu două canale, cum ar fi Balanset-1A, sunt concepute special pentru a rezolva această problemă.

Dezechilibru cvasistatic: Acesta este un caz special de dezechilibru dinamic în care axa principală de inerție intersectează axa de rotație, dar nu la nivelul centrului de masă al rotorului. Aceasta este o distincție subtilă, dar importantă, pentru diagnosticarea sistemelor rotorice complexe.

Rotoare rigide și flexibile: Distincție critică

Unul dintre conceptele fundamentale în echilibrare este distincția dintre rotoarele rigide și cele flexibile. Această distincție determină însăși posibilitatea și metodologia unei echilibrări reușite.

Rotor rigid: Un rotor este considerat rigid dacă frecvența sa de rotație de funcționare este semnificativ mai mică decât prima sa frecvență critică și nu suferă deformări elastice (devieri) semnificative sub acțiunea forțelor centrifuge. Echilibrarea unui astfel de rotor se realizează de obicei cu succes în două plane de corecție. Instrumentele Balanset-1A sunt concepute în principal pentru lucrul cu rotoare rigide.

Rotor flexibil: Un rotor este considerat flexibil dacă funcționează la o frecvență de rotație apropiată de una dintre frecvențele sale critice sau dacă o depășește. În acest caz, deformarea elastică a arborelui devine comparabilă cu deplasarea centrului de masă și contribuie ea însăși semnificativ la vibrația generală.

Avertisment important

Încercarea de a echilibra un rotor flexibil folosind metodologia pentru rotoare rigide (în două plane) duce adesea la eșecuri. Instalarea unor greutăți corective poate compensa vibrațiile la viteze mici, sub-rezonante, dar la atingerea vitezei de funcționare, când rotorul se îndoaie, aceleași greutăți pot crește vibrațiile prin excitarea unuia dintre modurile de vibrații la îndoire. Acesta este unul dintre motivele cheie pentru care echilibrarea "nu funcționează", deși toate acțiunile cu instrumentul sunt efectuate corect.

Înainte de începerea lucrului, este extrem de important să se clasifice rotorul prin corelarea vitezei sale de funcționare cu frecvențele critice cunoscute (sau calculate). Dacă este imposibil să se ocolească rezonanța, se recomandă modificarea temporară a condițiilor de montare ale unității în timpul echilibrării pentru a deplasa rezonanța.

Secțiunea 1.2: Cadrul de reglementare: Standarde ISO

Standardele în domeniul echilibrării îndeplinesc mai multe funcții cheie: stabilesc o terminologie tehnică unificată, definesc cerințele de calitate și, important, servesc drept bază pentru compromisul dintre necesitatea tehnică și fezabilitatea economică.

ISO 21940-11 (fost ISO 1940-1): Cerințe de calitate pentru echilibrarea rotoarelor rigide

Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)
Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)

This standard is the fundamental document for determining permissible residual unbalance. It introduces the concept of balance quality grade (G), which is chosen by machine type only. The speed enters later, when the grade is converted into a permissible specific unbalance: epe = (G × 9549) / n.

Grad de calitate G: Each type of equipment corresponds to a specific quality grade that remains constant regardless of rotation speed. For example, grade G6.3 is recommended for fans, pumps and general-purpose electric motors, G16 for crushers and agricultural machinery, and G2.5 for turbines and turbo-compressors.

Calculul dezechilibrului rezidual admisibil (Upe): The standard allows calculation of a specific permissible unbalance value that serves as a target indicator during balancing. The calculation is performed in three stages:

  1. Determinarea dezechilibrului specific admisibil (epe) folosind formula:
    e per = (G × 9549) / n
    unde G este gradul de calitate al echilibrării (de exemplu, 2,5), n este frecvența de rotație de funcționare, rpm. Unitatea de măsură pentru epe este g·mm/kg sau μm.
  2. Determinarea dezechilibrului rezidual admisibil (Upe) pentru întregul rotor:
    U per = e per × M
    unde M este masa rotorului, în kg. Unitatea de măsură pentru Upe este g·mm.
  3. Allocation of Upe between the two correction planes. For a symmetric rotor, split it 50/50 (in the example below: 19.9 g·mm per plane). For an asymmetric between-bearing rotor: Ustânga = Upe × (b/L), Udreapta = Upe × (a/L), where a and b are the distances from the center of mass to the left and right bearings and L = a + b. Overhung rotors require a moment-based recalculation with a tighter tolerance on the overhung plane. Balanset-1A performs this allocation automatically and shows the per-plane residual unbalance (D1, D2) next to the balancing tolerance on the Result tab.

Exemplu: Pentru un rotor de motor electric cu o masă de 5 kg, funcționând la 3000 rpm și cu gradul de calitate G2.5:
epe = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm
Upe = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm
This means that after balancing, the residual unbalance should not exceed 39.8 g·mm - for this symmetric rotor, about 19.9 g·mm in each of the two correction planes.

ISO 20806:2009: Criterii și măsuri de protecție pentru echilibrarea in-situ a rotoarelor medii și mari

Acest standard reglementează direct procesul de echilibrare pe loc.

Avantaje: Principalul avantaj al echilibrării pe loc este că rotorul este echilibrat în condiții reale de funcționare, pe suporturile sale și sub sarcină. Acest lucru ia în considerare automat proprietățile dinamice ale sistemului de susținere și influența componentelor trenului de arbori conectate.

Dezavantaje și limitări:

  • Acces limitat: Adesea, accesul la planurile de corecție de pe o mașină asamblată este dificil, limitând posibilitățile de instalare a greutății.
  • Necesitatea rulărilor de probă: Procesul de echilibrare necesită mai multe cicluri de "pornire-oprire" ale mașinii.
  • Dificultăți cu dezechilibru sever: În cazurile unui dezechilibru inițial foarte mare, limitările privind selecția planurilor și masa greutăților corective pot să nu permită obținerea calității de echilibrare necesare.

Partea a II-a: Ghid practic pentru echilibrarea cu instrumente Balanset-1A

The success of balancing depends overwhelmingly on the thoroughness of preparatory work. Most failures are related not to instrument malfunction, but to ignoring factors affecting measurement repeatability. The main preparation principle is to exclude all other possible sources of vibration so that the instrument measures only the effect of unbalance.

Secțiunea 2.1: Fundamentele succesului: Diagnosticare pre-echilibrare și pregătirea mașinii

Pasul 1: Diagnosticarea primară a vibrațiilor (Este într-adevăr un dezechilibru?)

Înainte de echilibrare, este util să efectuați o măsurare preliminară a vibrațiilor în modul vibrometru. Software-ul Balanset-1A are un mod "Vibration Meter" (butonul F5) în care puteți măsura vibrațiile generale și separat ale componentei la frecvența de rotație (1×) înainte de a instala greutăți.

Semn clasic de dezechilibru: Spectrul de vibrații ar trebui să fie dominat de un vârf la frecvența de rotație a rotorului (vârf la frecvența de 1x RPM). Amplitudinea acestei componente în direcții orizontale și verticale ar trebui să fie comparabilă, iar amplitudinile altor armonice ar trebui să fie semnificativ mai mici.

Semne ale altor defecte: Dacă spectrul conține vârfuri semnificative la alte frecvențe (de exemplu, 2x, 3x RPM) sau la frecvențe care nu sunt multiple, acest lucru indică prezența altor probleme care trebuie eliminate înainte de echilibrare.

Pasul 2: Inspecție mecanică completă (listă de verificare)

  • Rotor: Thoroughly clean all rotor surfaces from dirt, rust and built-up deposits (caked product). Even a small amount of dirt at a large radius creates significant unbalance. Check for absence of broken or missing elements.
  • Rulmenți: Verificați ansamblurile rulmenților pentru joc excesiv, zgomote parazite și supraîncălzire. Rulmenții uzați nu vor permite obținerea unor citiri stabile.
  • Fundație și cadru: Ensure that the unit is installed on a rigid foundation. Check the torque of the anchor bolts and the absence of cracks in the frame.
  • Transmisie: Pentru transmisiile cu curea, verificați tensiunea și starea curelei. Pentru conexiunile cuplajului - alinierea arborelui.
  • Siguranță: Asigurați prezența și funcționalitatea tuturor dispozitivelor de protecție.

Secțiunea 2.2: Instalarea și configurarea instrumentului

Instalare hardware

Senzori de vibrații (accelerometre):

  • Connect sensor cables to corresponding instrument connectors (e.g., X1 and X2 for Balanset-1A; on newer revisions the connectors are labeled Ch-1 and Ch-2).
  • Instalați senzorii pe carcasele rulmenților cât mai aproape de rotor.
  • Practică cheie: Pentru a obține un semnal maxim, senzorii trebuie instalați în direcția în care vibrațiile sunt maxime. Folosiți o bază magnetică puternică sau un suport filetat pentru a asigura un contact rigid.

Senzor de fază (tahometru laser):

  • Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
  • Atașați o bucată mică de bandă reflectorizantă pe ax sau pe altă parte rotativă a rotorului.
  • Instalați tahometrul astfel încât fasciculul laser să lovească stabil marcajul pe întreaga rotație.

Configurare software (Balanset-1A)

  • Launch the software and connect the USB interface module (administrator rights are not required).
  • Go to the balancing module (F7 - Balancing). Create a new record for the unit being balanced.
  • Select balancing type: 1-plane (static, the F2 - Single-plane tab) for narrow rotors or 2-plane (dynamic, the F3 - Two-plane tab) for most other cases.
  • Definiți planurile de corecție: alegeți locurile de pe rotor unde greutățile corective pot fi instalate în siguranță.

Secțiunea 2.3: Procedura de echilibrare: Ghid pas cu pas

Rularea 0: Măsurarea inițială

  • Porniți mașina și aduceți-o la o viteză de funcționare stabilă. Este extrem de important ca viteza de rotație să fie aceeași în toate rulările ulterioare.
  • În program, începeți măsurarea. Instrumentul va înregistra valorile inițiale ale amplitudinii și fazei vibrațiilor.
Configurație de echilibrare a rotorului motorului electric cu senzori de vibrații X1, X2 pe suporturi cu rulmenți, laptop pentru analiza datelor pe suport.
Aparat industrial de testare a motoarelor cu rotor bobinat în cupru montat pe rulmenți de precizie, dotat cu sistem de monitorizare controlat de computer.
Interfață software de echilibrare biplanară Vibromera care prezintă date despre vibrații, spectrul de frecvență și câmpurile de măsurare a masei de probă
Interfață software pentru echilibrarea dinamică pe două planuri care afișează date de analiză a vibrațiilor cu forme de undă în domeniul timpului și diagrame ale spectrului de frecvență.

Rularea 1: Greutate de probă în planul 1

  • Oprește mașina.
  • Selectarea greutății de probă: The trial weight mass should be sufficient to cause noticeable change in vibration parameters (amplitude change of at least 20-30% OR phase change of at least 20-30 degrees). You do not have to guess the starting mass: after Run 0 the software's First Trial Weight Estimator recommends both the trial weight mass and its installation angle from the tachometer mark, and the program warns if the installed weight turns out to be too small.
  • Instalarea greutății de probă: Fixați în siguranță greutatea de probă cântărită la o rază cunoscută în planul 1. Înregistrați poziția unghiulară.
  • Porniți mașina la aceeași viteză stabilă.
  • Efectuați a doua măsurătoare.
  • Opriți mașina și remove the trial weight. If removing it is impractical, you can leave it installed - check the "Leave on rotor" box in the software so the calculation accounts for it.
Configurație de echilibrare a rotorului motorului electric cu senzori de vibrații X1 și X2, analizor portabil, cabluri de conectare și laptop.
Redare 3D a configurației de testare a rotorului unui motor electric cu înfășurări de cupru montate pe un echipament de echilibrare de precizie.

Cursa 2: Greutate de probă în planul 2 (pentru echilibrarea pe 2 planuri)

  • Repetați exact procedura de la pasul 2, dar instalați greutatea de probă în planul 2.
  • Pornire, măsurare, oprire și remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
Configurație de echilibrare a rotorului motorului electric cu senzori de vibrații X1, X2, dispozitiv de măsurare, laptop și cadru pentru mașină de echilibrat.
Aparat industrial de testare a motoarelor cu înfășurări din cupru montate pe suporturi, cu diagnosticare controlată prin laptop.

Calculul și instalarea greutăților corective

  • Pe baza modificărilor vectoriale înregistrate în timpul rulărilor de probă, programul va calcula automat masa și unghiul de instalare al greutății corective pentru fiecare plan.
  • Unghiul de instalare se măsoară de obicei de la locația greutății de probă în direcția de rotație a rotorului.
  • Atașați în siguranță greutăți corective permanente. Când utilizați sudarea, rețineți că și sudura în sine are masă.
Interfață software pentru echilibrarea rotorului pe două planuri care afișează date despre vibrații, masele de corecție și rezultatele dezechilibrului rezidual.
Interfață software pentru mașină de echilibrare dinamică care afișează rezultatele echilibrării pe două planuri cu mase de corecție de 0,290 g și 0,270 g la unghiuri specifice.
Afișaj software pentru echilibrarea rotorului pe două planuri, care prezintă grafice polare pentru planul 1 și 2 cu mase și unghiuri de corecție.
Analiză dinamică de echilibrare în două planuri care prezintă grafice polare pentru corecția rotorului. Interfața afișează cerințele de adăugare de masă pentru a minimiza vibrațiile.

Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing

  • Porniți din nou mașina.
  • Efectuați o măsurătoare de control pentru a evalua nivelul vibrațiilor reziduale.
  • Comparați valoarea obținută cu toleranța calculată conform ISO 1940-1.
  • Dacă vibrațiile depășesc în continuare toleranța, instrumentul va calcula o mică corecție "fină" (de ajustare).
  • După finalizare, salvați raportul și coeficienții de influență pentru o posibilă utilizare ulterioară.
Configurație de echilibrare a rotorului motorului cu senzori de vibrații, dispozitiv de măsurare, laptop și suporturi de echilibrare etichetate X1/X2.
Redare 3D a unui ansamblu de rotor de motor electric pe un echipament de testare, cu înfășurări din cupru și indicatori de diagnosticare verzi.

Partea a III-a: Rezolvarea și depanarea avansată a problemelor

Această secțiune este dedicată celor mai complexe aspecte ale echilibrării câmpului - situații în care procedura standard nu produce rezultate.

Măsuri de siguranță

Prevenirea pornirii accidentale (Blocare/Etichetare): Before starting work, de-energize and disconnect the rotor drive. Hang warning tags on the starters so that no one starts the machine by mistake.

Echipament individual de protecție: Ochelarii de protecție sau vizierul de protecție sunt obligatorii. Îmbrăcămintea trebuie să fie strâmtă, fără margini largi. Părul lung trebuie ascuns sub o acoperitoare.

Zona periculoasă din jurul mașinii: Limitați accesul persoanelor neautorizate la zona de echilibrare. În timpul testelor de funcționare, în jurul unității se instalează bariere sau benzi de avertizare. Raza zonei periculoase este de cel puțin 3-5 metri.

Fixare fiabilă a greutății: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.

Siguranță electrică: Respectați măsurile generale de siguranță electrică - utilizați o priză cu împământare funcțională, nu treceți cablurile prin zone umede sau fierbinți.

Secțiunea 3.1: Diagnosticarea și depășirea instabilității măsurătorilor

Simptom: În timpul măsurătorilor repetate în condiții identice, citirile de amplitudine și/sau fază se modifică semnificativ („flotare”, „salt”). Acest lucru face imposibil calculul corecției.

Cauza de bază: Instrumentul nu funcționează defectuos. Acesta raportează cu precizie că răspunsul vibrațional al sistemului este instabil și imprevizibil.

Algoritm de diagnostic sistematic:

  • Slăbire mecanică: Aceasta este cea mai frecventă cauză. Verificați strângerea șuruburilor de montare a carcasei rulmentului, a șuruburilor de ancorare a cadrului. Verificați dacă există fisuri în fundație sau cadru.
  • Defecte ale rulmenților: Jocul intern excesiv al rulmenților sau uzura carcasei rulmentului permite arborelui să se miște haotic în interiorul suportului.
  • Instabilitate legată de proces:
    • Aerodinamic (ventilatoare): Fluxul de aer turbulent, separarea fluxului de la pale pot provoca efecte de forță aleatorii.
    • Hidraulice (pompe): Cavitația creează șocuri hidraulice puternice, aleatorii, care maschează semnalul periodic cauzat de dezechilibru.
    • Mișcare internă a masei (concasoare, mori): Materialul se poate redistribui în interiorul rotorului, acționând ca un "dezechilibru mobil".
  • Rezonanţă: Dacă viteza de funcționare este foarte apropiată de frecvența naturală a structurii, chiar și mici variații de viteză provoacă modificări uriașe ale amplitudinii și fazei vibrațiilor.
  • Efecte termice: Pe măsură ce mașina se încălzește, dilatarea termică poate provoca îndoirea arborelui sau modificări de aliniere.

Secțiunea 3.2: Când echilibrarea nu ajută: Identificarea defectelor radiculare

Simptom: Procedura de echilibrare a fost efectuată, valorile sunt stabile, dar vibrațiile finale rămân ridicate.

Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):

  • Dealinierea arborelui: Semnul principal - vârf de vibrație ridicat la o frecvență de 2x RPM. Vibrațiile axiale ridicate sunt caracteristice.
  • Defecte ale rulmenților: Manifest as high-frequency vibration at characteristic "bearing" frequencies (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Note that detailed rolling-bearing diagnostics is beyond the scope of Balanset-1A: the instrument measures vibration velocity in the 5-1000 Hz band, the sensor response rolls off above roughly 550 Hz, and there is no envelope (demodulation) analysis - use a dedicated bearing analyzer for that task.
  • Încovoierea arborelui: Manifests as high peak at 1x RPM but often accompanied by noticeable component at 2x RPM. When the rotor is balanced on a mandrel, the software offers built-in runout compensation: the F7 - Run Ecc measurement (taken with the rotor turned 180 degrees on the mandrel) together with the "Subtract mandrel runout from measurements" option, so eccentricity is not mistaken for unbalance.
  • Probleme electrice (motoare electrice): Asimetria câmpului magnetic poate provoca vibrații la o frecvență dublă față de cea de alimentare (100 Hz pentru o rețea de 50 Hz).

Erori frecvente de echilibrare și sfaturi de prevenire

  • Echilibrarea unui rotor defect sau murdar: Verificați întotdeauna starea mecanismului înainte de echilibrare.
  • Greutate de probă prea mică: Urmăriți regula de modificare a vibrațiilor 20-30%.
  • Inconsistent operating speed between runs: Mențineți întotdeauna o viteză de rotație stabilă și identică în timpul tuturor măsurătorilor.
  • Erori de fază și marcaj: Monitorizați cu atenție determinarea unghiului. Unghiul greutății corective este de obicei măsurat din poziția greutății de probă în direcția de rotație.
  • Prindere incorectă sau pierdere a greutăților: Strictly follow the methodology - remove the trial weight after the run, or, if it stays on the rotor, make sure the "Leave on rotor" box is checked so the calculation accounts for it.

Standarde de calitate a echilibrării

Tabelul 1: Grade de calitate a echilibrării (G) conform ISO 1940-1 pentru echipamente tipice
Grad de calitate G Balance quality grade G = epe·ω (mm/s) Tipuri de rotoare (exemple)
G4000 4000 Arbori cotiți montați rigid ai motoarelor diesel marine lente
G1600 1600 Arbori cotiți ai motoarelor mari în doi timpi
G16 16 Cardan shafts with special requirements, agricultural machinery, crushers
G6.3 6.3 Pump rotors, fan impellers, electric motor armatures
G2.5 2.5 Rotoare de turbine cu gaz și abur, turbocompresoare, acționări pentru mașini-unelte
G1 1 Acționări, axe pentru mașini de șlefuit
G0.4 0.4 Arborii principali ai mașinilor de rectificat de precizie, giroscoape

Note: the grade number is the product epe·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: epe = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives epe = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.

Tabelul 2: Matricea de diagnosticare a vibrațiilor: Dezechilibru comparativ cu alte defecte
Tipul defectului Frecvența spectrului dominant Caracteristica de fază Alte simptome
Dezechilibru 1x turație Stabil Vibrația radială predomină
Nealinierea arborelui 1x, 2x, 3x turații pe minut Poate fi instabil Vibrații axiale ridicate - semn cheie
Joc mecanic 1x, 2x și armonice multiple Instabil, „sărind” Mișcare vizibil vizibilă
Defect al rulmentului Frecvențe înalte (BPFO, BPFI etc.) Nesincronizat cu RPM-ul Zgomot parazit, temperatură ridicată
Rezonanţă Viteza de funcționare coincide cu frecvența naturală Schimbări de fază cu 180° la trecerea prin rezonanță Amplitudinea vibrației crește brusc la o anumită viteză

Partea a IV-a: Întrebări frecvente și note de aplicare

Secțiunea 4.1: Întrebări frecvente generale (FAQ)

Când ar trebui să utilizez echilibrarea pe un plan față de cea pe două planuri?
Use 1-plane (static) balancing for narrow, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5 and the speed is moderate (roughly under 1000 rpm), such as grinding wheels or narrow fan impellers. Use 2-plane (dynamic) balancing for elongated rotors, for any L/D above approximately 0.5, and for high-speed narrow discs. Two-plane balancing corrects both static unbalance and couple (moment) unbalance.

Ce ar trebui să fac dacă greutatea de probă provoacă o creștere periculoasă a vibrațiilor?
Opriți imediat mașina. Aceasta indică faptul că greutatea de probă a fost instalată aproape de punctul de greutate existent, agravând dezechilibrul. Soluția este de a muta greutatea de probă la 180 de grade față de poziția inițială și de a repeta măsurarea. Acest lucru asigură că greutatea de probă creează un efect opus, în loc să se adauge la dezechilibrul existent.

Pot folosi coeficienți de influență salvați pentru o altă mașină?
Da, dar numai dacă mașinile sunt absolut identice - același model, același rotor, aceeași fundație, aceleași rulmenți. Orice modificare a rigidității structurale va modifica coeficienții de influență și îi va face invalidi. Cea mai bună practică este să se efectueze întotdeauna noi teste de funcționare pentru fiecare mașină nouă, pentru a asigura calcule corecte ale corecțiilor.

Care este diferența dintre dezechilibrul static și cel dinamic?
In static unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the rotation axis - the center of mass is offset radially from the axis - and it can be detected without spinning by placing the rotor on knife-edge supports. Dynamic unbalance is a combination of static and couple unbalance where the principal axis of inertia doesn't coincide with the rotation axis - it only manifests during rotation and requires two-plane correction.

De ce sunt instabile (plutitoare) citirile mele de echilibrare?
Citirile instabile indică faptul că răspunsul vibrațional al sistemului este imprevizibil. Cauzele frecvente includ: slăbire mecanică (șuruburi slăbite, fisuri), rulmenți uzați cu joc excesiv, instabilitate a procesului (cavitație în pompe, turbulențe în ventilatoare), rezonanță (viteză de funcționare aproape de frecvența naturală), efecte termice în timpul încălzirii sau vibrații de la echipamentele vecine. Rezolvați aceste probleme înainte de a încerca echilibrarea.

Care este metoda în trei etape în echilibrarea pe două planuri?
Metoda cu trei runde implică: Runda 0 - măsurare inițială fără greutăți de probă pentru a stabili vibrația de bază; Runda 1 - măsurare cu greutatea de probă instalată în Planul 1 pentru a determina influența acesteia; Runda 2 - măsurare cu greutatea de probă mutată în Planul 2. Pe baza acestor trei puncte de date, instrumentul calculează exact ponderile corective necesare pentru ambele plane folosind metoda coeficientului de influență.

Cum calculez dezechilibrul rezidual admis conform ISO 1940-1?
First calculate permissible specific unbalance: epe = (G × 9549) / n, where G is the quality grade (e.g., 2.5 for turbines, 6.3 for fans) and n is RPM. Then calculate permissible residual unbalance: Upe = epe × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: epe = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, Upe = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Care este efectul minim al greutății de probă necesar pentru o echilibrare precisă?
Greutatea de probă ar trebui să provoace o modificare de cel puțin 20-30° a amplitudinii vibrației SAU o modificare de 20-30° a unghiului de fază. Dacă efectul este prea mic, semnalul util este absorbit de zgomotul de măsurare, ceea ce duce la calcule de corecție inexacte. Dacă nu se modifică nimic, creșteți masa greutății de probă (în limitele de siguranță) până când obțineți un efect suficient.

How do I account for keyways? (ISO 8821, now ISO 21940-32:2012)
Standard practice is to use a "half-key" in the shaft keyway when balancing without the mating part, as specified in ISO 21940-32:2012 (which superseded ISO 8821). This compensates for the mass of that part of the key that fills the groove on the shaft.

Tabelul 3: Ghid pentru depanarea problemelor comune de echilibrare
Simptom Cauze probabile Acțiuni recomandate
Citiri instabile/„plutitoare” Slăbire mecanică, uzură a rulmenților, rezonanță, instabilitate a procesului, vibrații externe Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime
Nu se poate atinge toleranța după mai multe cicluri Coeficienți de influență incorecți, rotorul este flexibil, prezența unui defect ascuns (nealiniere) Repetați proba de funcționare cu greutatea selectată corect, verificați dacă rotorul este flexibil, utilizați FFT pentru a căuta alte defecte.
Vibrațiile sunt normale după echilibrare, dar revin rapid. Ejecție corectivă a greutății, acumulare de produs pe rotor, deformări termice Folosiți un sistem de prindere a greutății mai fiabil (sudură), implementați un program regulat de curățare a rotorului

Secțiunea 4.2: Ghid de echilibrare pentru tipuri specifice de echipamente

Industrial fans and induced-draft (ID) fans:

  • Problemă: Cel mai susceptibil la dezechilibru din cauza acumulării de produs pe lame sau a uzurii abrazive.
  • Procedura: Curățați întotdeauna temeinic rotorul înainte de a începe lucrul. Acordați atenție forțelor aerodinamice care pot cauza instabilitate.

Pompe:

  • Problemă: Principalul inamic - cavitația.
  • Procedura: Înainte de echilibrare, asigurați o marjă de cavitație suficientă la intrare (NPSHa). Verificați dacă conducta de aspirație nu este înfundată.

Concasoare, măcinătoare și tocătoare:

  • Problemă: Uzură extremă, posibilitatea unor modificări mari ale dezechilibrului din cauza ruperii sau uzurii ciocanului.
  • Procedura: Verificați integritatea și fixarea elementelor de lucru. Poate fi necesară ancorarea suplimentară a cadrului mașinii.

Armături pentru motoare electrice:

  • Problemă: Poate avea atât surse de vibrații mecanice, cât și electrice.
  • Procedura: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.

Concluzie

Echilibrarea dinamică a rotoarelor la locul lor folosind instrumente portabile precum Balanset-1A este un instrument puternic pentru creșterea fiabilității și eficienței funcționării echipamentelor industriale. Cu toate acestea, succesul acestei proceduri nu depinde atât de instrumentul în sine, cât de calificarea specialistului și de capacitatea de a aplica o abordare sistematică.

Principii cheie:

  • Pregătirea determină rezultatul: Curățarea temeinică a rotorului, verificarea stării rulmenților și a fundației și diagnosticarea preliminară a vibrațiilor sunt condiții obligatorii pentru o echilibrare reușită.
  • Respectarea standardelor este baza calității: Aplicarea standardului ISO 1940-1 transformă evaluarea subiectivă într-un rezultat obiectiv, măsurabil și semnificativ din punct de vedere juridic.
  • Instrumentul nu este doar un echilibrator, ci și un instrument de diagnosticare: Incapacitatea de a se echilibra sau instabilitatea în citire sunt semne diagnostice importante care indică probleme mai grave.
  • Înțelegerea fizicii proceselor este esențială pentru rezolvarea sarcinilor non-standard: Cunoașterea diferențelor dintre rotoarele rigide și cele flexibile, înțelegerea influenței rezonanței permite specialiștilor să ia decizii corecte.

Respectarea recomandărilor prezentate în acest ghid va permite specialiștilor tehnici nu numai să facă față cu succes sarcinilor tipice, ci și să diagnosticheze și să rezolve eficient probleme complexe, non-triviale, legate de vibrațiile echipamentelor rotative.

© 2025 Ghid de echilibrare dinamică pe teren. Toate drepturile rezervate.

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Întrebați inginerul