Услуги балансировки › Балансировка в двух плоскостях (динамическая)

Двухплоскостная (динамическая) балансировка — метод, физика и полевая процедура

Если ротор достаточно широк и дисбаланс на его концах различается, одна плоскость коррекции недостаточна. Двухплоскостная динамическая балансировка одновременно устраняет как статический, так и моментный составляющие дисбаланса — с помощью метод влияющих коэффициентов — поэтому ротор работает плавно по всей своей длине, а не только в центре.

Приобрести Балансет-1A Спросите нашего инженера

Двухплоскостная динамическая балансировка широкого ротора методом коэффициентов влияния

Вкратце: Двухплоскостная (динамическая) балансировка необходима в тех случаях, когда ротор имеет как статический дисбаланс, так и моментную составляющую — то есть дисбаланс распределён вдоль оси вала, а не сосредоточен в одном диске. Для измерения реакции ротора на пробные грузы, устанавливаемые поочерёдно в каждой плоскости, используются датчик вибрации на каждом корпусе подшипника и лазерный тахометр на валу; Balanset-1A затем вычисляет точную величину и угол корректирующей массы в обеих плоскостях одновременно. Демонтаж с машины не требуется — вся процедура из четырёх пусков выполняется на рабочей скорости, в собственных подшипниках ротора, и занимает менее одного часа для большинства роторов.

Признаки того, что ротору требуется двухплоскостная балансировка

Коррекция в одной плоскости может устранить вибрацию на одном подшипнике, тогда как другой продолжает вибрировать. Если Вы наблюдаете любой из перечисленных ниже признаков, необходима двухплоскостная балансировка:

Вибрация на обоих корпусах подшипников Различные амплитуды или фазы на двух концах ротора свидетельствуют о распределённом дисбалансе, который невозможно устранить коррекцией в одной плоскости.

Балансировка улучшает состояние с одной стороны, но ухудшает с другой Добавление груза в одной плоскости переносит вибрацию к противоположному подшипнику — это характерный признак моментной составляющей дисбаланса, требующей двухплоскостной балансировки.

Широкие или длинные роторы Барабаны, широкие рабочие колёса, карданные валы и многоступенчатые роторы концентрируют массу в нескольких осевых позициях вдоль вала.

Высокоскоростные роторы с изгибом На повышенных оборотах изгибные формы разделяют распределение дисбаланса; одноплоскостная коррекция может даже усилить проблему на противоположном конце. Если ротор работает вблизи или выше критической скорости, оцените его как гибкий ротор (ISO 21940-12) до выполнения обычной двухплоскостной работы.

Повторяющийся выход из строя подшипника с одной стороны Если один и тот же подшипник продолжает выходить из строя несмотря на проведённую балансировку, коррекция, по всей видимости, была выполнена не в той плоскости или применялась однoplоскостная балансировка там, где требовалась двухплоскостная.

Остаточная вибрация после балансировки в одной плоскости Ротор, который продолжает вибрировать после однoplоскостного пуска, почти всегда имеет моментную составляющую дисбаланса, требующую двухплоскостной балансировки.

Одноплоскостная и двухплоскостная балансировка: когда необходимы две плоскости?

Выбор между одной и двумя плоскостями коррекции зависит от геометрии ротора и характера его дисбаланса. Понимание трёх видов дисбаланса позволяет принять решение сразу.

Три вида дисбаланса

Статический дисбаланс — центр масс смещён с оси вращения, однако главная ось инерции параллельна ей. Достаточно одной плоскости коррекции: добавьте массу с тяжёлой стороны — и ротор отбалансирован. Типичные роторы: тонкие шкивы, узкие шлифовальные круги, однодисковые вентиляторные диски.

Моментный дисбаланс — центр масс находится на оси, но главная ось инерции наклонена. Ротор раскачивается, а не вибрирует поперечно. Исправить это в одной плоскости невозможно; для компенсации момента раскачки необходимы два равных и противоположно направленных груза, расположенных под углом 180° друг к другу в двух разнесённых плоскостях. Типичные роторы: длинные цилиндрические барабаны, якоря электродвигателей, валные сборки.

Динамический (комбинированный) дисбаланс — общий случай: присутствуют одновременно статическая и моментная составляющие. Коррекция требует двух плоскостей, выбираемых произвольно вдоль вала. Все реальные производственные роторы относятся к этой категории.

Балансировка в одной или двух плоскостях: руководство по выбору
Фактор	Одна плоскость (статическая)	Двухплоскостная (динамическая)
Форма ротора	Тонкий диск; осевая ширина значительно меньше диаметра	Широкий ротор; осевая ширина сопоставима с диаметром или превышает его
Unbalance type	Только статический дисбаланс	Моментный или комбинированный (динамический) дисбаланс
Отношение L/D (осевая длина / диаметр)	L/D < 0,5 (прибл.)	L/D ≥ 0.5 (жесткий ротор, работающий ниже своей первой критической скорости). Вблизи или выше критической скорости сначала оценивайте ротор как гибкий (ISO 21940-12) — одной двухплоскостной балансировки может быть недостаточно
Количество датчиков	1 датчик вибрации + 1 лазерный тахометр	2 датчика вибрации + 1 лазерный тахометр
Количество измерительных пусков	3 пуска (исходный + пробный + корректирующий)	4 пуска (исходный + пробный в плоскости 1 + пробный в плоскости 2 + корректирующий)
Плоскости коррекции	1	2
Типовое оборудование	Узкие крыльчатки вентиляторов, шкивы, одноступенчатые диски	Барабаны, карданные валы, широкие крыльчатки, многоступенчатые роторы, роторы электродвигателей
Стандартный справочник	ISO 21940-11 (жёсткий ротор, одна плоскость коррекции)	ISO 21940-11 (жёсткий ротор, две плоскости коррекции)

Общее правило: если вибрация ротора, измеренная на одном подшипнике, изменяется в противоположном направлении по сравнению с вибрацией на другом подшипнике при перемещении пробного груза, это указывает на наличие моментной составляющей и необходимость двух плоскостей коррекции.

Почему широкие роторы теряют динамический баланс — и во что это обходится

При изготовлении или ремонте ротора масса редко распределяется симметрично вдоль его оси. Эрозия изнашивает одну сторону рабочего колеса быстрее, чем другую; сварочный ремонт добавляет материал в одном осевом сечении; накопление продукта неравномерно откладывается по длине барабана. В результате возникает не только статический дисбаланс, но и момент составляющая, создающая момент раскачки. Устранить обе составляющие одновременно можно только коррекцией в двух плоскостях. Поскольку центробежная сила растёт с квадрат частоты вращения, умеренный моментный дисбаланс при 500 RPM превращается в разрушительную силу при 3 000 RPM.

Игнорирование моментной составляющей приводит к тому, что оба подшипника при каждом обороте испытывают повышенные динамические нагрузки. Усталость подшипников накапливается, уплотнения выходят из строя, крепёжные элементы ослабевают, а структурные трещины распространяются от опорных лап наружу. Экономические потери — подшипники, уплотнения, простой производства, аварийные работы — как правило, многократно превышают стоимость надлежащей двухплоскостной балансировки.

×10срок службы подшипников при снижении вибрации в два раза

-70%типичное снижение вибрации после одного сеанса

2плоскостей скорректировано за один выезд

4запусков до завершения: исходный замер, пробный груз П1, пробный груз П2, проверка

Почему снижение вибрации в два раза увеличивает срок службы подшипников

ISO 281 определяет номинальный срок службы подшипников качения как L₁₀ = (C/P)^p, где P - динамическая нагрузка, воспринимаемая подшипником, а экспонента p = 3 для шариковых подшипников и 10/3 для роликовых подшипников. Остаточный дисбаланс является вращающаяся радиальная нагрузка P, а амплитуда вибрации напрямую зависит от нее - поэтому уменьшение вибрации в два раза уменьшает P и увеличивает срок службы подшипника на 2^p: около 8× для шариковых подшипников и ~10× для роликовых подшипников (2^10/3 ≈ 10). Проверьте свои собственные числа в нашем калькулятор срока службы подшипников.

Двухплоскостная балансировка — пошаговая процедура в полевых условиях

Balanset-1A применяет метод коэффициентов влияния. Два датчика вибрации и один лазерный тахометр полностью характеризуют ротор и за одну балансировочную сессию на месте эксплуатации определяют коррекцию для обеих плоскостей:

Установите датчики. Закрепите виброакселерометр на каждом корпусе подшипника (плоскости 1 и 2) и направьте лазерный тахометр на светоотражающую полосу на валу. Разборка не требуется — ротор работает в штатных условиях эксплуатации на протяжении всей процедуры.
Измерьте базовый уровень. Один прогон на полной рабочей скорости одновременно регистрирует амплитуду вибрации и фазовый угол в обоих опорных подшипниках, формируя исходные векторы 1× RPM, которые определяют начальное состояние дисбаланса в обеих плоскостях.
Установите пробный груз в плоскости 1. В первой плоскости коррекции на отмеченной угловой позиции закрепляется груз известной массы. Второй прогон фиксирует влияние этого груза на вибрацию в оба опорных подшипниках, давая два из четырёх коэффициентов влияния.
Перенесите пробный груз в плоскость 2. Та же масса переносится во вторую плоскость коррекции, и ещё один прогон регистрирует перекрёстное влияние на оба датчика. Теперь прибор располагает всеми четырьмя коэффициентами влияния, необходимыми для системы 2×2.
Позвольте устройству рассчитать. Balanset-1A решает уравнения метода коэффициентов влияния для двух плоскостей и одновременно выдаёт точную корректирующую массу и угловую позицию для каждой плоскости — ручные расчёты не требуются.
Установите корректирующие грузы и выполните проверочный пуск. Корректирующие грузы устанавливаются в рассчитанных позициях на обеих плоскостях. Контрольный прогон подтверждает, что остаточный дисбаланс укладывается в допуск по ISO 21940-11 для заданного класса G, а Balanset-1A сохраняет задокументированный протокол балансировки.

Что мы балансируем в двух плоскостях

Рабочие колёса широких центробежных вентиляторов и двухстороннего всасывания
Молотильные и измельчающие барабаны зерноуборочных комбайнов
Приводные валы и карданные валы
Роторы многоступенчатых насосов и пакеты рабочих колёс компрессоров
Валы бумагоделательных машин и печатно-лакировальные цилиндры
Шнековые транспортёры и шнеки длиной более ~500 мм
Роторы электродвигателей и генераторов со значительной осевой длиной
Роторы турбокомпрессоров и паровых турбин (полевая проверка вибрации)
Любой ротор, у которого однoplaneная коррекция оставляет одну опору по-прежнему вибрирующей

Допуски и стандарты

ISO 21940-11 (ранее ISO 1940-1) определяет классы качества балансировки от G0.4 до G4000 для жестких роторов. Для жестких роторов — то есть работающих значительно ниже своей первой критической скорости — отношение осевой длины к диаметру выше примерно 0.5 обычно требует двухплоскостной балансировки. Ротор, работающий вблизи или выше критической скорости, сначала должен быть оценен как гибкий ротор согласно ISO 21940-12: ему может потребоваться балансировка на нескольких скоростях и более чем в двух плоскостях, поэтому обычной двухплоскостной балансировки жесткого ротора может быть недостаточно. Допустимый остаточный дисбаланс на плоскость рассчитывается следующим образом:

U_за (г·мм) = e_за × m / 2, where e_за = G × 9549 / n (mm/s × rpm → μm эксцентриситета), m — масса ротора в kg, а множитель 2 делит допуск поровну между двумя плоскостями. Обратите внимание, что равное деление — это практическое приближение для примерно симметричных роторов с плоскостями коррекции рядом с подшипниками — а не универсальное правило распределения по ISO; ISO 21940-11 распределяет допуск иначе для несимметричного расположения плоскостей и подшипников.

Роторы вентиляторов обычно балансируются до G6.3 или G2.5 за ISO 14694; шпиндели прецизионных станков и высокоскоростное турбооборудование требуют G1.0 или точнее. Воспользуйтесь нашим Калькулятор остаточного дисбаланса чтобы найти допустимый допуск для вашего класса G, массы ротора и рабочей скорости перед началом работы.

Balanset-1A — ваш полный комплект для балансировки на месте

Двухплоскостная динамическая балансировка любого жёсткого ротора — вентиляторов, барабанов, карданных валов, многоступенчатых насосных агрегатов — выполняется с помощью одного портативного прибора: Balanset-1A. Это двухканальный динамический балансировочный прибор и анализатор вибрации, который балансирует роторы в собственных подшипниках, на рабочей скорости, используя метод коэффициентов влияния — одна плоскость за три пуска, две плоскости за четыре. Программное обеспечение рассчитывает точную корректирующую массу и угол для обеих плоскостей и сохраняет отчёт.

Полный комплект для балансировки Balanset-1A с датчиками, лазерным тахометром, весами и кейсом

Что входит в полный комплект

1975 евро · Полный комплект, в наличии, счет-фактура с НДС

Интерфейсный измерительный блок (USB, 2 канала)
Два виброакселерометра (кабель 4 м, 10 м дополнительно)
Лазерный тахометр / оптический датчик фазы (50-500 мм)
Магнитная подставка для датчика
Цифровые весы для пробных и корректирующих грузов
Программное обеспечение для балансировки и анализа Windows
Пластиковый кейс для транспортировки

Посмотреть Балансет-1A Спросите нашего инженера

Полный комплект

Прибор · 2 датчика · лазерный тахометр · магнитная стойка · цифровые весы · программное обеспечение · транспортный кейс. Всё необходимое для начала двухплоскостной балансировки прямо из коробки.

OEM

комплект OEM

Блок - 2 датчика - лазерный тахометр - программное обеспечение. Для интеграторов, у которых уже есть стойка, весы и кейс, или для тех, кто встраивает устройство в балансировочный станок.

Основные технические характеристики
Параметр	Значение
Каналы измерения	2 (балансировка в одной и двух плоскостях)
Диапазон виброскорости	0.2–80 mm/s RMS
Диапазон частот	5–1000 Hz (≤10% amplitude error above 550 Hz)
Точность измерений	±5% от полной шкалы
Метод	Метод трёхпрогонного коэффициента влияния (1 или 2 плоскости)
Анализ	Амплитуда и фаза при 1×, спектр и форма волны БПФ, сохраненные отчеты
Ноутбук	Не входит в комплект (ПК с ОС Windows, поставляется по запросу)

✓ В наличии✓ DHL Португалия €35✓ DHL по всему миру €110✓ 2-летняя гарантия✓ Счет-фактура по НДС✓ Инженерная поддержка

Реальные примеры двухплоскостной балансировки

Двухплоскостная балансировка молотильного барабана зерноуборочного комбайна с помощью Balanset-1A

Барабан комбайна (2 плоскости)

Обе плоскости коррекции отбалансированы в ходе одного выезда на сельскохозяйственный комбайн.

Двухплоскостная динамическая балансировка карданного вала на рабочей скорости

Карданный вал (2 плоскости)

Динамическая балансировка длинного карданного вала с установкой корректирующих грузов на каждом торцевом фланце.

Двухплоскостная балансировка крыльчатки широкого промышленного эксгаустера на месте эксплуатации

Широкая крыльчатка эксгаустера

Двухплоскостная коррекция крыльчатки широкого промышленного эксгаустера, отбалансированной на месте эксплуатации.

Двухплоскостная балансировка — прямо в поле

Схема установки датчиков для двухплоскостных измерений по методу коэффициентов влияния с помощью Balanset-1A с указанием позиций обоих датчиков

Настройка методом коэффициентов влияния

Два датчика вибрации и один лазерный тахометр установлены так, чтобы одновременно охарактеризовать обе плоскости коррекции.

Широкий ротор, сбалансированный в собственных подшипниках на месте эксплуатации без демонтажа

Отбалансирован на месте

Ротор остаётся в собственных подшипниках и корректируется на рабочей скорости — демонтаж не требуется.

Экран программного обеспечения Balanset-1A с результатами балансировки в двух плоскостях: корректирующая масса и угол

Обе плоскости скорректированы

Корректирующая масса и угол рассчитываются для плоскости 1 и плоскости 2 одновременно в ходе одного сеанса.

Протокол проверки остаточного дисбаланса Balanset-1A после двухплоскостной балансировки

Результат подтверждён

Контрольный пуск подтверждает, что остаточный дисбаланс в обеих плоскостях находится в пределах допуска по ISO 21940-11.

Бесплатные калькуляторы для двухплоскостной балансировки

Калькулятор пробного груза Остаточный дисбаланс (ISO 1940) Центробежная сила от дисбаланса Калькулятор срока службы подшипников

Часто задаваемые вопросы по двухплоскостной балансировке

Когда достаточно одноплоскостной балансировки?

Одноплоскостная коррекция достаточна для тонких дискообразных роторов — узких рабочих колёс, шкивов или шлифовальных кругов — в которых осевое распределение масс практически равномерно, а соотношение L/D ниже примерно 0,5. Как только ротор становится широким относительно своего диаметра или как только одноплоскостной пуск улучшает вибрацию на одном подшипнике, ухудшая её на другом, для устранения моментной составляющей дисбаланса необходима двухплоскостная балансировка.

Как работает метод коэффициентов влияния для двух плоскостей?

Прибор крепит датчики на обоих опорных подшипниках и измеряет вектор вибрации (амплитуда + фаза), создаваемый каждой пробной массой поочерёдно. При двух плоскостях и двух датчиках получают четыре коэффициента влияния — два прямых (в одной плоскости) и два перекрёстных. Затем Balanset-1A решает линейную систему 2×2, находя корректирующие массы, которые одновременно сводят оба вектора вибрации к нулю или к значению в пределах заданного допуска по ISO.

Сколько измерительных пусков требуется при балансировке в двух плоскостях?

Как правило, четыре: один базовый пуск, один пуск с пробной массой в плоскости 1, один пуск с ней же в плоскости 2 и один финальный контрольный пуск после установки корректирующих масс. Если первая коррекция получается практически идеальной, работа завершается за четыре пуска. На сложных роторах или при неточной установке пробной массы может потребоваться вторая итерация коррекции, однако при правильном соблюдении процедуры с Balanset-1A это случается редко.

Нужно ли снимать ротор с машины?

Нет. Метод коэффициентов влияния работает в собственных подшипниках ротора на рабочей скорости. Balanset-1A — переносной полевой прибор, балансировочный станок не требуется. Демонтаж необходим лишь в том случае, если ротор нельзя безопасно запустить на месте с прикреплёнными пробными массами или если разборка неизбежна по условиям другого ремонтного вмешательства.

Какую степень точности балансировки следует выбрать для моего ротора?

Класс G6.3 по ISO 21940-11 охватывает большинство общепромышленных роторов; вентиляторы и воздуходувки обычно балансируют до G6.3 или G2.5 по ISO 14694. Высокоскоростные шпиндели и прецизионное турбооборудование ориентированы на G1.0 и выше. Наш Калькулятор остаточного дисбаланса преобразует любой класс G и массу ротора в допустимый остаточный дисбаланс в г·мм, распределённый по обеим плоскостям.

Сможет ли наша бригада технического обслуживания выполнять балансировку в двух плоскостях с помощью Balanset-1A?

Да. Balanset-1A разработан для бригад техобслуживания и не требует специальной подготовки. Пошаговое программное обеспечение сопровождает оператора на каждом этапе измерений, автоматически применяет алгоритм коэффициентов влияния и выводит корректирующую массу и угол для каждой плоскости в виде числовых значений. Если вы столкнётесь с нестандартной геометрией ротора или захотите уточнить подход перед началом работы, на вашем распоряжении наш форум сообщества.

Изучите теорию

Балансировка в двух плоскостях Динамическая балансировка Полевая балансировка Классы точности балансировки Остаточный дисбаланс

Обе плоскости за один выезд — на рабочей скорости, без демонтажа

Balanset-1A проводит вас через полную процедуру балансировки в двух плоскостях методом коэффициентов влияния: базовый пуск, пробный пуск в плоскости 1, пробный пуск в плоскости 2, коррекция и проверка — всё на рабочей скорости, в собственных подшипниках ротора. Документально подтверждённый остаточный дисбаланс по ISO 21940-11, ISO 14694 и API 610. Готов к отгрузке.

Посмотреть Балансет-1A Задайте вопрос на форуме