Понимание дисбаланса во вращающихся механизмах
Портативный балансировочный прибор и виброанализатор Balanset-1A.
Balanset-1A — портативный анализатор вибрации и балансировочный прибор с питанием от USB для одно- и двухплоскостной балансировки роторов в собственных подшипниках. В полный комплект (Full Kit) входят интерфейсный блок, два датчика вибрации, оптический лазерный тахометр, отражающая лента, программное обеспечение для балансировки под Windows на USB-накопителе, магнитная стойка, цифровые весы и транспортировочный кейс. Требуется совместимый компьютер с Windows со свободным USB-портом; компьютер …
Датчик вибрации
Датчик вибрации на базе акселерометра ADXL335 для балансировочных приборов Balanset. Стандартная комплектация включает кабель длиной 5 м для измерения вибрации при балансировке и анализе роторов. Доступен вариант с кабелем 10 м.
Оптический датчик (лазерный тахометр)
Оптический лазерный датчик для балансировочных приборов Balanset на основе модифицированного тахометра HS2234. Измеряет частоту вращения бесконтактно по светоотражающей метке на роторе. В стандартной комплектации — кабель длиной 5 м; также доступен вариант с кабелем 10 м.
Balanset-4
Balanset-4 — четырёхканальный анализатор вибрации и балансировочная система для коррекции в одной–четырёх плоскостях. Предназначен для карданных валов и роторов на четырёх опорах; также может использоваться как измерительная система балансировочного станка. В комплект входят четыре датчика вибрации, оптический лазерный тахометр, USB-интерфейс, программное обеспечение, магнитная стойка, весы и транспортный кейс.
Магнитная подставка Insize-60-kgf
Регулируемая магнитная стойка для установки лазерного датчика оборотов в балансировочных комплектах Balanset. Магнитное основание с выключателем обеспечивает усилие удержания до 60 кгс на подходящих ферромагнитных поверхностях. Регулируемые штанги и шарниры позволяют направить датчик на отражающую метку ротора.
Светоотражающая лента
Серебристая самоклеящаяся светоотражающая лента для оптического лазерного тахометра в балансировочных комплектах Balanset. Наклейте небольшой отрезок на ротор, чтобы создать отражающую опорную метку для измерения частоты вращения. Поставляется отрезком длиной 1 м для многократного использования.
Динамический балансировочный прибор "Balanset-1A" OEM.
Balanset-1A OEM — базовый измерительный комплект для одно- и двухплоскостной балансировки роторов и анализа вибрации. В него входят USB интерфейсный блок, два датчика вибрации, оптический лазерный тахометр, отражающая лента и программное обеспечение для балансировки под Windows на USB-накопителе. По сравнению с Full Kit, в комплект не входят магнитная стойка, цифровые весы и транспортировочный кейс. Требуется совместимый компьютер с Windows …
Несбалансированность (также известна как дисбаланс) — состояние, при котором ротор имеет центр масс, не лежащий на оси вращения. Это смещение — эксцентриситет — означает, что масса распределена неравномерно вокруг вала. Когда ротор вращается, смещённая к центру масса отбрасывается наружу, потому что действует центробежная сила, создавая вращающуюся нагрузку, которая сотрясает подшипники и всю машину. Дисбаланс — самая распространённая причина того, что воспринимается как вибрация в рабочем оборудовании; именно эту неисправность устраняет балансировка .
1. Определение и физика, лежащая в его основе
Количественно, дисбаланс U произведение массы смещения и его радиуса от оси - тяжелое пятно массы m сидя на радиусе r дает U = m·r, выраженное в грамм-миллиметр (г-мм) или грамм-дюймов. Эквивалентно его можно записать как общую массу ротора, умноженную на эксцентриситет его центра тяжести (U = M·e). С точки зрения механики важна сила, которую она создает. Центробежная сила растет с квадратом угловой скорости:
F = m · r · ω² — удвойте скорость, и возмущающая сила учетверится.
Именно поэтому ротор, который плавно вращается вручную, может сильно трястись на рабочей скорости, и поэтому быстрые машины должны быть сбалансированы гораздо точнее, чем медленные. Сила вращается вместе с валом, поэтому она приводит в движение конструкцию один раз за оборот, что и является источником безошибочного признака дисбаланса.
2. Классическая вибрационная сигнатура
Дисбаланс - одна из самых легких для диагностики неисправностей, потому что его сигнатура настолько устойчива:
- Частота: вибрация появляется ровно на 1× скорости вращения ( рабочая скорость). Измените скорость, и пик точно отследит ее - это определяющая черта, которая отличает ее от многих других неисправностей.
- Направление: вибрация носит преимущественно радиальный (горизонтальный и вертикальный) характер, тогда как осевой (тяговый) компонент присутствует лишь в незначительной степени.
- Амплитуда: она пропорциональна квадрату скорости - удвоение оборотов примерно в четыре раза увеличивает отклик, как и предсказывает физика, описанная выше.
- Фаза: 1× фаза показания стабильны и повторяемы, что как раз и позволяет обнаружить и скорректировать тяжелое пятно.
Эта стабильная амплитудно-фазовая пара является исходным материалом для коррекции: зная, насколько велик отклик 1× и где он указывает, позволяет аналитику рассчитать размер и угол наклона необходимого противовеса. Чистый пик 1× с низким уровнем осевых колебаний указывает на дисбаланс; сильный компонент 2× вместо этого предполагает перекос или ослабление.
3. Три типа дисбаланса
Статический дисбаланс
Также называемый «силовым дисбалансом», это самый простой случай: масса смещена в одной плоскости, как одно тяжёлое пятно на тонком диске. Это — статический , потому что дисбаланс проявляется при покоящемся роторе — установленный на ножевые кромки без трения, ротор катится, пока тяжёлое пятно не осядет на дно. Оно корректируется одним грузом, помещённым на 180° напротив тяжёлого пятна, — это одноплоскостная балансировка.
Моментный дисбаланс
Здесь две одинаковые тяжелые точки расположены на противоположных концах ротора, на расстоянии 180° друг от друга. Они не действуют как чистая сила, но образуют момент - качающий момент, который пытается перевернуть ротор с одного конца на другой. Ротор с чистым дисбалансом пары статически сбалансирован (он не будет катиться по кромкам ножа), но при вращении сильно вибрирует. Чтобы противостоять моменту качания, необходимо установить два груза в двух разных плоскостях.
Динамический дисбаланс
Динамический дисбаланс, который встречается практически во всех реальных машинах, представляет собой комбинацию статической и парной составляющих. Для его коррекции требуется изменение массы как минимум в двух плоскостях вдоль ротора - процесс динамическая (двухплоскостная) балансировка. Близкий случай, когда статический эффект и эффект пары имеют одинаковое угловое положение, называется квазистатический дисбаланс.
4. Общие причины дисбаланса
Дисбаланс может присутствовать с момента изготовления или развиться в процессе эксплуатации. К типичным источникам относятся:
- Производственные дефекты: Пористость в отливках, неравномерная плотность материала и допуски при механической обработке.
- Ошибки сборки: неправильно установленные компоненты, неравномерно затянутые болты или смещенные ключи, которые смещают распределение массы.
- Износ: неравномерная эрозия, коррозия или износ на лопастях вентилятора и насосе рабочие колеса.
- Накапливание материала: скопление грязи, пыли или продуктов на роторах вентиляторов, воздуходувок и центрифуг.
- Отказ компонентов: оторвавшийся балансировочный груз или сломанная лопасть мгновенно приводят к серьезному дисбалансу.
5. Почему исправление дисбаланса имеет решающее значение
Эксплуатация машины со значительным дисбалансом неизменно приводит к ее повреждению, поскольку вращающаяся сила циклически изменяет конструкцию при каждом обороте:
- Преждевременное разрушение подшипников: Подшипники испытывают высокие динамические нагрузки и быстро изнашиваются.
- Усталость и растрескивание: циклическое напряжение накапливает усталость , повреждая вал, фундамент и конструкцию.
- Снижение эффективности: вместо полезной работы энергия рассеивается в виде вибрации и тепла.
- Риски для безопасности: Сильный дисбаланс может привести к катастрофическому разрушению.
6. Измерение, коррекция и допуск дисбаланса
Дисбаланс устраняется с помощью систематической процедуры балансировки — одного из самых экономичных способов повышения надёжности оборудования. На собранной машине эта процедура выполняется на месте, а вовсе не там, где нужен балансировочный станок. Портативный двухканальный анализатор, такой как Balanset-1A измеряет амплитуду и фазу 1×, вычисляет коэффициенты влияния из пробный груз, и сообщает инженеру массу и угол коррекции, необходимые для одноплоскостной или двухплоскостной балансировка на месте. Так как он работает в собственных подшипниках машины на рабочей скорости, он фиксирует истинное рабочее состояние.
Балансировка никогда не сводится к достижению нуля - она сводится к снижению дисбаланса до определенного предела. Этот предел определяется классом точности балансировки (G) системы ISO 21940-11 (который заменил давно известный стандарт ISO 1940-1). Класс и рабочая скорость преобразуются в допустимый остаточный дисбаланс в г·мм; бесплатный Калькулятор остаточного дисбаланса (ISO 21940-11) превращает выбранный класс и число оборотов в допустимое значение для каждой плоскости.
