Понимание дисбаланса (неравномерности распределения) во вращающихся механизмах
Дисбаланс - используется как взаимозаменяемый с дисбаланс - это условие, при котором a ротор‘s Центр масс ротора не совпадает с его осью вращения. Масса распределена по валу неравномерно, поэтому при вращении ротора смещенная масса создает чистую центробежная сила который увлекает ротор от его центра и приводит всю машину в движение. Это смещение центра масс от геометрического центра и есть роторная’ эксцентриситет, дисбаланс и вибрация, которую он вызывает, являются самыми распространенными неисправностями вращающихся механизмов и, как правило, первыми, на которые обращает внимание диагност.
1. Определение: Что вызывает силу
Возмущающая сила - центробежная: F = m·r·ω², где м·р дисбаланс (масса смещения, умноженная на его радиус) и ω угловая скорость. Из этого сразу же следуют два следствия. Во-первых, сила вращается вместе с валом, поэтому она давит на подшипники один раз за оборот. Во-вторых, она изменяется в зависимости от квадрат скорость - ротор, который медленно вращается вручную, может стать тяжелым на полных оборотах, вот почему качество балансировки Требования резко ужесточаются при увеличении скорости работы. Дисбаланс измеряется как масса, умноженная на радиус, обычно в граммах-миллиметрах (г-мм), поскольку сила определяется как тем, насколько масса смещена от центра, так и тем, насколько она удалена от оси.
2. Диагностика дисбаланса: Классический признак
Дисбаланс сравнительно легко определить, поскольку его вибрация подпись настолько последовательна - это главная причина, по которой она является естественной отправной точкой в анализ вибраций:
- Частота: вибрация сидит точно на 1× скорость вращения (the рабочая скорость). Увеличивайте или уменьшайте скорость машины, и пик будет идеально следовать за ней.
- Направление: энергия преимущественно радиальный - горизонтальные и вертикальные - как правило, с небольшим осевой (тяга) вибрация.
- Амплитуда: пропорциональна квадрату скорости вращения, поэтому удвоение скорости примерно в четыре раза увеличивает силу дисбаланса и возникающую вибрацию.
- Фаза: 1× фаза Показания стабильны и повторяемы, что и позволяет определить местоположение тяжелого пятна.
Поскольку доминирующий пик 1× может также возникать из-за Перекос, a изогнутый вал или резонанс, внимательный аналитик подтверждает дисбаланс по его целиком рисунок: высокий 1×, низкий гармоники, преимущественно радиальная энергия и устойчивая фаза. Большая компонента 2×, напротив, направляет диагностику в сторону несоосности или механической разболтанности.
3. Три типа дисбаланса
Статический дисбаланс
Также называемый “силовым дисбалансом”, это самый простой тип, когда масса смещена в одной плоскости - представьте себе одну тяжелую точку на тонком диске. Он “статичен”, потому что проявляется в состоянии покоя: сбалансированный на ножевых кромках без трения, ротор катится до тех пор, пока тяжелое пятно не повиснет внизу. Один груз, помещенный на 180° напротив тяжелого пятна, выправляет его, царство одноплоскостная балансировка.
Дисбаланс в паре
Две одинаковые тяжелые точки на противоположных концах ротора, расположенные на расстоянии 180° друг от друга, не действуют как чистая сила, но образуют момент - момент качания, который перекручивает ротор с одного конца на другой. Такой ротор статически сбалансирован (он не будет катиться по кромкам ножей), но при работе сильно вибрирует, и для того, чтобы погасить момент, требуется два корректирующих груза в двух разных плоскостях.
Динамический дисбаланс
Динамический дисбаланс, который встречается практически во всех реальных машинах, сочетает в себе статический и парный эффекты. Для его устранения требуется изменение массы как минимум в двух плоскостях вдоль ротора - динамическая (двухплоскостная) балансировка. Если статическая и парная составляющие совпадают по углу наклона, особый случай называется квазистатический дисбаланс.
4. Общие причины
Дисбаланс может существовать с момента изготовления или возникнуть в процессе эксплуатации. Частыми источниками являются:
- Производственные дефекты: Пористость в отливках, неравномерная плотность материала и допуски при механической обработке.
- Ошибки сборки: неправильно установленные компоненты, неравномерно затянутые болты или смещенные ключи.
- Износ: неравномерная эрозия, коррозия или износ на лопастях вентилятора и насосе рабочие колеса.
- Накапливание материала: грязь, пыль или продукты, скапливающиеся на роторах вентиляторов, воздуходувок и центрифуг.
- Отказ компонентов: Выброшенный балансировочный груз или сломанная лопасть мгновенно создают сильный дисбаланс.
5. Почему исправление дисбаланса имеет решающее значение
Работа машины со значительным дисбалансом постоянно вредит ей, поскольку циклическая сила нагружает конструкцию при каждом обороте:
- Преждевременное разрушение подшипников: Подшипники испытывают высокие динамические нагрузки и быстро изнашиваются.
- Усталость и растрескивание: постоянный стресс накапливается усталость повреждения вала, основания и окружающих деталей.
- Снижение эффективности: энергия уходит в виде вибрации и тепла вместо полезной отдачи.
- Риски для безопасности: В крайнем случае, сильный дисбаланс может привести к катастрофическому разрушению.
6. Исправление дисбаланса на месте эксплуатации
Дисбаланс лечится систематическим балансировка процедура — один из самых эффективных отдельных шагов по повышению надёжности оборудования. Цель — не нулевой дисбаланс, а небольшой, определённый остаточный дисбаланс в пределах допустимого. Принятые пределы исходят из G-класс система ISO 21940-11 (который вобрал в себя более старый стандарт ISO 1940-1); полученная вибрация затем оценивается по предельным значениям уровня вибрации в ISO 20816 (современный преемник ISO 10816). Свободный Калькулятор остаточного дисбаланса (ISO 21940-11) пересчитывает выбранный класс и рабочую скорость в допустимое значение g-мм на плоскость.
На собранной машине работа выполняется на месте, а не на балансировочный станок. Портативный двухканальный анализатор, такой как Balanset-1A измеряет амплитуду и фазу 1×, вычисляет коэффициенты влияния из пробный груз, и вычисляет массу и угол наклона каждого из них. корректирующий груз для одно- или двухплоскостного балансировка на месте. Поскольку он работает в собственных подшипниках станка на рабочей скорости, он одновременно устраняет дисбаланс и проверяет, что остаток находится в пределах выбранного класса ISO.
