Понимание принципа работы жесткого ротора
A жесткий ротор является ротор который не подвержен значительному изгибу, деформации или изменению формы под воздействием собственного дисбаланс сил на рабочей скорости. Для целей балансировки ротор считается жёстким, если он работает на скорости, которая значительно ниже его первой критической скорости. критическая скорость - условно менее 70-75%. Поскольку его форма остается неизменной, жесткий ротор является самым простым и экономичным классом роторов для балансировки, и подавляющее большинство повседневных промышленных машин попадает в этот класс.
1. Определение: что такое жесткий ротор?
Определяющим принципом поведения жесткого ротора является то, что распределение дисбаланса по длине ротора не меняется при изменении скорости вращения ротора. Тяжёлые участки остаются на месте. Состояние баланса, достигнутое на низкой, удобной скорости на балансировочный станок Поэтому он остается актуальным и эффективным при последующей работе ротора на гораздо более высокой рабочей скорости.
Эта стабильность достигается непосредственно за счет того, что ротор остается далеко от своего первого критическая скорость. Ниже примерно 70-75% от этой скорости отклонение, вызванное центробежная сила пренебрежимо мал по сравнению с геометрическим эксцентриситетом самой массы, поэтому ротор фактически ведет себя как единое твердое тело, вращающееся вокруг собственной оси. Ось массы и ось вала фиксированы относительно друг друга независимо от числа оборотов.
К повседневным машинам, которые инженеры рассматривают как жесткие роторы, относятся якоря электродвигателей, одноступенчатые вентиляторы и воздуходувки, крыльчатки насосов, маховики, шкивы, шлифовальные круги и детали дискового типа. Для них медленный баланс в двух плоскостях позволяет определить истинное состояние дисбаланса, с которым будет работать машина.
2. Жесткий и гибкий ротор
Различие между жестким ротором и гибкий ротор является одним из наиболее важных понятий в балансировке ротора, поскольку определяет всю стратегию балансировки.
Жесткий ротор
- Рабочая скорость: значительно ниже первой критической скорости, обычно ниже 75%.
- Поведение: не гнется и не прогибается под действием центробежных сил. Его характеристики дисбаланса не зависят от скорости.
- Процедура балансировки: можно балансировать на одной удобной низкой скорости. Стандартный балансировка в двух плоскостях достаточно, чтобы исправить любые динамический дисбаланс, статическая, пара или их комбинация. Основным стандартом для балансировки жесткого ротора является ISO 21940-11 (который заменил давно известный стандарт ISO 1940-1).
Гибкий ротор
- Рабочая скорость: приближается к одной или нескольким критическим скоростям, проходит через них или работает гораздо выше них.
- Поведение: изгибается и деформируется при прохождении критической скорости. Под действием сил дисбаланса ротор меняет форму (прогибается), и видимое расположение «тяжёлой точки» может смещаться со скоростью, поскольку ротор принимает изогнутую форму форма колебаний.
- Процедура балансировки: гораздо сложнее. Для этого требуется многоплоскостной балансировки (часто более чем в двух плоскостях) и должны выполняться на рабочей скорости или вблизи неё, чтобы учесть изгиб ротора. Требуются специализированные модальные методы, и эта работа регламентируется стандартом ISO 21940-12.
3. Важность «жесткого» допущения
Предположение о том, что ротор ведет себя жестко, делает возможной практичную, экономичную и безопасную балансировку на промышленных балансировочных станках. Эти станки обычно вращают роторы на относительно низких скоростях - несколько сотен оборотов в минуту - для обеспечения безопасности, снижения мощности привода и механической простоты.
Если ротор действительно жёсткий, то дисбаланс, измеренный на балансировочном станке при 400 об/мин, — тот же самый дисбаланс, который вызывает вибрацию при 3600 об/мин в полевых условиях. Устранение его на низкой скорости решает проблему для высокой скорости. Если бы ротор был на самом деле гибким, балансировка на низкой скорости оказалась бы неэффективной: ротор изгибался бы по мере приближения к критической скорости и демонстрировал бы совершенно другое состояние дисбаланса на рабочей скорости — иногда казался бы хорошо сбалансированным в неподвижном состоянии, но при этом сильно вибрировал бы во время работы. Ошибочное отнесение гибкого ротора к жёсткому — классическая причина того, что «сбалансированная» машина всё равно трясётся.
4. Когда ротор считается жестким?
Решение о том, считать ли ротор жестким, зависит от его геометрии и рабочей скорости:
- Короткие роторы: Роторы с большим диаметром по отношению к длине - шлифовальный круг, дисковый тормоз, рабочее колесо одноступенчатого насоса - почти всегда жесткие.
- Длинные, тонкие роторы: длинные и тонкие роторы, например приводной вал или ротор многоступенчатого компрессора, гораздо более склонны к гибкости, особенно когда они работают на высокой скорости.
В конечном итоге окончательным критерием является отношение рабочей скорости к первой критической скорости. Если это отношение низкое, то подход к балансировке с жестким ротором подходит и будет успешным; если оно высокое, то необходимы методы с гибким ротором. Вот почему необходимо понимание динамика ротора и где находится каждая критическая скорость, лежит в основе каждого решения о балансировке.
5. Балансировка и проверка жесткого ротора в полевых условиях
Многие жесткие роторы удобнее всего балансировать на месте, в собственных подшипниках, а не снимать и устанавливать на балансировочный станок. Это балансировка на месте, и он подходит именно для вентиляторов, насосов и двигателей, на которые распространяется допущение о жёсткости. Портативный двухканальный анализатор, такой как Balanset-1A измеряет амплитуду 1× и фаза на каждом подшипнике, вычисляет коэффициенты влияния из пробного взвешивания и рассчитывает поправочные массы для одной или двух плоскостей. Поскольку ротор жесткий, эта единственная недорогая поправка действует во всем диапазоне скоростей, и прибор может подтвердить остаточный дисбаланс находится внутри выбранного класса ISO 21940-11. Вы можете преобразовать класс баланса и рабочую скорость в допустимый допуск g-мм с помощью функции Калькулятор остаточного дисбаланса (ISO 21940-11) прежде чем начать.
