Pochopenie nevyváženosti (nevyváženosti) v rotujúcich strojoch
Nerovnováha - sa používa zameniteľne s nevyváženosť — je stav, v ktorom sa rotorstred hmotnosti nezhoduje s osou otáčania. Hmotnosť je nerovnomerne rozložená okolo hriadeľa, takže keď sa rotor otáča, posunutá hmotnosť vytvára čistú odstredivá sila ktorá odtiahne rotor od jeho stredu a celý stroj sa rozkmitá. Toto posunutie hmotného stredu od geometrického stredu je nerovnováhou (unbalance) rotora výstrednosť, a vibrácie, ktoré spôsobuje, spôsobujú, že nevyváženosť je najčastejšou poruchou rotačných strojov a zvyčajne je prvou poruchou, ktorú diagnostik kontroluje.
1. Definícia: Čo spôsobuje sila
Rušivá sila je odstredivá: F = m-r-ω², kde m-r je nerovnováha (hmotnosť posunu krát jeho polomer) a ω je uhlová rýchlosť. Z toho okamžite vyplývajú dva dôsledky. Po prvé, sila sa otáča spolu s hriadeľom, takže tlačí na ložiská raz za otáčku. Po druhé, stupňuje sa s štvorec otáčok - rotor, ktorý sa pomaly otáča rukou, sa môže stať pri plných otáčkach kvalita rovnováhy so zvyšujúcou sa rýchlosťou služby sa požiadavky prudko sprísňujú. Nerovnováha sa vyjadruje ako hmotnosť krát polomer, zvyčajne v gram-milimetroch (g-mm), pretože silu určuje to, aká veľká časť hmotnosti je mimo stredu a ako ďaleko od osi sa nachádza.
2. Diagnostika nerovnováhy: Klasický podpis
Nerovnováhu je pomerne jednoduché identifikovať, pretože jej vibrácie podpis je tak konzistentný - hlavný dôvod, prečo je prirodzeným východiskom v analýza vibrácií:
- Frekvencia: vibrácie sú presne na úrovni 1× rýchlosť otáčania (the prevádzková rýchlosť). Zvýšte alebo znížte rýchlosť stroja a vrchol sa dokonale zobrazí.
- Smer: energia je prevažne radiálny - horizontálne a vertikálne - zvyčajne s malým axiálny (ťahové) vibrácie.
- Amplitúda: úmerná štvorcu otáčok, takže zdvojnásobením otáčok sa nerovnovážna sila a výsledné vibrácie približne zoštvornásobia.
- Fáza: 1× fáza Odčítanie je stabilné a opakovateľné, čo umožňuje lokalizáciu ťažkého bodu.
Pretože dominantný 1× vrchol môže vzniknúť aj z nesprávne zarovnanie, a ohnutý hriadeľ alebo rezonancia, pozorný analytik potvrdzuje nerovnováhu jej celý vzor: vysoký 1×, nízky harmonické, väčšinou radiálna energia a stabilná fáza. Naopak, veľká zložka 2× smeruje diagnózu k nesprávnemu nastaveniu alebo mechanická vôľa.
3. Tri typy nerovnováhy
Statická nevyváženosť
Tento typ, nazývaný aj „silová nerovnováha“, je najjednoduchší a hmotnosť je posunutá v jednej rovine — predstavte si jedno ťažké miesto na tenkom disku. Je „statická“, pretože sa prejavuje v pokoji: rotor vyvážený na hranách nožov bez trenia sa valí, až kým ťažké miesto nezostane visieť na dne. Jediné závažie umiestnené o 180° oproti ťažkému miestu ho koriguje — v oblasti statického vyvažovania vyvažovanie v jednej rovine.
Nerovnováha v páre
Dve rovnako ťažké miesta na opačných koncoch rotora, vzdialené od seba 180°, sa ako čistá sila rušia, ale vytvárajú moment - kývavý moment, ktorý rotor preklopí na druhú stranu. Takýto rotor je staticky vyvážený (nekotúľa sa na hranách nožov), ale pri chode silne vibruje a na zrušenie momentu sú potrebné dve korekčné závažia v dvoch rôznych rovinách.
Dynamická nevyváženosť
Dynamická nerovnováha, ktorá sa vyskytuje takmer vo všetkých skutočných strojových zariadeniach, kombinuje statické a párové účinky. Jej korekcia si vyžaduje zmeny hmotnosti minimálne v dvoch rovinách pozdĺž rotora - dynamické (dvojrovinné) vyvažovanie. Ak sa statická a párová zložka uhlovo zhodujú, tento špeciálny prípad sa označuje ako kvázi-statická nerovnováha.
4. Spoločné príčiny
Nerovnováha môže existovať od výroby alebo sa môže vyvinúť počas prevádzky. Medzi časté zdroje patria:
- Výrobné nedokonalosti: Pórovitosť odliatkov, nerovnomerná hustota materiálu a tolerancie obrábania.
- Chyby pri montáži: nesprávne nainštalované komponenty, nerovnomerne dotiahnuté skrutky alebo nesprávne nastavené kľúče.
- Opotrebovanie: nerovnomerná erózia, korózia alebo opotrebovanie na lopatkách ventilátora a čerpadla obežné kolesá.
- Hromadenie materiálu: nečistoty, prach alebo produkty hromadiace sa na rotoroch ventilátorov, dúchadiel a odstrediviek.
- Zlyhanie súčiastky: odhodené závažie alebo zlomená čepeľ okamžite spôsobia vážnu nerovnováhu.
5. Prečo je náprava nerovnováhy kritická
Ak necháte stroj pracovať s výraznou nevyváženosťou, neustále ho to poškodzuje, pretože cyklická sila zaťažuje konštrukciu pri každej otáčke:
- Predčasné zlyhanie ložiska: ložiská sú vystavené vysokému dynamickému zaťaženiu a rýchlo sa opotrebúvajú.
- Únava a praskanie: opakovaný stres narastá únava poškodenie šachty, základov a okolitých častí.
- Znížená účinnosť: namiesto užitočného výkonu odchádza energia vo forme vibrácií a tepla.
- Bezpečnostné riziká: v krajnom prípade môže závažná nerovnováha viesť ku katastrofickému zlyhaniu.
6. Náprava nerovnováhy v teréne
Nerovnováha sa lieči systematickým vyvažovanie postup - jeden z najúčinnejších jednotlivých krokov na zlepšenie spoľahlivosti strojov. Cieľom nie je nulová nevyváženosť, ale malá, definovaná zvyšková nevyváženosť v rámci tolerancie. Prijaté limity pochádzajú z G-trieda systém ISO 21940-11 (ktorá prevzala staršiu normu ISO 1940-1); výsledné vibrácie sa potom posudzujú podľa limitov intenzity vibrácií v ISO 20816 (moderný nástupca normy ISO 10816). A free Kalkulačka zostatkovej nevyváženosti (ISO 21940-11) prepočíta zvolený stupeň a pracovnú rýchlosť na prípustné g-mm na rovinu.
Na zmontovanom stroji sa práca vykonáva na mieste, a nie na vyvažovací stroj. Prenosný dvojkanálový analyzátor, ako napr. Balanset-1A meria 1× amplitúdu a fázu, odvodí rotorovú koeficienty vplyvu od skúšobná hmotnosť, a vypočíta hmotnosť a uhol každej z nich korekčná hmotnosť pre jedno- alebo dvojplošný vyvažovanie na mieste. Keďže pracuje vo vlastných ložiskách stroja pri bežných otáčkach, koriguje nevyváženosť a overuje, či sa zvyšok nachádza vo zvolenej triede ISO.
