Pochopenie excentricity v rotujúcich strojoch

Definícia: Čo je to excentricita?

V kontexte dynamiky rotora, výstrednosť označuje radiálnu vzdialenosť alebo posunutie medzi ťažiskom rotora (nazývaným aj ťažisko) a jeho geometrickým stredom (skutočným stredom jeho tvaru alebo hriadeľa). V dokonale vyváženom rotore by sa tieto dva stredy zhodovali. Avšak kvôli výrobným nedokonalostiam a nerovnomernej hustote materiálu takmer vždy existuje určitá inherentná excentricita. Keď sa excentrický rotor otáča, posunuté ťažisko vytvára odstredivú silu, ktorá je hlavnou príčinou vibrácií spôsobených... nevyváženosť.

Priamy vzťah medzi excentricitou a nevyváženosťou

Excentricita a nevyváženosť spolu zásadne súvisia. Nevyváženosť je *mierou* účinku excentricity pri danej rýchlosti, zatiaľ čo excentricita je *fyzikálnou príčinou*. Veľkosť nevyváženosti je priamo úmerná hmotnosti rotora a jeho excentricite.

Vzorec je jednoduchý:

Nevyváženosť (U) = Hmotnosť (M) × Excentricita (e)

Tento vzťah zdôrazňuje, prečo je excentricita taká dôležitá. Aj veľmi malá excentricita (len niekoľko mikrometrov) na ťažkom, vysokorýchlostnom rotore môže vytvoriť masívnu nevyváženú silu, ktorá vedie k silným vibráciám a rýchlemu opotrebovaniu ložísk.

Typy excentricity

Je dôležité rozlišovať medzi rôznymi formami excentricity a súvisiacimi geometrickými nedokonalosťami:

1. Excentricita hmoty

Toto je skutočná excentricita, ako je definovaná vyššie – posunutie medzi ťažiskom a geometrickým stredom. Toto je typ, ktorý spôsobuje nevyváženosť a je cieľom všetkých vyvažovacích postupov. Nedá sa priamo vidieť ani zmerať úchylkomerom, keď je rotor v pokoji.

2. Geometrická excentricita (hádzanie)

Toto sa vzťahuje na odchýlku povrchu rotora od dokonalej kružnice. Je to miera, do akej miery je hriadeľ alebo rotor „nekruhový“. Toto je tiež známe ako mechanické hádzanieNapríklad, čap hriadeľa môže byť mierne oválny alebo kladka môže byť na hriadeli opracovaná mierne mimo stredu. Tento typ nedokonalosti *sa dá* merať úchylkomerom počas pomalého otáčania. Hoci priamo nepredstavuje nevyváženosť hmoty, excentrický geometrický tvar často prispieva k nevyváženosti hmoty.

3. Elektrický výpadok

Nejde o fyzickú nedokonalosť, ale o chybu merania, ktorá sa vyskytuje pri bezkontaktných bezdotykových sondách. Ak má povrch rotora zmeny v magnetickej permeabilite alebo elektrickej vodivosti, sonda môže poskytnúť nesprávny údaj, ktorý napodobňuje geometrické hádzanie. Tento „šum“ sa musí zohľadniť pri dynamických testoch rotora.

Príčiny excentricity

Excentricita hmoty sa do rotorov zavádza rôznymi spôsobmi:

• Výrobné tolerancie: Žiadny výrobný proces nie je dokonalý. Pri obrábaní, odlievaní a montáži sa vždy vyskytnú drobné chyby.
• Nejednotná hustota materiálu: Inklúzie, dutiny alebo pórovitosť v odliatku alebo výkovku znamenajú, že materiál nie je dokonale homogénny, čo spôsobuje posun ťažiska.
• Asymetrický dizajn: Komponenty ako kľukové hriadele sú vo svojej podstate asymetrické.
• Chyby pri montáži: Kladka alebo ložisko, ktoré nie je dokonale vycentrované na hriadeli, vytvorí excentrickú hmotu.
• Tepelné skreslenie: Nerovnomerné zahrievanie alebo ochladzovanie môže spôsobiť ohnutie rotora, čím sa dočasne posunie jeho ťažisko. Toto sa nazýva tepelný vektor.

Ako sa rieši excentricita

Keďže excentricita hmoty je príčinou nevyváženosti, koriguje sa procesom vyvažovaniePridaním alebo odobratím malého množstva hmotnosti technik vytvára protichodnú silu, ktorá efektívne ťahá stredovú čiaru hmoty rotora späť do zarovnania s jeho geometrickou stredovou čiarou, čím minimalizuje čistú odstredivú silu a výsledné vibrácie.

← Späť na hlavný index