Pochopenie nevyváženosti (nevyváženosti) v rotujúcich strojoch

Definícia: Čo je to nevyváženosť?

Nerovnováha (často používané zameniteľne s nevyváženosťou) je stav rotora, pri ktorom ťažisko (alebo ťažisko) nie je zarovnané so stredom otáčania. Toto odchýlenie, známe ako výstrednosť, znamená, že hmotnosť nie je rovnomerne rozložená okolo osi otáčania. Keď sa rotor otáča, toto nerovnomerné rozloženie hmotnosti vytvára čistú odstredivú silu, ktorá ťahá rotor od jeho stredu, čo spôsobuje vibrácie celého stroja. Nevyváženosť je najčastejším zdrojom vibrácií v rotujúcich strojoch.

Klasický znak nerovnováhy

Nevyváženosť má veľmi výrazný a rozpoznateľný vibračný podpis, vďaka čomu sa dá pomerne ľahko diagnostikovať:

• Frekvencia: Vibrácia nastáva presne v 1x rýchlosť otáčania rotora. Ak stroj zrýchľuje alebo spomaľuje, frekvencia vibrácií ho bude dokonale sledovať.
• Smer: Vibrácie sú prevažne v radiálny smer (horizontálny a vertikálny). Axiálne (axiálne) vibrácie sú zvyčajne veľmi malé.
• Amplitúda: Amplitúda vibrácií je úmerná druhej mocnine rýchlosti otáčania. Ak rýchlosť zdvojnásobíte, sila nevyváženosti (a výsledné vibrácie) sa štvornásobne zvýši.
• Fáza: Meranie fázovej nevyváženosti je zvyčajne stabilné a opakovateľné.

Typy nevyváženosti

Nerovnováha sa dá rozdeliť do troch hlavných typov:

1. Statická nevyváženosť

Tiež známy ako „silová nevyváženosť“, je to najjednoduchší typ. Vyskytuje sa, keď je hmota nerovnomerne rozložená v jednej rovine, ako napríklad jeden ťažký bod na tenkom disku. Nazýva sa „statický“, pretože ho možno zistiť, keď je rotor v pokoji; ak je umiestnený na hranách noža bez trenia, rotor sa bude otáčať, kým sa ťažký bod nedostane dole. Dá sa to korigovať jedným závažím umiestneným o 180° oproti ťažkému bodu.

2. Nerovnováha v páre

K tomu dochádza, keď sa na protiľahlých koncoch rotora nachádzajú dve rovnaké ťažké miesta, ktoré sú od seba uhnuté o 180°. Vytvára sa tak „párový“ alebo kývavý pohyb, ktorý sa snaží rotor prekrútiť cez koniec. Rotor s čistou párovou nevyváženosťou je staticky vyvážený (nebude sa kotúľať po ostrých hranách), ale pri otáčaní bude silne vibrovať. Na potlačenie kývavého pohybu sú potrebné dve korekčné závažia v dvoch samostatných rovinách.

3. Dynamická nevyváženosť

Toto je najbežnejší stav, ktorý sa vyskytuje v reálnych strojoch. Ide o kombináciu statickej a párovej nevyváženosti. Korekcia dynamickej nevyváženosti vyžaduje vykonanie korekcií hmotnosti v najmenej dvoch rôznych rovinách pozdĺž rotora, čo je proces známy ako dynamické vyvažovanie.

Bežné príčiny nerovnováhy

Nevyváženosť môže byť prítomná už od výroby alebo sa môže vyvinúť počas prevádzky. Medzi bežné príčiny patria:

• Výrobné nedostatky: Pórovitosť odliatkov, nerovnomerná hustota materiálu a tolerancie obrábania.
• Chyby pri montáži: Nesprávne nainštalované komponenty, nerovnomerne utiahnuté skrutky alebo nesprávne zarovnané perá.
• Opotrebovanie: Nerovnomerná erózia, korózia alebo opotrebovanie lopatiek ventilátora alebo obežných kolies čerpadla.
• Hromadenie materiálu: Hromadenie nečistôt, prachu alebo produktov na rotoroch ventilátorov, dúchadiel a odstrediviek.
• Porucha komponentu: Hodené vyvažovacie závažie alebo zlomená čepeľ okamžite spôsobia vážnu nerovnováhu.

Prečo je náprava nerovnováhy kritická

Ponechanie stroja v stave výraznej nevyváženosti je škodlivé pre jeho zdravie. Konštantná cyklická sila spôsobuje:

• Predčasné zlyhanie ložiska: Ložiská sú vystavené vysokému dynamickému zaťaženiu, čo vedie k rýchlemu opotrebovaniu.
• Únava a praskanie: Vibrácie spôsobujú únavové namáhanie hriadeľa, základu a ďalších komponentov.
• Znížená účinnosť: Energia sa plytvá vo forme vibrácií a tepla namiesto vykonávania užitočnej práce.
• Bezpečnostné riziká: Vážna nevyváženosť môže viesť ku katastrofálnemu zlyhaniu.

Nevyváženosť sa koriguje systematickým vyvažovacím postupom, čo je jeden z najúčinnejších spôsobov, ako zlepšiť spoľahlivosť strojov.

← Späť na hlavný index