Kalkulačka návrhu vyvažovacej platformy
Kompletný konštrukčný nástroj pre stroje na vyvažovanie rotorov s pružinovým uchytením
Parametre návrhu platformy
Na základe noriem ISO 21940, ISO 2041 a princípov návrhu vyvažovacích strojov
Výsledky návrhu platformy
Požiadavky na jar
—
—
—
Dynamické charakteristiky
—
—
—
—
Predpovede výkonnosti
—
—
—
Odporúčania pre dizajn:
Teória návrhu vyvažovacej platformy
Stroje s mäkkými a tvrdými ložiskami
Mäkké ložisko: Prirodzená frekvencia platformy < 30% minimálnych otáčok rotora
- Lepšia citlivosť na nevyváženosť
- Širší rozsah rýchlostí
- Vyžaduje menej masívny základ
- Náchylnejšie na vonkajšie vibrácie
Tvrdé ložisko: Vlastná frekvencia plošiny > 3× maximálne otáčky rotora
- Stabilnejšie merania
- Lepšie pre vyváženie výroby
- Menej citlivé na zmeny rotora
- Vyžaduje veľmi pevné podpery
Výber prirodzenej frekvencie
Pre mäkké ložisko: fn < 0,3 × (ot./min. / 60)
Pre tvrdé ložisko: fn > 3 × (RPMmax / 60)
Výpočet tuhosti pružiny
Úvahy o citlivosti
Citlivosť platformy závisí od:
- Pomer hmotností (platforma/rotor)
- Prirodzená frekvenčná separácia
- Úroveň tlmenia
- Umiestnenie a typ senzora
Kritické kontroly návrhu
- Jarný nával: Vlastná frekvencia pružiny > 13 × frekvencia nástupišťa
- Statická deformácia: Nesmie presiahnuť pevnú výšku pružiny
- Bočná stabilita: Zabráňte režimom kývania plošiny
- Izolácia základov: V prípade potreby zvážte dvojitú izoláciu
Typické aplikácie
Typ rotora | Rozsah rýchlosti | Typ platformy | Typické fn |
---|---|---|---|
Malé rotory | 1000 – 10 000 ot./min. | Mäkké ložisko | 2 – 5 Hz |
Elektromotory | 600 – 3600 ot./min. | Mäkké ložisko | 1 – 3 Hz |
Turbíny | 3000 – 20 000 ot./min. | Mäkké ložisko | 5 – 15 Hz |
Kľukové hriadele | 300 – 2 000 ot./min. | Tvrdé ložisko | 100+ Hz |
Príklady použitia a sprievodca výberom hodnoty
Príklad 1: Vyvažovací stroj elektromotorov
Scenár: Navrhnite vyvažovaciu platformu pre elektromotory do 50 kg, pracujúce pri otáčkach 1500 – 3000 ot./min.
- Hmotnosť rotora: 50 kg (maximálna hmotnosť motora)
- Hmotnosť nástupišťa: 100 kg (2× hmotnosť rotora pre stabilitu)
- Rozsah rýchlosti: 1500 – 3000 ot./min.
- Typ platformy: Mäkké ložisko (lepšia citlivosť)
- Pružiny: 4 pružiny v rohoch
- Tlmenie: Svetlo (ζ = 0,05)
- Maximálna deformácia: 25 mm
- Výsledok: fn ≈ 6,25 Hz, tuhosť pružiny ≈ 5,8 kN/m každá
Príklad 2: Veľký rotor turbíny
Scenár: Vysokorýchlostný rotor turbíny, 200 kg, 10 000 – 20 000 ot./min.
- Hmotnosť rotora: 200 kg
- Hmotnosť nástupišťa: 300 kg (1,5× pre ťažké rotory)
- Rozsah rýchlosti: 10 000 – 20 000 ot./min.
- Typ platformy: Mäkké ložisko
- Pružiny: 6 pružín (šesťhranné pre stabilitu)
- Tlmenie: Mierne (ζ = 0,1)
- Maximálna deformácia: 15 mm (tuhšie pre presnosť)
- Výsledok: fn ≈ 41,7 Hz, potrebné sú veľmi tuhé pružiny
Ako si vybrať hodnoty
Výber hmotnosti plošiny
- Svetelné rotory (< 50 kg): Hmotnosť plošiny = 2-3 × hmotnosť rotora
- Stredné rotory (50 – 200 kg): Hmotnosť plošiny = 1,5 – 2 × hmotnosť rotora
- Ťažké rotory (> 200 kg): Hmotnosť plošiny = 1 – 1,5 × hmotnosť rotora
- Pravidlo: Ťažšia platforma = stabilnejšia, ale menej citlivá
Výber typu platformy
- Mäkké ložisko: Vyberte si kedy:
- Vyžaduje sa široký rozsah rýchlostí
- Vyžaduje sa vysoká citlivosť
- Výskumné/vývojové aplikácie
- Typy variabilných rotorov
- Tvrdé ložisko: Vyberte si kedy:
- Bilancovanie výroby
- Jednorýchlostná prevádzka
- Ťažké rotory
- K dispozícii je minimálny základ
Konfigurácia pružiny
- 3 pružiny (trojuholníkové): Minimálna stabilita, iba ľahké rotory
- 4 pružiny (obdĺžnikové): Najbežnejšie, vhodné pre obdĺžnikové plošiny
- 6 pružín (šesťhranných): Lepšia stabilita pre veľké/ťažké rotory
- 8-12 pružín: Veľmi veľké platformy alebo špeciálne požiadavky
Požiadavky na tlmenie
- Bez tlmenia: Pevné rotory, ďaleko od rezonancie
- Svetlo (ζ = 0,05): Štandardná voľba pre väčšinu aplikácií
- Mierne (ζ = 0,1): Pri prechode rezonanciou
- Ťažké (ζ = 0,2): Flexibilné rotory alebo špeciálne požiadavky
Maximálna deformácia
- 10 – 15 mm: Vysoko presné, malé rotory
- 20 – 30 mm: Štandardné aplikácie
- 30 – 50 mm: Veľké/ťažké rotory
- Pravidlo: Dĺžka voľnej pružiny nesmie presiahnuť 80%
📘 Kalkulačka vyvažovacej platformy
Navrhuje vyvažovaciu platformu pre vyvažovanie rotora v dvoch rovinách. Vypočítava vlastnú frekvenciu platformy, tuhosť pružiny a citlivosť podľa normy ISO 1940-1.
Mäkké ložisko: fn < 0,3 × fmin | Tvrdé ložisko: fn > 3 × fmax
💼 Aplikácie
- Vyvažovanie ventilátora (mäkké): Rotor 45 kg + plošina 35 kg = 80 kg. Rýchlosť: 1480 ot./min. = 24,7 Hz. Požadované fn < 0,3×24,7 = 7,4 Hz. Navrhnuté: fn = 6 Hz. Pružiny: 4 × 22 kN/m. Citlivosť: detekuje nevyváženosť 0,5 g·mm/kg.
- Turbodúchadlo (tvrdé): Rotor 12 kg, 24 000 ot./min = 400 Hz. Požadované fn > 3 × 400 = 1 200 Hz. Veľmi tuhá platforma alebo pevný stojan. Meranie pomocou akcelerometra.
- Rotor čerpadla (mäkký): Rotor 185 kg, 2980 ot./min. Plošina: 95 kg. fn = 4,2 Hz. Priehyb: 8 mm. Tlmenie: mierne (ζ=0,1). Detekuje 2 g·mm/kg (trieda G2,5).
Typy platforiem:
Mäkké ložisko: Nízka fn. Veľká výchylka. Meria relatívne vibrácie rotora. Vhodné pre všetky rýchlosti vrátane premenných.
Tvrdé ložisko: Vysoká fn. Pevná konštrukcia. Meria absolútne vibrácie. Vhodné pre konštantné otáčky, kompaktný dizajn.