Rotor je teleso, ktoré sa otáča okolo určitej osi a je uložené na ložiskových plochách v podperách. Ložiskové plochy rotora prenášajú zaťaženie na podpery prostredníctvom valivých alebo klzných ložísk. Ložiskové plochy sú plochy chobotov alebo plochy, ktoré ich nahrádzajú.
Obr.1 Rotor a odstredivé sily, ktoré naň pôsobia.
V dokonale vyváženom rotore je jeho hmotnosť rozložená symetricky okolo osi otáčania, t. j. ktorýkoľvek prvok rotora možno spojiť s iným prvkom umiestneným symetricky okolo osi otáčania. Vo vyváženom rotore je odstredivá sila pôsobiaca na ktorýkoľvek prvok rotora vyvážená odstredivou silou pôsobiacou na symetrický prvok. Napríklad odstredivé sily F1 a F2, ktoré majú rovnakú veľkosť a opačný smer, pôsobia na prvky 1 a 2 (na obrázku 1 označené zelenou farbou). to platí pre všetky symetrické prvky rotora, a teda celková odstredivá sila pôsobiaca na rotor je rovná 0 a rotor je vyvážený.
Ak je však symetria rotora porušená (asymetrický prvok je na obr. 1 označený červenou farbou), potom na rotor pôsobí nevyvážená odstredivá sila F3, ktorá pri otáčaní mení smer otáčania rotora. Dynamické zaťaženie vyplývajúce z tejto sily sa prenáša na ložiská, čo vedie k zrýchlenému opotrebovaniu.
Okrem toho vplyvom tejto premennej smerovej sily dochádza k cyklickej deformácii podpier a základov, na ktorých je rotor upevnený, t. j. k vibráciám. Na odstránenie nevyváženosti rotora a sprievodných vibrácií sa musia nainštalovať vyvažovacie hmoty, aby sa obnovila symetria rotora.
Vyváženie rotora je operácia na odstránenie nerovnováhy pridaním vyvažovacích hmôt.
Úlohou vyvažovania je nájsť veľkosť a polohu (uhol) jednej alebo viacerých vyvažovacích hmôt.
Typy rotorov a typy nevyváženosti.
Vzhľadom na pevnosť materiálu rotora a veľkosť odstredivých síl, ktoré naň pôsobia, možno rotory rozdeliť na dva druhy - tuhé a pružné.
Tuhé rotory sa pri pracovných režimoch pôsobením odstredivej sily deformujú len nepatrne a vplyv tejto deformácie na výpočty možno zanedbať.
Deformáciu pružných rotorov už nemožno zanedbať. Deformácia pružných rotorov komplikuje riešenie problému vyvažovania a vyžaduje použitie iných matematických modelov v porovnaní s problémom vyvažovania tuhých rotorov.Treba poznamenať, že ten istý rotor sa pri nízkych otáčkach môže správať ako tuhý a pri vysokých otáčkach ako pružný. V nasledujúcom texte sa budeme zaoberať len vyvažovaním tuhých rotorov.
V závislosti od rozloženia nevyvážených hmôt po dĺžke rotora možno rozlišovať dva typy nevyváženosti - statickú a dynamickú (momentovú). Podľa toho sa hovorí o statickom a dynamickom vyvažovaní rotora. Statická nevyváženosť rotora nastáva bez otáčania rotora, t. j. v statike, keď je rotor gravitačne obrátený svojím "ťažným bodom" smerom nadol. Príklad rotora so statickou nevyváženosťou je znázornený na obr. 2
Obr.2 Statická nevyváženosť rotora.
Pôsobením gravitácie sa "ťažký bod" otáča smerom nadol
Dynamická nevyváženosť sa vyskytuje len vtedy, keď sa rotor otáča.
Príklad rotora s dynamickou nerovnováhou je znázornený na obr. 3.
Obr.3 Dynamická nevyváženosť rotora.
Sily Fc1 a Fc2 vytvárajú moment, ktorý má tendenciu vychyľovať rotor z rovnováhy.
V tomto prípade sa nevyvážené rovnaké hmotnosti M1 a M2 nachádzajú v rôznych rovinách - na rôznych miestach po dĺžke rotora. V statickej polohe, t. j. keď sa rotor neotáča, pôsobí na rotor iba gravitácia a hmotnosti sa navzájom vyvažujú. V dynamike, keď sa rotor otáča, začnú na hmotnosti M1 a M2 pôsobiť odstredivé sily Fc1 a Fc2. Tieto sily majú rovnakú veľkosť a opačný smer. Keďže však pôsobia na rôznych miestach po dĺžke hriadeľa a nie sú na rovnakej priamke, tieto sily sa navzájom nevyrovnávajú. Sily Fc1 a Fc2 vytvárajú krútiaci moment pôsobiaci na rotor. Preto sa táto nerovnováha nazýva aj momentová nerovnováha. V súlade s tým pôsobia na polohy ložísk nekompenzované odstredivé sily, ktoré môžu výrazne prekročiť vypočítané hodnoty a znížiť životnosť ložísk.
Keďže tento typ nevyváženosti vzniká len dynamicky počas otáčania rotora, nazýva sa dynamická nevyváženosť. Nemožno ju korigovať v statických podmienkach vyvažovaním "na nožoch" alebo podobnými metódami. Na odstránenie dynamickej nevyváženosti sa musia nainštalovať dve kompenzačné závažia, ktoré vytvárajú moment rovnakej veľkosti a opačného smeru ako moment vznikajúci od hmôt M1 a M2. Kompenzačné závažia nemusia byť nastavené opačne a rovnako veľké ako závažia M1 a M2. Hlavnou vecou je, aby vytvárali moment, ktorý plne kompenzuje moment nevyváženosti.
Hmotnosti M1 a M2 sa vo všeobecnosti nemusia navzájom rovnať, takže vzniká kombinácia statickej a dynamickej nerovnováhy. Je teoreticky dokázané, že pre tuhý rotor sú dve závažia vzdialené od seba po dĺžke rotora potrebné a postačujúce na odstránenie jeho nevyváženosti. Tieto závažia kompenzujú krútiaci moment vyplývajúci z dynamickej nevyváženosti a odstredivú silu vyplývajúcu z asymetrie hmotnosti vzhľadom na os rotora (statická nevyváženosť). Dynamická nevyváženosť je typická pre dlhé rotory, napríklad hriadele, a statická nevyváženosť je charakteristická pre úzke rotory. Ak je však úzky rotor voči osi skosený alebo deformovaný ("osmička"), potom sa dynamická nevyváženosť ťažko odstraňuje. (pozri obr. 4), pretože v tomto prípade je ťažké nainštalovať korekčné závažia, ktoré vytvoria potrebný kompenzačný moment.
Obr.4 Dynamická nevyváženosť úzkeho rotora.
Sily F1 a F2 neležia na tej istej priamke a navzájom sa nekompenzujú.
Vzhľadom na to, že rameno na vytvorenie krútiaceho momentu je kvôli úzkemu rotoru malé, môžu byť potrebné veľké korekčné závažia. To má však za následok aj "indukovanú nerovnováhu" v dôsledku deformácie úzkeho rotora odstredivými silami od korekčných závaží. (Pozri napríklad "Metodické pokyny na vyvažovanie tuhých rotorov (podľa normy ISO 22061-76)". Časť 10. NOSNÝ SYSTÉM ROTORA. )
Je to viditeľné pri úzkych obežných kolesách ventilátorov, v ktorých okrem silovej nerovnováhy pôsobí aj aerodynamická nerovnováha. A treba si uvedomiť, že aerodynamická nevyváženosť, resp. aerodynamická sila je priamo úmerná uhlovej rýchlosti rotora a na jej kompenzáciu sa používa odstredivá sila korekčnej hmoty, ktorá je úmerná štvorcu uhlovej rýchlosti. Preto sa vyvažovací účinok môže uskutočniť len pri určitej vyvažovacej frekvencii. Pri iných frekvenciách otáčania dochádza k dodatočnej chybe.
To isté možno povedať o elektromagnetických silách v elektromotore, ktoré sú tiež úmerné uhlovej rýchlosti. Vyvážením teda nie je možné odstrániť všetky príčiny vibrácií stroja.
Vibrácie mechanizmov.
Vibrácie sú reakciou konštrukcie mechanizmu na účinky cyklickej budiacej sily. Táto sila môže mať rôzny charakter.
Odstredivá sila vyplývajúca z nevyváženého rotora je nekompenzovaná sila pôsobiaca na "ťažký bod". Práve túto silu a ňou spôsobené vibrácie možno eliminovať vyvážením rotora.
Interakčné sily "geometrickej" povahy, ktoré vznikajú v dôsledku výrobných a montážnych chýb vzájomne spolupracujúcich častí. Tieto sily môžu vzniknúť napríklad v dôsledku nezaokrúhlenosti krčkov hriadeľov, chýb v profiloch zubov ozubených kolies, zvlnenia dráh ložísk, nesprávneho nastavenia spájajúcich sa hriadeľov atď. V prípade nekruhovitosti čapov sa os hriadeľa posunie v závislosti od uhla natočenia hriadeľa. Hoci sa tieto vibrácie vyskytujú aj pri otáčkach rotora, je takmer nemožné ich odstrániť vyvážením.
Aerodynamické sily vznikajúce pri otáčaní obežných kolies ventilátorov a iných lopatkových mechanizmov. Hydrodynamické sily vznikajúce pri otáčaní obežných kolies hydraulických čerpadiel, turbín atď.
Elektromagnetické sily vyplývajúce z prevádzky elektrických strojov, napr. asymetrické vinutia rotora, skratované vinutia atď.
Veľkosť kmitania (napr. jeho amplitúda Av) závisí nielen od budiacej sily Fv pôsobiacej na mechanizmus s kruhovou frekvenciou ω, ale aj od tuhosti k mechanizmu, jeho hmotnosti m , ako aj od koeficientu tlmenia C.
Na meranie vibrácií a mechanizmov rovnováhy možno použiť rôzne typy snímačov vrátane:
absolútne snímače vibrácií určené na meranie zrýchlenia vibrácií (akcelerometre) a snímače rýchlosti vibrácií;
snímače relatívnych vibrácií - vírivé alebo kapacitné, určené na meranie posunu vibrácií. V niektorých prípadoch (ak to konštrukcia mechanizmu umožňuje) sa na posúdenie jeho vibračného zaťaženia môžu použiť aj snímače sily. Široko sa používajú najmä na meranie vibračného zaťaženia pevne uložených podpier vyvažovacích strojov.
Vibrácie sú teda reakciou stroja na pôsobenie vonkajších síl. Veľkosť vibrácií závisí nielen od veľkosti sily pôsobiacej na mechanizmus, ale aj od tuhosti konštrukcie mechanizmu. Jedna a tá istá sila môže viesť k rôznym vibráciám. V stroji s tvrdými ložiskami môžu byť ložiská vystavené značným dynamickým zaťaženiam, aj keď sú vibrácie malé. Preto sa pri vyvažovaní strojov s tvrdými ložiskami používajú skôr snímače sily ako snímače vibrácií (vibračné akcelerometre).
Snímače vibrácií sa používajú na mechanizmoch s relatívne poddajnými podperami, keď pôsobenie nevyvážených odstredivých síl vedie k výraznej deformácii podper a vibráciám. Snímače sily sa používajú pri tuhých podperách, keď ani výrazné sily spôsobené nevyváženosťou nevedú k výrazným vibráciám.
Rezonancia je faktorom, ktorý bráni vyváženiu
Už sme spomenuli, že rotory sa delia na pevné a pružné. Tuhosť alebo pružnosť rotora by sa nemala zamieňať s tuhosťou alebo pohyblivosťou podpier (základov), na ktorých je rotor nainštalovaný. Rotor sa považuje za tuhý, ak možno zanedbať jeho deformáciu (ohyb) pôsobením odstredivých síl. Deformácia pružného rotora je pomerne veľká a nemožno ju zanedbať.
V tomto článku sa zaoberáme len vyvažovaním pevných rotorov. Pevný (nedeformovateľný) rotor môže byť zase namontovaný na pevných alebo pohyblivých (poddajných) podperách. Je zrejmé, že aj táto tuhosť/poddajnosť podpier je relatívna, závisí od rýchlosti rotora a veľkosti výsledných odstredivých síl. Podmienenou hranicou je frekvencia vlastných kmitov podpier rotora.
V prípade mechanických systémov sú tvar a frekvencia vlastných kmitov určené hmotnosťou a pružnosťou prvkov mechanického systému. To znamená, že frekvencia vlastných kmitov je vnútornou charakteristikou mechanického systému a nezávisí od vonkajších síl. Ak sú podpery vychýlené z rovnovážneho stavu, majú v dôsledku pružnosti tendenciu vrátiť sa do rovnovážnej polohy. V dôsledku zotrvačnosti masívneho rotora má však tento proces charakter tlmených kmitov. Tieto kmitania sú vlastnými kmitaniami systému rotor - podpera. Ich frekvencia závisí od pomeru hmotnosti rotora a pružnosti podpier.
Keď sa rotor začne otáčať a frekvencia jeho otáčania sa blíži k frekvencii vlastných vibrácií, amplitúda vibrácií sa prudko zvýši, čo môže viesť k deštrukcii konštrukcie.
Dochádza k javu mechanickej rezonancie. V oblasti rezonancie môže zmena otáčok o 100 otáčok za minútu viesť k zvýšeniu vibrácií desiatky krát. Zároveň sa (v oblasti rezonancie) zmení fáza vibrácií o 180°.
Obr. 5 Zmeny amplitúdy a fázy kmitov mechanického systému pri zmene frekvencie vonkajšej sily.
Ak je konštrukcia mechanizmu nevydarená a pracovná frekvencia rotora je blízka frekvencii vlastných vibrácií, potom sa prevádzka mechanizmu stáva nemožnou z dôvodu neprípustne vysokých vibrácií. To nie je možné bežným spôsobom, pretože aj malá zmena otáčok spôsobí drastickú zmenu parametrov vibrácií. Na vyvažovanie v oblasti rezonancie sa používajú špeciálne metódy, ktoré sa v tomto článku neuvažujú.
Je možné určiť frekvenciu vlastných kmitov mechanizmu pri chode naprázdno (pri vypnutí otáčania rotora) alebo rázovou metódou s následnou spektrálnou analýzou odozvy systému na ráz.
V prípade mechanizmov, ktorých pracovná frekvencia otáčania je vyššia ako rezonančná frekvencia, t. j. pracujú v rezonančnom režime, sa podpery považujú za pohyblivé a na meranie sa používajú snímače vibrácií, najmä vibroakcelerometre, merajúce zrýchlenie konštrukčných prvkov. V prípade mechanizmov pracujúcich v predrezonančnom režime sa podpery považujú za tuhé. V tomto prípade sa používajú snímače sily.
Lineárne a nelineárne modely mechanického systému. Nelinearita je faktorom, ktorý bráni vyváženiu
Pri vyvažovaní tuhých rotorov sa na výpočty vyvažovania používajú matematické modely nazývané lineárne modely. Lineárny model znamená, že v takomto modeli je jedna veličina úmerná (lineárna) druhej. Napríklad, ak sa nekompenzovaná hmotnosť na rotore zdvojnásobí, potom sa zdvojnásobí aj hodnota vibrácií. V prípade tuhých rotorov sa môže použiť lineárny model, pretože sa nedeformujú.
V prípade pružných rotorov sa lineárny model už nedá použiť. V prípade pružného rotora, ak sa hmotnosť ťažného bodu počas otáčania zväčší, dôjde k dodatočnej deformácii a okrem hmotnosti sa zväčší aj polomer umiestnenia ťažného bodu. Preto sa v prípade pružného rotora zvýšia vibrácie viac ako dvojnásobne a bežné metódy výpočtu nebudú fungovať.
Taktiež zmena pružnosti podpier pri ich veľkých deformáciách, napríklad keď pri malých deformáciách podpier pracujú niektoré konštrukčné prvky a pri veľkých iné konštrukčné prvky. Preto nie je možné vyvážiť mechanizmy, ktoré nie sú upevnené na základoch, ale napríklad len položené na podlahe. Pri výrazných vibráciách môže sila nerovnováhy odtrhnúť mechanizmus od podlahy, čím sa výrazne zmenia charakteristiky tuhosti systému. Nohy motora musia byť bezpečne upevnené, upevnenie skrutiek musí byť dotiahnuté, hrúbka podložky musí zabezpečiť dostatočnú tuhosť montáže atď. Ak sú ložiská porušené, je možné výrazné vychýlenie hriadeľa a otrasy, čo bude mať za následok aj zlú linearitu a nemožnosť vykonať kvalitné vyváženie.
Vyvažovacie zariadenia a vyvažovacie stroje
Ako bolo uvedené vyššie, vyvažovanie je proces vyrovnávania hlavnej centrálnej osi zotrvačnosti s osou otáčania rotora.
Tento proces možno vykonať dvoma spôsobmi.
Prvá metóda zahŕňa opracovanie chobotov rotora tak, aby os prechádzajúca stredmi chobotov prechádzala prierezom s hlavnou stredovou osou zotrvačnosti rotora. Takáto technika sa v praxi používa len zriedkavo a v tomto článku sa ňou nebudeme podrobne zaoberať.
Druhá (najbežnejšia) metóda zahŕňa premiestnenie, inštaláciu alebo odstránenie korekčných závaží na rotore, ktoré sú umiestnené tak, aby os zotrvačnosti rotora bola čo najbližšie k osi jeho otáčania.
Presun, pridanie alebo odobratie korekčných závaží počas vyvažovania sa môže uskutočniť rôznymi technologickými operáciami vrátane: vŕtania, frézovania, navarovania, zvárania, skrutkovania alebo odskrutkovania, vypaľovania laserom alebo elektrónovým lúčom, elektrolýzy, elektromagnetického navarovania atď.
Proces vyvažovania sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi:
- vyvažovanie zmontovaných rotorov (vo vlastných ložiskách) pomocou vyvažovacích strojov;
- vyvažovanie rotorov na vyvažovacích strojoch. Na vyvažovanie rotorov vo vlastných ložiskách sa zvyčajne používajú špecializované vyvažovacie zariadenia (súpravy), ktoré umožňujú merať vibrácie vyvažovaného rotora pri jeho frekvencii otáčania vo vektorovej forme, t. j. merať amplitúdu aj fázu vibrácií. V súčasnosti sa uvedené zariadenia vyrábajú na základe mikroprocesorovej technológie a (okrem merania a analýzy vibrácií) poskytujú automatický výpočet parametrov korekčných závaží, ktoré by sa mali nainštalovať na rotor, aby sa vyrovnala jeho nevyváženosť.
Medzi tieto zariadenia patria:
- meracia a výpočtová jednotka založená na počítači alebo priemyselnom riadiacom zariadení;
- Dva (alebo viac) snímačov vibrácií;
- Snímač fázového uhla;
- príslušenstvo na montáž snímačov na mieste;
- špecializovaný softvér určený na vykonanie celého cyklu merania parametrov vibrácií rotora v jednej, dvoch alebo viacerých rovinách korekcie.
V súčasnosti sa najčastejšie používajú dva typy vyvažovacích strojov:
- Stroje s mäkkými ložiskami (s mäkkými podperami);
- Stroje s tvrdými ložiskami (s pevnými podperami).
Stroje s mäkkými ložiskami majú relatívne poddajné podpery, napríklad na báze plochých pružín. Frekvencia vlastných vibrácií týchto podpier je zvyčajne 2 až 3-krát nižšia ako frekvencia otáčania vyvažovacieho rotora, ktorý je na nich namontovaný. Pri meraní vibrácií predrezonančných podpier stroja sa zvyčajne používajú snímače vibrácií (akcelerometre, snímače rýchlosti vibrácií atď.).
Predrezonančné vyvažovacie stroje používajú relatívne tuhé podpery, ktorých vlastné frekvencie kmitania by mali byť 2 až 3-krát vyššie ako frekvencia otáčania vyvažovaného rotora. Na meranie vibračného zaťaženia podpier predrezonančného stroja sa zvyčajne používajú snímače sily.
Výhodou predrezonančných vyvažovacích strojov je, že vyvažovanie na nich možno vykonávať pri relatívne nízkych otáčkach rotora (do 400 - 500 ot./min.), čo výrazne zjednodušuje konštrukciu stroja a jeho základov a zvyšuje produktivitu a bezpečnosť vyvažovania.
Vyvažovanie pevných rotorov
Dôležité!
- Vyváženie eliminuje iba vibrácie spôsobené asymetrickým rozložením hmotnosti rotora vzhľadom na jeho os otáčania. Iné typy vibrácií sa vyvažovaním neodstránia!
- Technické mechanizmy, ktorých konštrukcia zabezpečuje absenciu rezonancií pri prevádzkovej frekvencii otáčania, spoľahlivo upevnené na základoch, uložené v prevádzkyschopných ložiskách, podliehajú vyvažovaniu.
- Chybné strojové zariadenie sa musí pred vyvážením opraviť. V opačnom prípade nie je možné vykonať kvalitné vyváženie.
Vyváženie nenahradí opravu!
Hlavnou úlohou vyvažovania je nájsť hmotnosť a umiestnenie kompenzačných závaží, na ktoré pôsobia vyvažovacie odstredivé sily.
Ako bolo uvedené vyššie, v prípade pevných rotorov je vo všeobecnosti potrebné a postačujúce nainštalovať dve kompenzačné závažia. Tým sa odstráni statická aj dynamická nevyváženosť rotora. Všeobecná schéma merania vibrácií počas vyvažovania je nasledovná.
Obr. 6 Výber meracích bodov a umiestnenia závaží (korekčných rovín) pri vyvažovaní v dvoch rovinách
Snímače vibrácií sú nainštalované na ložiskových podperách v bodoch 1 a 2. Na rotor sa pripevní značka otáčok, zvyčajne pomocou reflexnej pásky. Značku otáčok využíva laserový tachometer na určenie otáčok rotora a fázy vibračného signálu.
Obr. 7. Inštalácia snímačov pri vyvažovaní v dvoch rovinách. 1,2 - snímače vibrácií, 3 - značka, 4 - meracia jednotka, 5 - notebook
Vo väčšine prípadov sa dynamické vyvažovanie vykonáva metódou troch štartov. Metóda je založená na tom, že na rotor sa sériovo umiestnia skúšobné závažia známej hmotnosti v rovine 1 a 2 a na základe výsledkov zmien vibračných parametrov sa vypočítajú hmotnosti a umiestnenie vyvažovacích závaží.
Miesto inštalácie závaží sa nazýva korekčná rovina. Zvyčajne sa korekčné roviny vyberajú v oblasti nosných podpier, na ktorých je rotor nainštalovaný.
Pri prvom spustení sa merajú počiatočné vibrácie. Potom sa na rotor bližšie k jednému z ložísk umiestni skúšobné závažie so známou hmotnosťou. Vykoná sa druhé spustenie a zmerajú sa parametre vibrácií, ktoré by sa mali zmeniť v dôsledku inštalácie skúšobného závažia. Potom sa skúšobné závažie z prvej roviny odstráni a nainštaluje sa do druhej roviny. Vykoná sa tretie skúšobné spustenie a zmerajú sa parametre vibrácií. Skúšobné závažie sa odstráni a softvér automaticky vypočíta hmotnosti a uhly inštalácie vyvažovacích závaží.
Účelom inštalácie skúšobných závaží je zistiť, ako systém reaguje na zmeny nevyváženosti. Váhy a umiestnenie skúšobných závaží sú známe, takže softvér môže vypočítať tzv. koeficienty vplyvu, ktoré ukazujú, ako zavedenie známej nerovnováhy ovplyvňuje parametre vibrácií. Koeficienty vplyvu sú charakteristikami samotného mechanického systému a závisia od tuhosti podpier a hmotnosti (zotrvačnosti) systému rotor - podpera.
Pre rovnaký typ mechanizmov s rovnakou konštrukciou budú koeficienty vplyvu blízke. Je možné ich uložiť do pamäte počítača a použiť ich na vyvažovanie mechanizmov rovnakého typu bez skúšobných jázd, čo výrazne zvyšuje produktivitu vyvažovania. Upozorňujeme, že hmotnosť skúšobných závaží by sa mala zvoliť tak, aby sa pri inštalácii skúšobných závaží výrazne zmenili parametre vibrácií. V opačnom prípade sa zvýši chyba výpočtu koeficientov vplyvu a zhorší sa kvalita vyvažovania.
Ako vidíte na obr. 1, odstredivá sila pôsobí v radiálnom smere, t. j. kolmo na os rotora. Preto musia byť snímače vibrácií nainštalované tak, aby os ich citlivosti tiež smerovala v radiálnom smere. Zvyčajne je tuhosť základu v horizontálnom smere menšia, takže vibrácie v horizontálnom smere sú vyššie. Preto by sa na zvýšenie citlivosti mali snímače inštalovať tak, aby os ich citlivosti smerovala aj horizontálne. Hoci v tom nie je zásadný rozdiel. Okrem vibrácií v radiálnom smere sa musia monitorovať aj vibrácie v axiálnom smere, pozdĺž osi otáčania rotora. Tieto vibrácie zvyčajne nie sú spôsobené nevyváženosťou, ale inými príčinami, ktoré súvisia najmä s nesprávnym nastavením a nesúosovosťou hriadeľov spojených cez spojku.
Tieto vibrácie nie je možné odstrániť vyvážením, v takom prípade je potrebné ich vyrovnanie. V praxi majú takéto stroje zvyčajne nevyváženosť rotora aj nesúososť hriadeľa, čo značne sťažuje úlohu eliminovať vibrácie. V takýchto prípadoch je potrebné stroj najprv vycentrovať a potom vyvážiť. (Hoci pri silnej momentovej nevyváženosti dochádza k vibráciám aj v axiálnom smere v dôsledku "krútenia" základovej konštrukcie).
Príklady lavičiek na vyvažovanie malých rotorov sme rozoberali v našich ďalších článkoch:
Balančný stojan s mäkkou oporou.
Vyvažovanie rotorov elektromotorov.
Jednoduché, ale účinné vyvažovacie stojany
Kritériá hodnotenia kvality vyvažovacích mechanizmov.
Kvalitu vyvažovania rotorov (mechanizmov) možno hodnotiť dvoma spôsobmi. Prvý spôsob zahŕňa porovnanie veľkosti zvyškovej nevyváženosti zistenej počas procesu vyvažovania s toleranciou zvyškovej nevyváženosti. Tieto tolerancie pre rôzne triedy rotorov sú špecifikované v norme ISO 1940-1-2007. Časť 1. Definícia prípustnej nevyváženosti.
Dodržanie stanovených tolerancií však nemôže plne zaručiť prevádzkovú spoľahlivosť mechanizmu spojenú s dosiahnutím minimálnej úrovne jeho vibrácií. Vysvetľuje sa to tým, že veľkosť vibrácií mechanizmu nie je určená len veľkosťou sily spojenej so zvyškovou nevyváženosťou jeho rotora, ale závisí aj od niekoľkých ďalších parametrov vrátane: tuhosti k konštrukčných prvkov mechanizmu, jeho hmotnosti m, koeficientu tlmenia, ako aj frekvencie otáčania. Preto sa na odhad dynamických vlastností mechanizmu (vrátane kvality jeho vyváženia) v mnohých prípadoch odporúča odhadnúť úroveň zvyškových vibrácií mechanizmu, ktorá je upravená viacerými normami.
Najbežnejšou normou, ktorá upravuje prípustné úrovne vibrácií mechanizmov, je norma ISO 10816-3-2002. Pomocou nej je možné stanoviť tolerancie pre akýkoľvek typ strojov s prihliadnutím na výkon ich elektrického pohonu.
Okrem tejto univerzálnej normy existuje množstvo špecializovaných noriem vyvinutých pre konkrétne typy strojov. Napríklad 31350-2007 , ISO 7919-1-2002 atď.
ISO 1940-1-2007. "Vibrácie. Požiadavky na kvalitu vyvažovania pevných rotorov. Časť 1. Určenie prípustnej nevyváženosti".
Časť 3: Priemyselné stroje s menovitým výkonom nad 15 kW a menovitými rýchlosťami od 120 ot/min do 15 000 ot/min pri meraní in situ."
ISO 14694:2003 "Priemyselné ventilátory - Špecifikácie kvality vyváženia a úrovne vibrácií",
ISO 7919-1-2002 "Vibrácie strojov bez vratného pohybu. Merania na rotujúcich hriadeľoch a kritériá hodnotenia. Všeobecné pokyny."