Pochopenie vyvažovacieho stroja
A vyvažovací stroj (tiež nazývaný dielenský vyvažovač) je špecializovaný prístroj, ktorý meria nevyváženosť v rotor po tom, čo bol rotor vyňatý z pôvodného stroja. Otáča rotorom v kalibrovanom zavesení a meria výslednú vibrácie alebo sily a na základe týchto meraní vypočíta veľkosť a uhlovú polohu nevyváženosti v každom korekčná rovina — vďaka čomu môže obsluha vŕtať, brúsiť alebo pridávať závažie presne tam, kde je to potrebné. Vyvažovacie stroje sú základom výroby rotorov a vysoko presných opravárenských prác, pri ktorých musí byť súčiastka certifikovaná ako vyvážená, než sa opäť uvedie do prevádzky.
1. Definícia: Čo je to vyvažovací stroj?
V podstate je vyvažovacia stroj riadený experiment v odstredivá sila. Keď sa otáča nevyvážený rotor, jeho ťažisko vyvoláva rotačnú silu úmernú excentricite zostatkového hmotnosti a druhej mocnine otáčok. Stroj otáča rotorom konštantnou, známou rýchlosťou, sníma silu alebo pohyb, ktorý toto ťažisko vytvára raz za otáčku, a vypočíta z toho množstvo korekčnej hmoty a uhol, pod ktorým ju treba aplikovať. Keďže je rotor upevnený na vlastných presných podperách stroja a nie na jeho pracovných ložiskách, meranie izoluje rotor ako komponent – bez vplyvov spojky, základov a montáže.
Práve vďaka tomuto zameraniu na jednotlivé komponenty dosahuje vyvažovanie v dielni tak presné výsledky. Nové obežné koleso turbíny, čerpadlo obežné koleso, kotva elektromotora alebo vreteno obrábacieho stroja sa zvyčajne vyvažuje na stroji podľa prísnych požiadaviek trieda kvality vyváženia pred montážou, čím sa dosiahne čistý a opakovateľný východiskový bod, ktorý samotná korekcia na mieste nemôže zaručiť.
2. Kľúčové komponenty vyvažovacieho stroja
Typická horizontálna vyvažovacia stroj sa skladá z malého počtu jasne definovaných subsystémov, z ktorých každý prispieva k presnosti merania:
- Bed / base: pevný, ťažký podstavec, ktorý zaisťuje stabilitu a zabraňuje tomu, aby vonkajšie vibrácie podlahy ovplyvňovali namerané hodnoty. Hmotnosť a tuhosť v tomto prípade priamo určujú najmenšiu nevyváženosť, ktorú je stroj schopný zistiť.
- Zavesovací systém (podstavce): dve opory — niekedy nazývané ložiskové podstavce — ktoré nesú čapy rotora. Sú zámerne tuhé v jednom smere a poddajné v smere merania, takže rotor sa môže voľne pohybovať len tam, kde ho senzory dokážu snímať.
- Senzory: snímače namontované na zavesení — zvyčajne akcelerometre, prevodníky rýchlostialebo sily – ktoré premieňajú reakciu na nerovnováhu na elektrický signál.
- Systém pohonu: elektromotor s remeňovým, koncovým alebo pneumatickým pohonom, ktorý rotor roztočí na konštantnú, regulovanú vyvažovaciu rýchlosť.
- Snímač rotačnej polohy: zvyčajne fotoelektrický senzor snímači pás reflexná páskaalebo snímač priblíženia na drážke. Jeho impulz, ktorý sa vyskytuje raz za otáčku – rovnakú úlohu ako tachometer zohráva úlohu v terénnej práci — stanovuje fáza uhol, pričom sa stroju oznamuje kde miesto, kde sa nachádza ťažisko.
- Prístrojové vybavenie: mikroprocesorová konzola, ktorá filtruje signály zo senzorov pri jazde a aplikuje koeficienty vplyvua zobrazuje hodnotu a uhol nevyváženosti pre každú rovinu.
3. Stroje s tvrdými ložiskami vs. stroje s mäkkými ložiskami
Vyvažovacie stroje sa klasifikujú podľa toho, ako sa ich zavesenie správa v závislosti od vyvažovacej rýchlosti – a toto rozlíšenie určuje, ako sa kalibrujú a čo merajú.
a) Vyvažovací stroj s tvrdými ložiskami
Odpruženie je veľmi tuhé a stroj meria sila vznikajúca v dôsledku nevyváženosti. Vlastná frekvencia systému rotor-zavesenie je v poriadku above vyvažovacej rýchlosti, takže rotor sa otáča pri oveľa nižších otáčkach rezonancia a hodnota je stabilná. Rozhodujúcou výhodou je permanentná kalibrácia: Akonáhle obsluha zadá rozmery rotora a polohy ložísk, stroj priamo zmeria skutočnú nevyváženosť bez nutnosti skúšobného chodu pri každom novom diele. Vďaka tejto rýchlosti a univerzálnosti sú stroje na vyvažovanie s pevnými ložiskami štandardnou voľbou v moderných priemyselných vyvažovacích dielňach.
b) Vyvažovací stroj s mäkkými ložiskami
Zavesenie je veľmi pružné a stroj má rozmery výtlak (vibrácie). V tomto prípade je vlastná frekvencia systému vhodná pod vyvažovacej otáčke, takže rotor beží nad rezonančnou frekvenciou. Tieto stroje sú mimoriadne citlivé – vhodné pre veľmi malé alebo ľahké rotory –, vyžadujú však kalibračný beh so známou skúšobná hmotnosť pre každý typ rotora, pretože vzťah medzi zdvihovým objemom a nevyváženosťou závisí od konkrétneho rotora a nastavenia. Výhodou je citlivosť, nevýhodou je čas potrebný na nastavenie.
4. Vyvažovacia stroj vs. vyvažovanie v teréne
Vyvažovanie kolies a vyvažovanie poľa odpovedať na dve rôzne otázky, a dobre vedený program spoľahlivosti využíva obidve.
- Vyvažovacia stroj (vyvažovanie v dielni): Rotor sa demontuje a vyvažuje ako samostatný komponent. Tým sa dosahuje veľmi vysoká presnosť, čo je ideálne pre nové alebo repasované rotory, pričom sa tým zaručuje, že samotný diel spĺňa prísne tolerančné požiadavky ešte predtým, ako sa začne používať.
- Vyvažovanie v teréne: Rotor je vyvážený v stave, keď je namontovaný vo vlastných ložiskách a za vlastných prevádzkových podmienok. Tým sa vyváži celý rotor assembly — vrátane kľúčov, spojok, nábojov ventilátorov a prevádzkových účinkov — a odstraňuje nevyváženosť na strojoch, ktoré sú už v prevádzke, bez nutnosti rozsiahlej demontáže.
Tieto dva procesy sa navzájom dopĺňajú. Rotor sa zvyčajne vyvažuje v dielni pri výrobe alebo oprave a následne sa podrobí záverečnému vyváženie v teréne na zachytenie vplyvov montáže a prevádzky. Pri zmontovanom stroji sa na tento terénny krok vôbec nevyžaduje špecializované zariadenie: postačí prenosný dvojkanálový analyzátor, ako je napríklad Balanset-1A meria 1× amplitúdu a fázu v ložiskách stroja, vypočíta koeficienty vplyvu a overí konečné zostatková nevyváženosť v porovnaní s vybranou triedou ISO – v podstate ide o rovnaké meranie, aké vykonáva vyvažovačka v servise, avšak na rotore počas jeho skutočnej prevádzky.
5. Normy a prijatie
Nerovnováha, ktorú stroj zaznamená, sa posudzuje vo vzťahu k akceptovateľnej hranici stanovenej na základe ISO 21940-11 (moderný nástupca už dlho známej normy ISO 1940-1), ktorá definuje vyváženosť kvalitatívnych tried — G6.3, G2.5, G1.0 a podobne — ktoré stanovujú prípustnú zostatkovú nevyváženosť pre danú hmotnosť rotora a prevádzkovú rýchlosť. Samotné stroje sú opísané a vyhodnotené v časti ISO 21940-21, v ktorom sa popisuje, ako sa overuje presnosť vyvažovacieho stroja a minimálna dosiahnuteľná zostatková nevyváženosť. Prepočet stupňa na prípustnú hodnotu v gramoch na milimeter a jej rozdelenie medzi dve roviny je s Kalkulačka zostatkovej nevyváženosti (ISO 21940-11), while the Kalkulačka citlivosti vyvažovacieho stroja pomáha potvrdiť, že stroj je skutočne schopný vyrovnať sa s nevyváženosťou, ktorú vyžaduje strmý svah.
