Pochopenie excentricity rotora
Definícia: Čo je to excentricita rotora?
Excentricita rotora (tiež nazývaný výstrednosť alebo geometrické hádzanie) je stav, keď geometrický stred rotor alebo komponent rotora sa nezhoduje s osou otáčania (stredová čiara definovaná nosnými ložiskami). Toto odsadenie vytvára situáciu, keď aj keď je hmotnosť dokonale vyvážená, vonkajší povrch rotora sa pohybuje “mimo stredu”, čo spôsobuje, že ťažisko sa pri otáčaní rotora otáča okolo osi otáčania, čím vzniká vibrácie identické s hmotnosťou nevyváženosť.
Excentricita je obzvlášť častá v elektromotoroch (z dôvodu odsadenia rotora od otvoru), čerpadlách a ventilátoroch (z dôvodu odsadenia montáže obežného kolesa) a akýchkoľvek zostavených rotorov, kde môže stohovanie výrobných tolerancií spôsobiť geometrické hádzanie. Je to významný problém v presných strojoch, kde je udržiavanie presnej sústrednosti kritické.
Typy excentricity rotora
1. Statická excentricita (paralelný posun)
- Popis: V súčasnosti sa nachádza na území Slovenskej republiky: Stred rotora je posunutý od osi otáčania, ale rovnobežne s ňou
- Geometria: Konštantné radiálne posunutie pozdĺž dĺžky rotora
- Účinok: Vytvára hmotnostnú nevyváženosť (geometrický stred ≠ rotačný stred)
- Bežné v: Jednokotúčové komponenty ako obežné kolesá, remenice
- Oprava: Často opraviteľné vyvažovanie alebo opätovná montáž
2. Dynamická excentricita (uhlové odchýlenie)
- Popis: V súčasnosti sa nachádza na území Slovenskej republiky: Stredová čiara rotora v uhle k osi otáčania
- Geometria: Hádenie sa mení pozdĺž dĺžky rotora
- Účinok: Vytvára nevyváženosť páru a variabilný hádzavý výkon
- Bežné v: Dlhé rotory s viacerými montážnymi fázami
- Oprava: Vyžaduje sa opätovné nastavenie alebo špecializované vyváženie
3. Zložená excentricita
- Kombinácia rovnobežného a uhlového odsadenia
- Najbežnejšia podmienka v reálnom svete
- Komplexný vzor hádzania
- Vyžaduje si dôkladnú analýzu na odlíšenie od iných problémov
Bežné príčiny
Výrobné tolerancie
- Hádenie vŕtania: Vnútorný priemer ložiska nie je súosový s vonkajším priemerom
- Hádenie hriadeľa: Nepresnosti obrábania v čapoch hriadeľa
- Zloženie: Viaceré komponenty zostavené s akumuláciou tolerancií
- Variácie obsadenia: Posun jadra v odliatkoch spôsobujúci zmenu hrúbky steny
Chyby pri montáži
- Montáž mimo stredu: Obežné koleso alebo rotor nie sú vycentrované na hriadeli
- Natiahnutá inštalácia: Súčiastka naklonená počas lisovania
- Problémy s perom/drážkou: Inštalácia nadrozmernej drážky pre kľúč alebo excentrického kľúča
- Problémy s tepelným prispôsobením: Zostava s tepelným alebo rozpínacím uložením vytvárajúca odsadenie
Prevádzkové príčiny
- Opotrebovanie ložiska: Nadmerné výpredaj umožňuje hriadeľu pohyb mimo stredu
- Ohýbanie hriadeľa: Trvalý alebo tepelný oblúk vytvárajúci efektívnu excentricitu
- Plastická deformácia: Preťaženie spôsobujúce trvalú deformáciu hriadeľa alebo komponentu
- Voľnosť: Súčiastka sa uvoľnila a posunula svoju polohu
Účinky a príznaky
Príznaky vibrácií
- 1× Synchrónne vibrácie: Primárny príznak, javí sa identicky ako pri nerovnováhe hmotnosti
- Vysoká Hádzanie: Merateľné radiálne hádzanie aj pri nízkych rýchlostiach valcovania
- Konštantná fáza: Na rozdiel od niektorých iných porúch je fáza zvyčajne stabilná
- Odozva na druhú rýchlosť: Vibrácie sa zvyšujú s rýchlosťou², podobne ako nevyváženosť
Elektrické efekty (elektromotory/generátory)
- Zmena vzduchovej medzery: Excentrický rotor vytvára nerovnomernú vzduchovú medzeru
- Magnetická nevyváženosť ťahu (UMP): Asymetrické magnetické sily
- Aktuálne výkyvy: Rôzna reluktancia ovplyvňuje odber prúdu
- Prehriatie: Lokalizované vykurovanie s minimálnou vzduchovou medzerou
- Elektromagnetický šum: 2× vibrácie a šum sieťovej frekvencie
Mechanické namáhanie
- Zvýšené zaťaženie ložísk v dôsledku nevyvážených síl
- Cyklické ohybové napätie v hriadeli
- Znížené medzery v miestach s minimálnou medzerou
- Potenciál trenia pri malých vzdialenostiach
Diagnostika a diferenciácia
Excentricita vs. hmotnostná nevyváženosť
| Funkcia | Nevyváženosť hmoty | Excentricita |
|---|---|---|
| Frekvencia vibrácií | 1× rýchlosť behu | 1× rýchlosť behu |
| Pomalý dobeh kotúľania | Minimálne | Vysoká (úmerná excentricite) |
| Reakcia na vyvažovanie | Znížené vibrácie | Obmedzené vylepšenie (pridáva nevyváženosť hmoty na kompenzáciu) |
| Elektrické efekty | Žiadne | Zmena vzduchovej medzery, UMP (v motoroch/generátoroch) |
| Oprava | Pridajte vyvažovacie závažia | Znovu namontujte komponent, vymeňte ho, ak je výrobná chyba |
Diagnostické testy
Meranie hádzania
- Zmerajte radiálne hádzanie pomocou úchylkomeru alebo bezdotykovej sondy
- Pomaly otáčajte hriadeľom (< 100 ot./min.)
- Vysoké hádzanie (zvyčajne > 0,05 mm alebo 2 mil) naznačuje excentricitu alebo ohnutý hriadeľ
- Hádenie prítomné aj pri neotáčaní potvrdzuje geometrický problém
Test vyváženej reakcie
- Pokúste sa vyvážiť s skúšobné závažia
- Excentricita obmedzuje dosiahnuteľnú kvalitu vyváženia
- Môže dosiahnuť prijateľné vibrácie, ale sú potrebné vysoké korekčné závažia
- Závažia “naháňajú” geometrický posun namiesto toho, aby korigovali rozloženie hmotnosti
Metódy korekcie
Mechanická korekcia
- Znovu namontovať komponent: Odstráňte a znova nasaďte s lepšou súosovosťou
- Povrchy stroja: Prevŕtajte ložiskové uloženie alebo opracujte hriadeľ na zlepšenie hádzavosti
- Vymeniť komponent: V prípade výrobnej chyby môže byť jedinou možnosťou výmena
- Nastavenie podložky: Pri zmontovaných komponentoch upravte polohu
Vyrovnávacia kompenzácia
- Pridajte vyvažovacie závažia na vytvorenie protiľahlej nerovnováhy
- Znižuje vibrácie, ale nerieši geometrické problémy
- Prijateľné, ak je excentricita v rámci tolerancie a vibrácie sú dostatočne znížené
- Zdokumentované obmedzenia pre presné aplikácie
Pre elektromotory/generátory
- Premiestnite rotor, aby ste minimalizovali odchýlky vzduchovej medzery
- V závažných prípadoch je potrebné prevŕtanie statora alebo jeho výmena
- Elektromagnetická kompenzácia je niekedy možná s pokročilým ovládaním
Excentricita rotora je geometrická nedokonalosť, ktorá vytvára dynamické následky podobné nevyváženosti hmoty, ale s odlišnými diagnostickými znakmi. Rozpoznanie excentricity prostredníctvom merania hádzania a pochopenie jej obmedzení pri vyvažovaní umožňuje správne nápravné opatrenia – mechanickú korekciu, keď je to možné, alebo akceptáciu s kompenzáciou vyváženia, keď je geometrická úprava nepraktická.
Kategórie:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 