Čo je vyváženie rotora? Komplexný sprievodca

Definícia: Základný koncept vyvažovania

Vyvažovanie rotorov je systematický proces zlepšovania rozloženia hmotnosti rotujúceho telesa (rotora) s cieľom zabezpečiť, aby sa efektívna stredová čiara hmotnosti zhodovala s jeho skutočnou geometrickou stredovou čiarou. Keď je rotor nevyvážený, počas otáčania vznikajú odstredivé sily, ktoré vedú k nadmerným vibráciám, hluku, skrátenej životnosti ložísk a potenciálne katastrofickému zlyhaniu. Cieľom vyváženia je minimalizovať tieto sily pridaním alebo odobratím presného množstva hmotnosti na konkrétnych miestach, čím sa znížia vibrácie na prijateľnú úroveň.

Prečo je vyvažovanie kritickou úlohou údržby?

Nevyváženosť je jedným z najbežnejších zdrojov vibrácií v rotačných strojoch. Presné vyváženie nie je len o znižovaní vibrácií; je to kritická údržbárska činnosť, ktorá prináša významné výhody:

• Zvýšená životnosť ložiska: Sily z nevyváženosti sa prenášajú priamo na ložiská. Zníženie týchto síl dramaticky predlžuje životnosť ložísk.
• Zvýšená spoľahlivosť stroja: Nižšie vibrácie znižujú namáhanie všetkých komponentov stroja vrátane tesnení, hriadeľov a konštrukčných podpier, čo vedie k menšiemu počtu porúch.
• Zvýšená bezpečnosť: Vysoká úroveň vibrácií môže spôsobiť poruchu komponentov, čo predstavuje značné bezpečnostné riziko pre personál.
• Znížená hladina hluku: Mechanické vibrácie sú hlavným zdrojom priemyselného hluku. Dobre vyvážený stroj beží oveľa tichšie.
• Nižšia spotreba energie: Energia, ktorá by sa inak premrhala vytváraním vibrácií a tepla, sa premieňa na užitočnú prácu, čím sa zvyšuje účinnosť.

Typy vyvažovania: statické vs. dynamické

Postupy vyvažovania sa kategorizujú podľa typu nevyváženosti, ktorú korigujú. Dva hlavné typy sú statické a dynamické vyvažovanie.

Statické vyváženie (vyvažovanie v jednej rovine)

Statická nevyváženosť nastáva, keď je ťažisko rotora posunuté od jeho osi otáčania. Toto sa často zobrazuje ako jedno „ťažké miesto“. Statické vyváženie to koriguje aplikáciou jediného korekčného závažia o 180° oproti ťažkému miestu. Nazýva sa „statické“, pretože tento typ nevyváženosti možno zistiť, keď je rotor v pokoji (napríklad na valcoch s ostrou hranou). Je vhodné pre úzke rotory v tvare disku, ako sú ventilátory, brúsne kotúče a zotrvačníky, kde je pomer dĺžky k priemeru malý.

Dynamické vyváženie (vyvažovanie v dvoch rovinách)

Dynamická nevyváženosť je zložitejší stav, ktorý zahŕňa statickú nevyváženosť aj nevyváženosť „väzieb“. K nevyváženosti „väzieb“ dochádza, keď sa na opačných koncoch rotora nachádzajú dve rovnaké ťažké miesta, ktoré sú od seba vzdialené o 180°. To vytvára kývavý pohyb alebo moment, ktorý je možné zistiť iba vtedy, keď sa rotor otáča. Dynamické vyváženie je potrebné pre väčšinu rotorov, najmä pre tie, ktorých dĺžka je väčšia ako ich priemer (ako sú kotvy motorov, hriadele a turbíny). Vyžaduje si vykonanie korekcií v najmenej dvoch rôznych rovinách pozdĺž dĺžky rotora, aby sa pôsobilo proti sile aj nevyváženosti „väzieb“.

Postup vyvažovania: Ako sa to robí

Moderné vyvažovanie sa zvyčajne vykonáva pomocou špecializovaného vybavenia a systematického prístupu, často s použitím metódy koeficientu vplyvu:

1. Počiatočný beh: Stroj sa spustí na meranie počiatočnej amplitúdy vibrácií a fázového uhla spôsobeného existujúcou nevyváženosťou. Používa sa snímač vibrácií a tachometer (na fázovú referenciu).
2. Beh so skúšobnou váhou: Známe skúšobné závažie je dočasne pripevnené k rotoru v známej uhlovej polohe v korekčnej rovine.
3. Druhý beh: Stroj sa znova spustí a zmeria sa nová amplitúda a fáza vibrácií. Zmena vibrácií (rozdiel vektorov) je spôsobená výlučne skúšobným závažím.
4. Výpočet: Na základe znalosti vplyvu skúšobného závažia na vibrácie vyvažovací prístroj vypočíta „koeficient vplyvu“. Tento koeficient sa potom použije na určenie presného množstva korekčného závažia a presného uhla, pod ktorým musí byť umiestnené, aby sa vyrovnala pôvodná nevyváženosť.
5. Oprava a overenie: Skúšobné závažie sa odstráni, nainštaluje sa vypočítané trvalé korekčné závažie a vykoná sa záverečná jazda na overenie, či sa vibrácie znížili na prijateľnú úroveň. Pri dvojrovinovom vyvážení sa tento proces opakuje pre druhú rovinu.

Príslušné normy a tolerancie

Prijateľné úrovne vibrácií nie sú ľubovoľné. Sú definované medzinárodnými normami, najmä ISO 21940 séria (ktorá nahradila staršiu normu ISO 1940). Tieto normy definujú „stupne kvality vyváženia“ (napr. G 6,3, G 2,5, G 1,0) pre rôzne triedy strojov. Nižšie číslo G označuje užšiu toleranciu. Tieto stupne sa používajú na výpočet maximálnej prípustnej zvyškovej nevyváženosti pre daný rotor na základe jeho hmotnosti a prevádzkových otáčok, čím sa zabezpečí, že spĺňa prevádzkové požiadavky.

← Späť na hlavný index