Uravnoteženje rotorja: statična in dinamična neuravnoteženost, resonanca in praktični postopek
Ta priročnik pojasnjuje uravnoteženje rotorja za togi rotorji: kaj pomeni "neuravnoteženost", kako se razlikujeta statična in dinamična neuravnoteženost, zakaj lahko resonanca in nelinearnost preprečita kakovosten rezultat in kako se uravnoteženje običajno izvaja v eni ali dveh korekcijskih ravninah.
Vsebina
- Kaj je rotor in kaj uravnoteževanje popravi?
- Vrste rotorjev in vrste neuravnoteženosti
- Vibracije mehanizmov: kaj lahko in česa ne more odpraviti uravnoteženje
- Resonanca: dejavnik, ki preprečuje uravnoteženje
- Linearni v primerjavi z nelinearnimi modeli: kdaj izračuni prenehajo delovati
- Balansirne naprave in balansirni stroji
- Uravnoteženje togih rotorjev (praktične opombe)
- Kako se izvaja dinamično uravnoteženje (metoda treh zagonov)
- Merila za ocenjevanje kakovosti uravnoteženja
- Standardi in reference
- POGOSTA VPRAŠANJA
Kaj je rotor in kaj uravnoteževanje popravi?
Rotor je telo, ki se vrti okoli neke osi in ga držijo ležajne površine v nosilcih. Ležajne površine rotorja prenašajo obremenitve na nosilce prek kotalnih ali drsnih ležajev. Ležajne površine so površine stebričkov ali površine, ki jih nadomeščajo.
V popolnoma uravnoteženem rotorju je njegova masa simetrično porazdeljena glede na os vrtenja, tj. kateri koli element rotorja se lahko ujema z drugim elementom, ki se nahaja simetrično glede na os vrtenja. V uravnoteženem rotorju je centrifugalna sila, ki deluje na kateri koli element rotorja, uravnotežena s centrifugalno silo, ki deluje na simetrični element. Na primer, centrifugalni sili F1 in F2, ki sta enake velikosti in nasprotne smeri, delujeta na elementa 1 in 2 (označena z zeleno na sliki 1). To velja za vse simetrične elemente rotorja, zato je skupna centrifugalna sila, ki deluje na rotor, enaka 0 in rotor je uravnotežen.
But if the symmetry of the rotor is broken (asymmetrical element is marked by red color on Fig. 1), then unbalanced centrifugal force F3 acts on the rotor. When rotating, this force changes direction with rotation of the rotor. The dynamic load resulting from this force is transmitted to the bearings, resulting in accelerated wear and tear.
In addition, under the influence of this variable-direction force there is a cyclic deformation of supports and foundation, on which the rotor is fixed, i.e. there is vibration. In order to eliminate rotor imbalance and the accompanying vibration, balancing masses must be installed to restore symmetry to the rotor.
Uravnoteženje rotorja je postopek za odpravo neuravnoteženosti z dodajanjem uravnotežnih mas.
Naloga uravnoteženja je poiskati velikost in položaj (kot) ene ali več korekcijskih mas.
Vrste rotorjev in vrste neuravnoteženosti
Glede na trdnost materiala rotorja in velikost centrifugalnih sil, ki delujejo nanj, lahko rotorje razdelimo na dve vrsti - toge rotorje in fleksibilne rotorje.
Togi rotorji se pod vplivom centrifugalne sile pri delovnih načinih deformirajo neznatno in vpliv te deformacije pri izračunih lahko zanemarimo.
Deformacije fleksibilnih rotorjev ni več mogoče zanemariti. Deformacija fleksibilnih rotorjev otežuje rešitev problema uravnoteženja in zahteva uporabo drugih matematičnih modelov v primerjavi s problemom uravnoteženja togih rotorjev. Treba je opozoriti, da se isti rotor pri nizkih hitrostih lahko obnaša kot tog, pri visokih hitrostih pa kot fleksibilen. V nadaljevanju bomo obravnavali le uravnoteženje togih rotorjev.
Glede na porazdelitev neuravnoteženih mas vzdolž dolžine rotorja lahko ločimo dve vrsti neuravnoteženosti - statično in dinamično (momentno). Skladno s tem govorimo o statičnem in dinamičnem uravnoteženju rotorja. Statična neuravnoteženost rotorja se pojavi brez vrtenja rotorja, tj. v statiki, ko se rotor zaradi gravitacije obrne s svojo "težko točko" navzdol. Primer rotorja s statično neuravnoteženostjo je prikazan na sliki 2.
Dinamično neravnovesje se pojavi le, ko se rotor vrti.
Primer rotorja z dinamično neuravnoteženostjo je prikazan na sliki 3.
V tem primeru sta neuravnoteženi enaki masi M1 in M2 v različnih ravninah - na različnih mestih vzdolž dolžine rotorja. V statičnem položaju, tj. ko se rotor ne vrti, na rotor deluje samo gravitacija, mase pa se medsebojno uravnotežijo. V dinamičnem položaju, ko se rotor vrti, na mase M1 in M2 začneta delovati centrifugalni sili Fc1 in Fc2. Ti sili sta enake velikosti in nasprotne smeri. Ker pa delujeta na različnih mestih vzdolž gredi in nista na isti premici, se ti sili medsebojno ne kompenzirata. Sili Fc1 in Fc2 ustvarjata navor, ki deluje na rotor. Zato se ta neuravnoteženost imenuje tudi momentna neuravnoteženost. V skladu s tem na položaje ležajev delujejo nekompenzirane centrifugalne sile, ki lahko močno presežejo izračunane vrednosti in skrajšajo življenjsko dobo ležajev.
Ker se ta vrsta neuravnoteženosti pojavlja le dinamično med vrtenjem rotorja, se imenuje dinamična neuravnoteženost. V statičnih pogojih je ni mogoče popraviti z uravnoteženjem "na nožih" ali podobnimi metodami. Za odpravo dinamične neuravnoteženosti je treba namestiti dve kompenzacijski uteži, ki ustvarjata moment, ki je po velikosti enak in po smeri nasproten momentu, ki izhaja iz mas M1 in M2. Kompenzacijskih mas ni treba nastaviti nasproti in po velikosti enakim masam M1 in M2. Glavno je, da ustvarjata moment, ki v celoti kompenzira moment neuravnoteženosti.
Na splošno mase M1 in M2 morda nista enaki, zato bo prišlo do kombinacije statičnega in dinamičnega neuravnoteženosti. Teoretično je dokazano, da sta za tog rotor dve uteži, razporejeni vzdolž dolžine rotorja, potrebni in zadostni za odpravo njegove neuravnoteženosti. Te uteži bodo kompenzirale tako navor, ki nastane zaradi dinamične neuravnoteženosti, kot tudi centrifugalno silo, ki nastane zaradi asimetrije mase glede na os rotorja (statična neuravnoteženost). Dinamična neuravnoteženost je običajno značilna za dolge rotorje, kot so gredi, statična neuravnoteženost pa za ozke rotorje. Če pa je ozek rotor poševno glede na os ali deformiran ("osmica"), bo dinamično neuravnoteženost težko odpraviti (glej sliko 4), ker je v tem primeru težko namestiti korekcijske uteži, ki ustvarjajo potreben kompenzacijski moment.
Sili F1 in F2 ne ležita na isti premici in se ne kompenzirata.
Ker je ročica za ustvarjanje navora zaradi ozkega rotorja majhna, so lahko potrebne velike korekcijske uteži. Vendar pa to povzroči tudi "inducirano neravnovesje" zaradi deformacije ozkega rotorja zaradi centrifugalnih sil, ki jih povzročajo korekcijske uteži. (Glej na primer "Metodološka navodila za uravnoteženje togih rotorjev (po ISO 22061-76)". Oddelek 10. SISTEM NOSILCEV ROTORJA.)
To je opazno pri ozkih rotorjih ventilatorjev, pri katerih poleg neravnovesja sile deluje tudi aerodinamično neravnovesje. Razumeti je treba, da je aerodinamično neravnovesje oziroma aerodinamična sila neposredno sorazmerna s kotno hitrostjo rotorja, za njeno izravnavo pa se uporablja centrifugalna sila korekcijske mase, ki je sorazmerna s kvadratom kotne hitrosti. Zato se učinek uravnoteženja lahko pojavi le pri določeni frekvenci uravnoteženja. Pri drugih frekvencah vrtenja se pojavi dodatna napaka.
Enako lahko rečemo za elektromagnetne sile v elektromotorju, ki so prav tako sorazmerne s kotno hitrostjo. Zato z uravnoteženjem ni mogoče odpraviti vseh vzrokov vibracij v stroju.
Vibracije mehanizmov
Vibracije so reakcija konstrukcije mehanizma na učinke ciklične vzbujevalne sile. Ta sila je lahko različne narave.
Centrifugalna sila, ki nastane zaradi neuravnoteženega rotorja, je nekompenzirana sila, ki deluje na "težko točko". Prav to silo in vibracije, ki jih povzroča, je mogoče odpraviti z uravnoteženjem rotorja.
Interakcijske sile "geometrijske" narave, ki izhajajo iz proizvodnih in montažnih napak ujemajočih se delov. Te sile lahko na primer nastanejo zaradi neokroglosti vratov gredi, napak v profilih zob zobnikov, valovitosti tekalnih stez ležajev, neusklajenosti ujemajočih se gredi itd. V primeru neokroglosti ležajnih čepov se os gredi premika glede na kot vrtenja gredi. Čeprav se te vibracije pojavljajo tudi pri hitrosti rotorja, jih je skoraj nemogoče odpraviti z uravnoteženjem.
Aerodinamične sile, ki nastanejo zaradi vrtenja rotorjev ventilatorjev in drugih mehanizmov z lopaticami. Hidrodinamične sile, ki so posledica vrtenja rotorjev hidravličnih črpalk, turbin itd.
Elektromagnetne sile, ki so posledica delovanja električnih strojev, npr. asimetričnih rotorskih navitij, kratkega stika navitij itd.
Velikost nihanja (npr. njegova amplituda Av) ni odvisna le od vzbujalne sile Fv, ki deluje na mehanizem s krožno frekvenco ω, temveč tudi od togosti k mehanizma, njegove mase m in koeficienta dušenja C.
Za merjenje vibracij in balansiranje mehanizmov se lahko uporabljajo različne vrste senzorjev, vključno z:
- absolutni senzorji vibracij, namenjeni merjenju pospeška vibracij (akcelerometri), in senzorji hitrosti vibracij;
- senzorji relativnih vibracij - vrtinčnotokovski ali kapacitivni senzorji, zasnovani za merjenje vibracijskega premika;
- V nekaterih primerih (kadar zasnova mehanizma to omogoča) se lahko za oceno njegove vibracijske obremenitve uporabijo tudi senzorji sile; zlasti se pogosto uporabljajo za merjenje vibracijske obremenitve trdno uležajenih nosilcev strojev za uravnoteženje.
Vibracije so torej odziv stroja na delovanje zunanjih sil. Velikost vibracij ni odvisna le od velikosti sile, ki deluje na mehanizem, temveč tudi od togosti konstrukcije mehanizma. Ena in ista sila lahko povzroči različne vibracije. V stroju s trdimi ležaji so lahko ležaji, tudi če so vibracije majhne, izpostavljeni velikim dinamičnim obremenitvam. Zato se pri uravnoteženju strojev s trdimi ležaji uporabljajo senzorji sile in ne vibracij (vibracijski merilniki pospeška).
Senzorji vibracij se uporabljajo na mehanizmih z razmeroma prožnimi nosilci, kadar delovanje neuravnoteženih centrifugalnih sil povzroči opazno deformacijo nosilcev in vibracije. Senzorji sile se uporabljajo pri togih nosilcih, ko tudi znatne sile zaradi neuravnoteženosti ne povzročajo znatnih vibracij.
Resonanca je dejavnik, ki preprečuje uravnoteženje
Prej smo omenili, da se rotorji delijo na toge in prožne. Togosti ali prožnosti rotorja ne smemo zamenjevati s togostjo ali gibljivostjo podpor (temelja), na katerih je rotor nameščen. Rotor velja za tog, kadar lahko zanemarimo njegovo deformacijo (upogibanje) pod vplivom centrifugalnih sil. Deformacija prožnega rotorja je razmeroma velika in je ni mogoče zanemariti.
V tem članku obravnavamo samo uravnoteženje togih rotorjev. Togi (nedeformabilni) rotor je lahko nameščen na toge ali gibljive (upogljive) podpore. Jasno je, da je tudi ta togost/premičnost nosilcev relativna, odvisna od hitrosti rotorja in velikosti posledičnih centrifugalnih sil. Pogojna meja je frekvenca lastnih vibracij nosilcev rotorja.
Pri mehanskih sistemih sta oblika in frekvenca lastnih vibracij odvisni od mase in elastičnosti elementov mehanskega sistema. To pomeni, da je frekvenca lastnih vibracij notranja značilnost mehanskega sistema in ni odvisna od zunanjih sil. Če so nosilci zaradi elastičnosti odmaknjeni iz ravnovesja, se ponavadi vrnejo v položaj ravnovesja. Toda zaradi vztrajnosti masivnega rotorja ima ta proces naravo dušenih nihanj. Te vibracije so lastne vibracije sistema rotorja in podpore. Njihova frekvenca je odvisna od razmerja med maso rotorja in elastičnostjo nosilcev.
Ko se rotor začne vrteti in se frekvenca njegovega vrtenja približa frekvenci lastnih vibracij, se amplituda vibracij močno poveča, kar lahko privede do porušitve konstrukcije.
Pojavi se pojav mehanske resonance. Na območju resonance lahko sprememba hitrosti vrtenja za 100 vrtljajev na minuto povzroči desetkratno povečanje vibracij. Hkrati se (na območju resonance) faza vibracij spremeni za 180°.
Če je zasnova mehanizma neuspešna in je delovna frekvenca rotorja blizu frekvence lastnih vibracij, je delovanje mehanizma zaradi nedopustno visokih vibracij nemogoče. To ni mogoče na običajen način, saj že majhna sprememba hitrosti povzroči drastično spremembo parametrov vibracij. Za uravnoteženje na področju resonance se uporabljajo posebne metode, ki v tem članku niso obravnavane.
Določiti je mogoče frekvenco lastnih vibracij mehanizma pri izteku (pri izklopu vrtenja rotorja) ali z metodo udarca s poznejšo spektralno analizo odziva sistema na udarec.
Za mehanizme, katerih delovna frekvenca vrtenja je nad resonančno frekvenco, tj. ki delujejo v resonančnem režimu, se šteje, da se podpore premikajo, za merjenje pa se uporabljajo senzorji vibracij, predvsem vibroakselerometri, ki merijo pospešek konstrukcijskih elementov. Pri mehanizmih, ki delujejo v predresonančnem režimu, se podpore štejejo za toge. V tem primeru se uporabljajo senzorji sile.
Linearni in nelinearni modeli mehanskega sistema. Nelinearnost je dejavnik, ki preprečuje uravnoteženje
Pri uravnoteženju togih rotorjev se za izračune uravnoteženja uporabljajo matematični modeli, imenovani linearni modeli. Linearni model pomeni, da je v takem modelu ena količina sorazmerna (linearna) z drugo. Če se na primer podvoji nekompenzirana masa na rotorju, se podvoji tudi vrednost vibracij. Za toge rotorje se lahko uporabi linearni model, saj se ne deformirajo.
Pri prožnih rotorjih linearnega modela ni več mogoče uporabiti. Če se pri prožnem rotorju med vrtenjem poveča masa težke točke, pride do dodatne deformacije, poleg mase pa se poveča tudi polmer lokacije težke točke. Zato se pri prožnem rotorju vibracije povečajo za več kot dvakrat in običajne metode izračuna ne delujejo.
Tudi sprememba elastičnosti podpor pri njihovih velikih deformacijah, na primer, ko pri majhnih deformacijah podpor delujejo nekateri konstrukcijski elementi, pri velikih pa so vključeni drugi konstrukcijski elementi. Zato ni mogoče uravnotežiti mehanizmov, ki niso pritrjeni na podlago, temveč so na primer preprosto postavljeni na tla. Pri velikih vibracijah lahko sila neuravnoteženosti odtrga mehanizem od tal, s čimer se bistveno spremenijo togostne značilnosti sistema. Noge motorja morajo biti varno pritrjene, pritrditev vijakov mora biti zategnjena, debelina podložk mora zagotavljati zadostno togost pritrditve itd. Če so ležaji poškodovani, so možni precejšnji odmiki gredi in udarci, kar bo imelo za posledico tudi slabo linearnost in nezmožnost izvedbe kakovostnega uravnoteženja.
Balansirne naprave in balansirni stroji
Kot je navedeno zgoraj, je uravnoteženje postopek poravnave glavne osrednje vztrajnostne osi z osjo vrtenja rotorja.
Ta postopek lahko izvedete na dva načina.
Prva metoda vključuje strojno obdelavo rotorjevih čepov tako, da se os, ki poteka skozi središča čepov, preseka z glavno osrednjo osjo vztrajnosti rotorja. Takšna tehnika se v praksi redko uporablja in v tem članku ne bo podrobno obravnavana.
Druga (najpogostejša) metoda vključuje premikanje, nameščanje ali odstranjevanje korekcijskih uteži na rotorju, ki so nameščene tako, da je vztrajnostna os rotorja čim bližje njegovi osi vrtenja.
Premikanje, dodajanje ali odstranjevanje korekcijskih uteži med uravnoteženjem se lahko izvede z različnimi tehnološkimi postopki, vključno z vrtanjem, rezkanjem, površinskim navarjanjem, varjenjem, vijačenjem ali odvijanjem, žganjem z laserskim ali elektronskim žarkom, elektrolizo, elektromagnetnim navarjanjem itd.
Postopek uravnoteženja je mogoče izvesti na dva načina:
- uravnoteženje sestavljenih rotorjev (v lastnih ležajih) z uporabo uravnoteževalnih strojev;
- uravnoteženje rotorjev na balansirnih strojih. Za uravnoteženje rotorjev v lastnih ležajih se običajno uporabljajo specializirane naprave za uravnoteženje (kompleti), ki omogočajo merjenje vibracij uravnoteženega rotorja pri njegovi frekvenci vrtenja v vektorski obliki, tj. merjenje amplitude in faze vibracij. Trenutno so navedene naprave izdelane na podlagi mikroprocesorske tehnologije in (poleg merjenja in analize vibracij) omogočajo samodejni izračun parametrov korekcijskih uteži, ki jih je treba namestiti na rotor, da se izravna njegova neuravnoteženost.
Te naprave vključujejo:
- merilno in računsko enoto, ki temelji na računalniku ali industrijskem krmilniku;
- Dva (ali več) senzorjev vibracij;
- Senzor faznega kota;
- dodatke za namestitev senzorjev na lokaciji;
- specializirana programska oprema, zasnovana za izvedbo celotnega cikla merjenja parametrov vibracij rotorja v eni, dveh ali več korekcijskih ravninah.
Trenutno se najpogosteje uporabljata dve vrsti strojev za uravnoteženje:
- Stroji z mehkimi ležaji (z mehkimi nosilci);
- Stroji s togimi oporami (s togimi nosilci).
Stroji z mehkimi ležaji imajo relativno upogljive nosilce, na primer tiste, ki temeljijo na ploščatih vzmeteh. Frekvenca lastnih nihanj teh nosilcev je običajno 2-3-krat nižja od frekvence vrtenja uravnoteženega rotorja, ki je nameščen na njih. Senzorji vibracij (merilniki pospeška, senzorji hitrosti vibracij itd.) se običajno uporabljajo pri merjenju vibracij predresonančnih nosilcev stroja.
Stroji za predresonančno uravnoteženje uporabljajo razmeroma toge nosilce, katerih lastne frekvence vibracij morajo biti 2-3-krat višje od frekvence vrtenja rotorja, ki se uravnotežuje. Za merjenje vibracijske obremenitve podpor predresonančnih strojev se običajno uporabljajo pretvorniki sile.
Prednost strojev za predresonančno uravnoteženje je v tem, da se uravnoteženje na njih lahko izvaja pri relativno nizkih hitrostih rotorja (do 400 - 500 vrt/min), kar močno poenostavi zasnovo stroja in njegove osnove ter poveča produktivnost in varnost uravnoteženja.
Uravnoteženje togih rotorjev
Pomembno!
- Z uravnoteženjem se odpravijo le vibracije, ki nastanejo zaradi asimetrične porazdelitve mase rotorja glede na njegovo os vrtenja. Druge vrste vibracij se z uravnoteženjem ne odpravijo!
- Tehnični mehanizmi, katerih zasnova zagotavlja odsotnost resonanc pri delovni frekvenci vrtenja, ki so zanesljivo pritrjeni na temelje in nameščeni v uporabne ležaje, so predmet uravnoteženja.
- Okvarjene stroje je treba pred uravnoteženjem popraviti. V nasprotnem primeru kakovostno uravnoteženje ni mogoče.
Uravnoteženje ne more nadomestiti popravila!
The main task of balancing is to find the mass and location of compensating weights that counteract the centrifugal forces.
Kot je navedeno zgoraj, je pri togih rotorjih na splošno potrebno in zadostno namestiti dve kompenzacijski uteži. S tem se odpravi statična in dinamična neuravnoteženost rotorja. Splošna shema za merjenje vibracij med uravnoteženjem je naslednja.
Senzorji vibracij so nameščeni na nosilcih ležajev v točkah 1 in 2. Na rotor se pritrdi označevalec obratov, običajno z odsevnim trakom. Oznaka števila vrtljajev se uporablja v laserskem tahometru za določanje hitrosti rotorja in faze vibracijskega signala.
Kako se izvaja dinamično uravnoteženje (metoda treh zagonov)
V večini primerov se dinamično uravnoteženje izvede z metodo treh zagonov. Metoda temelji na tem, da se na rotor zaporedno v ravnini 1 in 2 namestijo preskusne uteži z znano maso, uteži in lokacija izravnalnih uteži pa se izračunajo na podlagi rezultatov sprememb parametrov vibracij.
Mesto namestitve uteži se imenuje korekcijska ravnina. Običajno so korekcijske ravnine izbrane na območju ležajnih podpor, na katere je nameščen rotor.
Ob prvem zagonu se izmerijo začetne vibracije. Nato se na rotor bližje enemu od ležajev namesti preskusna utež znane teže. Izvede se drugi zagon in izmerijo se parametri vibracij, ki se morajo spremeniti zaradi namestitve preskusne uteži. Nato se preskusna utež v prvi ravnini odstrani in namesti v drugo ravnino. Izvede se tretji preskusni zagon in izmerijo se parametri vibracij. Preskusna utež se odstrani, programska oprema pa samodejno izračuna mase in kote namestitve ravnotežnih uteži.
Namen namestitve preskusnih uteži je ugotoviti, kako se sistem odziva na spremembe neravnovesja. Uteži in lokacije preskusnih uteži so znane, zato lahko programska oprema izračuna tako imenovane koeficiente vpliva, ki kažejo, kako uvedba znane neuravnoteženosti vpliva na parametre vibracij. Koeficienti vpliva so značilnosti samega mehanskega sistema in so odvisni od togosti podpor in mase (vztrajnosti) sistema rotor-podpora.
Za isto vrsto mehanizmov enake zasnove bodo koeficienti vpliva blizu. Možno jih je shraniti v pomnilnik računalnika in jih uporabiti za uravnoteženje istovrstnih mehanizmov brez preskusnih voženj, kar znatno poveča produktivnost uravnoteženja. Upoštevajte, da je treba maso preskusnih uteži izbrati tako, da se parametri vibracij ob namestitvi preskusnih uteži opazno spremenijo. V nasprotnem primeru se poveča napaka pri izračunu koeficientov vpliva in poslabša kakovost uravnoteženja.
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment of the shafts connected through the coupling.
Teh vibracij ni mogoče odpraviti z uravnotežanjem, v tem primeru je potrebna poravnava. V praksi imajo takšni stroji običajno tako neuravnoteženost rotorja kot tudi neporavnanost gredi, kar precej otežuje odpravo vibracij. V takih primerih je treba stroj najprej centrirati in nato uravnotežiti. (Čeprav se pri močni neuravnoteženosti navora vibracije pojavljajo tudi v aksialni smeri zaradi "zvijanja" temeljne konstrukcije.)
Povezani članki (primeri balansirnih stojal)
- Stojalo za uravnoteženje z mehko oporo
- Uravnoteženje rotorjev elektromotorjev
- Enostavna, a učinkovita stojala za uravnoteženje
Merila za ocenjevanje kakovosti mehanizmov uravnoteženja
Kakovost uravnoteženja rotorjev (mehanizmov) je mogoče oceniti na dva načina. Prvi način vključuje primerjavo količine preostale neuravnoteženosti, ugotovljene med postopkom uravnoteženja, s toleranco za preostalo neuravnoteženost. Te tolerance za različne razrede rotorjev so določene v standardu ISO 1940-1-2007. Del 1. Opredelitev dopustne neuravnoteženosti.
Vendar upoštevanje določenih toleranc ne more v celoti zagotoviti zanesljivosti delovanja mehanizma, ki je povezana z doseganjem najnižje ravni vibracij. To pojasnjuje dejstvo, da velikost vibracij mehanizma ni odvisna le od velikosti sile, povezane s preostalo neuravnoteženostjo njegovega rotorja, temveč tudi od več drugih parametrov, vključno s togostjo k konstrukcijskih elementov mehanizma, njegovo maso m, faktorjem dušenja in frekvenco vrtenja. Zato je za oceno dinamičnih lastnosti mehanizma (vključno s kakovostjo njegovega ravnotežja) v številnih primerih priporočljivo oceniti raven preostalih vibracij mehanizma, ki jo urejajo številni standardi.
Najpogostejši standard, ki ureja dopustne ravni vibracij mehanizmov, je ISO 10816-3-2002. Z njegovo pomočjo je mogoče določiti tolerance za vse vrste strojev, pri čemer se upošteva moč njihovega električnega pogona.
Poleg tega univerzalnega standarda obstajajo tudi številni specializirani standardi, razviti za posebne vrste strojev. Na primer 31350-2007, ISO 7919-1-2002 itd.
Standardi in reference
- ISO 1940-1:2007. Vibracije. Zahteve za kakovost uravnoteženja togih rotorjev. 1. del. Določanje dopustnega neravnovesja.
- ISO 10816-3:2009. Mehanske vibracije – Vrednotenje vibracij strojev z meritvami na nevrtljivih delih – 3. del: Industrijski stroji z nazivno močjo nad 15 kW in nazivnimi hitrostmi med 120 vrt/min in 15 000 vrt/min pri meritvah na terenu.
- ISO 14694:2003. Industrijski ventilatorji – Specifikacije za kakovost uravnoteženja in raven vibracij.
- ISO 7919-1:2002. Vibracije strojev brez povratnega gibanja – Meritve na vrtečih se gredeh in merila za ocenjevanje – Splošne smernice.
POGOSTA VPRAŠANJA
Ali uravnoteženje odstrani vse vibracije?
Ne. Uravnoteženje odstrani vibracije, ki jih povzroča asimetrična porazdelitev mase rotorja glede na njegovo vrtilno os. Vibracije zaradi nepravilne poravnave, napak ležajev, aerodinamičnih/hidrodinamičnih sil, elektromagnetnih sil in drugih vzrokov zahtevajo ločeno diagnostiko in korektivne ukrepe.
Zakaj lahko uravnoteženje odpove blizu resonance?
V bližini resonance lahko majhne spremembe hitrosti povzročijo velike spremembe amplitude vibracij in fazni premik za 180°. V takih pogojih postanejo rezultati meritev nestabilni in običajni postopki uravnoteženja morda ne bodo konvergirali brez posebnih metod.
Kdaj potrebujete uravnoteženje v eni ravnini v primerjavi z uravnoteženjem v dveh ravninah?
Pri togem rotorju sta običajno potrebni in zadostni dve uteži, ločeni vzdolž dolžine rotorja, da se odpravi kombinacija statične in dinamične neuravnoteženosti. Ozki rotorji pogosto kažejo predvsem statično neuravnoteženost, vendar lahko deformacija in geometrija povzročita dinamično komponento, ki lahko zahteva korekcijo v dveh ravninah.
Kaj je treba storiti pred uravnoteženjem?
Prepričajte se, da je stroj v dobrem stanju: zanesljiva pritrditev na temelj, zdravi ležaji, odsotnost večje zračnosti in odsotnost očitnih virov nelinearnosti. Uravnoteženje ni nadomestilo za popravilo.
Ključne ugotovitve
- Uravnoteženje popravi vzbujanje, povezano z maso (centrifugalno); ne rešuje pa nepravilne poravnave, poškodb ležajev ali elektromagnetnih/aerodinamičnih virov.
- Resonanca in nelinearnost lahko povzročita, da je konvencionalno uravnoteženje neučinkovito ali nevarno.
- Za toge rotorje je dvoravninsko uravnoteženje splošna rešitev za kombinirano statično in dinamično neuravnoteženost.
