Razumevanje ekscentričnosti pri vrtečih se strojih

Definicija: Kaj je ekscentričnost?

V kontekstu dinamike rotorja, ekscentričnost se nanaša na radialno razdaljo ali odmik med težiščem rotorja (imenovanim tudi težišče) in njegovim geometrijskim središčem (pravim središčem njegove oblike ali gredi). V popolnoma uravnoteženem rotorju bi se ti dve središči ujemali. Vendar pa zaradi proizvodnih nepopolnosti in neenakomerne gostote materiala skoraj vedno obstaja nekaj inherentne ekscentričnosti. Ko se ekscentrični rotor vrti, odmaknjeno težišče ustvari centrifugalno silo, ki je glavni vzrok za vibracije zaradi neravnovesje.

Neposredna povezava med ekscentričnostjo in neravnovesjem

Ekscentričnost in neuravnoteženost sta temeljno povezana. Neuravnoteženost je *mera* učinka ekscentričnosti pri dani hitrosti, medtem ko je ekscentričnost *fizični vzrok*. Količina neuravnoteženosti je neposredno sorazmerna z maso rotorja in njegovo ekscentričnostjo.

Formula je preprosta:

Neuravnoteženost (U) = Masa (M) × Ekscentričnost (e)

To razmerje poudarja, zakaj je ekscentričnost tako pomembna. Že zelo majhna ekscentričnost (le nekaj mikrometrov) na težkem, hitro vrtečem se rotorju lahko ustvari ogromno silo neuravnoteženosti, kar vodi do hudih vibracij in hitre obrabe ležajev.

Vrste ekscentričnosti

Pomembno je razlikovati med različnimi oblikami ekscentričnosti in z njimi povezanimi geometrijskimi nepopolnostmi:

1. Ekscentričnost mase

To je prava ekscentričnost, kot je definirana zgoraj – odmik med masnim središčem in geometrijskim središčem. To je vrsta, ki povzroča neuravnoteženost in je cilj vseh postopkov uravnoteženja. Ko rotor miruje, je ni mogoče neposredno videti ali izmeriti s časovnim merilnikom.

2. Geometrijska ekscentričnost (iztekanje)

To se nanaša na odstopanje površine rotorja od popolnega kroga. To je merilo, kako "neokrogla" je gred ali rotor. To je znano tudi kot mehansko iztekanjeNa primer, ležaj gredi je lahko rahlo ovalen ali pa je jermenica na gredi obdelana nekoliko izven središča. To vrsto nepravilnosti *lahko* izmerimo s časovnim merilnikom med počasnim kotaljenjem. Čeprav ne predstavlja neposredno neuravnoteženosti mase, ekscentrična geometrijska oblika pogosto prispeva k neuravnoteženosti mase.

3. Električni izpad

To ni fizična nepopolnost, temveč napaka pri meritvi, ki se pojavi pri brezkontaktnih sondah za bližino. Če ima površina rotorja razlike v magnetni prepustnosti ali električni prevodnosti, lahko sonda da lažen odčitek, ki posnema geometrijsko odklonsko razmerje. Ta »šum« je treba upoštevati med dinamičnim testiranjem rotorja.

Vzroki za ekscentričnost

Ekscentričnost mase se v rotorje vnese na različne načine:

• Tolerance izdelave: Noben proizvodni proces ni popoln. Pri strojni obdelavi, ulivanju in sestavljanju bodo vedno manjše napake.
• Neenakomerna gostota materiala: Vključki, praznine ali poroznost znotraj ulitka ali odkovka pomenijo, da material ni popolnoma homogen, kar povzroči premik središča mase.
• Asimetrična zasnova: Komponente, kot so ročične gredi, so po naravi asimetrične.
• Napake pri sestavljanju: Jermenica ali ležaj, ki ni popolnoma centriran na gredi, bo ustvaril ekscentrično maso.
• Toplotna distorzija: Neenakomerno segrevanje ali hlajenje lahko povzroči upogibanje rotorja, kar začasno premakne njegovo masno središče. To se imenuje toplotni vektor.

Kako se obravnava ekscentričnost

Ker je ekscentričnost mase vzrok za neravnovesje, se jo popravi s postopkom uravnoteženjeZ dodajanjem ali odstranjevanjem majhnih količin teže tehnik ustvari nasprotno silo, ki učinkovito potegne središčno črto mase rotorja nazaj v poravnavo z njegovo geometrijsko središčno črto, s čimer zmanjša neto centrifugalno silo in posledične vibracije.

← Nazaj na glavno kazalo