Razumevanje togega rotorja
A togi rotor je rotor ki se pod vplivom lastnega vpliva ne upogiba, ne upogiblje in ne spreminja svoje oblike. neravnovesje sile pri obratovalni hitrosti. Za namene uravnoteženja velja, da je rotor tog, če deluje s hitrostjo, ki je znatno nižja od njegove prve kritična hitrost - običajno manj kot 70-75%. Ker njegova oblika ostaja nespremenjena, je togi rotor najpreprostejši in najbolj ekonomičen razred rotorjev za uravnoteženje, v katerega spada velika večina vsakodnevnih industrijskih strojev.
1. Definicija: Kaj je togi rotor?
Načelo obnašanja togega rotorja je, da distribucija neuravnoteženosti po dolžini rotorja se ne spreminja, ko se spreminja hitrost rotorja. Težke točke ostanejo enake. Ravnovesje, doseženo pri nizki, priročni hitrosti na balansirni stroj zato ostane veljavna in učinkovita, ko rotor kasneje deluje z veliko višjo delovno hitrostjo.
Ta stabilnost je neposredno posledica tega, da se rotor ne oddalji od prve kritična hitrost. Pod približno 70-75% te hitrosti je deformacija zaradi centrifugalna sila je zanemarljiva v primerjavi z geometrijskim ekscentričnostjo same mase, tako da se rotor dejansko obnaša kot eno samo trdno telo, ki se vrti okoli svoje osi. Os mase in os gredi sta med seboj fiksni ne glede na število vrtljajev na minuto.
Vsakdanji stroji, ki jih inženirji obravnavajo kot toge rotorje, vključujejo armature elektromotorjev, enostopenjske ventilatorje in puhala, rotorje črpalk, vztrajnike, jermenice, brusilna kolesa in komponente diska. Pri teh se z dvoploščno ravnotežjem, ki se izvaja počasi, zajame pravo stanje neuravnoteženosti, v katerem bo stroj deloval.
2. Togi in prožni rotor
Razlika med togim rotorjem in fleksibilen rotor je eden najpomembnejših konceptov pri uravnoteženju rotorja, saj določa celotno strategijo uravnoteženja.
Togi rotor
- Delovna hitrost: precej pod prvo kritično hitrostjo, običajno pod 75%.
- Obnašanje: se pod vplivom centrifugalnih sil ne upogiba in ne krivi. Njegove značilnosti neuravnoteženosti so neodvisne od hitrosti.
- Postopek uravnoteženja: lahko uravnotežite z eno samo, priročno nizko hitrostjo. Standardni dvoploščno ravnotežje zadostuje za popravek vseh dinamična neuravnoteženost, statično, parno ali kombinacijo obeh. Veljavni standard za uravnoteženje togega rotorja je ISO 21940-11 (ki je zamenjal dolgo znani standard ISO 1940-1).
Fleksibilen rotor
- Delovna hitrost: se približuje eni ali več kritičnim hitrostim, jih prehaja ali deluje precej nad njimi.
- Obnašanje: se upogiba in razgibava, ko doseže kritično hitrost. Zaradi neuravnoteženih sil rotor spremeni obliko (upogne se), navidezna lokacija “težkega mesta” pa se lahko s hitrostjo spreminja, ker se rotor upogne. oblika načina.
- Postopek uravnoteženja: veliko bolj zapleteno. Zahteva večravninsko uravnoteženje (pogosto več kot dve ravnini) in ga je treba izvesti pri delovni hitrosti ali blizu nje, da se upošteva upogibanje rotorja. Potrebne so specializirane modalne tehnike, delo pa ureja standard ISO 21940-12.
3. Pomen "toge" predpostavke
Predpostavka, da se rotor obnaša togo, omogoča praktično, ekonomično in varno uravnoteženje na industrijskih uravnoteževalnih strojih. Ti stroji zaradi varnosti, manjše pogonske moči in mehanske preprostosti običajno vrtijo rotorje pri razmeroma nizkih hitrostih - nekaj sto vrtljajev na minuto.
Če je rotor resnično tog, je neuravnoteženost, izmerjena pri 400 vrtljajih na minuto na izravnalnem stroju, ista neuravnoteženost, ki povzroča vibracije pri 3600 vrtljajih na minuto na terenu. Če jo odpravite pri nizki hitrosti, rešite težavo pri visoki hitrosti. Če bi bil rotor dejansko prožen, bi bilo uravnoteženje pri nizki hitrosti neučinkovito: rotor bi se nagnil, ko bi se približal svoji kritični hitrosti, in pri delovni hitrosti bi imel popolnoma drugačno stanje neuravnoteženosti - včasih bi bil videti dobro uravnotežen, ko stoji, vendar bi med delovanjem močno vibriral. Napačna ocena, da je prožni rotor tog, je klasičen vzrok za “uravnotežen” stroj, ki se še vedno trese.
4. Kdaj se rotor šteje za togega?
Odločitev, da se rotor obravnava kot tog, temelji na njegovi geometriji in obratovalni hitrosti:
- Kratki, izbočeni rotorji: rotorji z velikim premerom glede na dolžino - brusilni kolut, kolutna zavora, rotor enostopenjske črpalke - so skoraj vedno togi.
- Dolgi in vitki rotorji: rotorji, ki so dolgi in tanki, na primer pogonska gred ali rotor večstopenjskega kompresorja, so veliko bolj fleksibilni, zlasti pri visoki hitrosti.
Končni preizkus je razmerje med delovno in prvo kritično hitrostjo. Če je to razmerje nizko, je primeren in uspešen pristop uravnoteženja s togim rotorjem; če je visoko, so potrebne metode s prožnim rotorjem. Zato je treba razumeti dinamika rotorja in o tem, kje se nahaja posamezna kritična hitrost, je podlaga za vsako odločitev o uravnoteženju.
5. Uravnoteženje in preverjanje togega rotorja na terenu
Veliko togih rotorjev je najprimerneje uravnotežiti na mestu, v njihovih lastnih ležajih, namesto da bi jih odstranili in namestili na izravnalni stroj. To je uravnoteženje polja, ki ustreza prav ventilatorjem, črpalkam in motorjem, ki jih pokriva toga predpostavka. Prenosni dvokanalni analizator, kot je npr. Balanset-1A meri amplitudo 1× in faza na vsakem ležaju, izračuna rotorjev vplivni koeficienti iz poskusnega tehtanja in izračuna korekcijske mase za eno ali dve ravnini. Ker je rotor tog, ta en sam poceni popravek velja za celotno območje hitrosti, instrument pa lahko potrdi preostala neuravnoteženost se nahaja znotraj izbranega razreda ISO 21940-11. Razred tehtnice in delovno hitrost lahko spremenite v dopustno toleranco g-mm s pomočjo Kalkulator preostalih neravnovesij (ISO 21940-11) preden začnete.
