Razumevanje statičnega uravnoteženja (ena ravnina uravnoteženja)
Statično uravnoteženje je najpreprostejša oblika rotorja uravnoteženje. Odpravlja statična neuravnoteženost — stanje, v katerem rotorTežišče rotorja je zamaknjeno od njegove osi vrtenja, kar ustvarja eno samo »težko točko«. Ker se ta težka točka pokaže že pod vplivom same gravitacije, je popravek načeloma mogoče izvesti, ko je rotor v mirovanju: postavite rotor v popolnoma statično neuravnoteženost na površini brez trenja, kot so rezila nožev, in se bo kotalila, dokler se težji del ne ustavi na dnu. Popravek se opravi v enojna ravnina — eno korekcijsko utež, nameščeno 180° nasproti težišča, da se težišče ponovno uskladi s središčem vrtenja. Ta preprostost v eni ravnini je glavna prednost te metode in, kot bomo videli, tudi njena ključna omejitev.
1. Statično neuravnoteženost v primerjavi z dinamično neuravnoteženostjo
Statično neuravnoteženost imenujemo tudi »silno neuravnoteženost«, saj povzroča centrifugalna sila deluje radialno navzven od središča vrtenja. Najpomembneje je, da ne povzroča nobenega »vrtilnega momenta« ali zibanja. To ga loči od dinamična neuravnoteženost, ki združuje moč in parna neuravnoteženost in za popolno odpravo neenakomernosti zahteva popravke v vsaj dveh ravninah. Rotor je lahko statično popolnoma uravnotežen, a kljub temu vsebuje znatno torzijsko neenakomernost, zaradi katere močno vibrira, ko se zavrti – zato je statično uravnoteženje samo po sebi primerno le za določeno vrsto rotorjev.
2. Kdaj je statično uravnoteženje zadostno?
Statično uravnoteženje je primerno le za določeno skupino rotorjev. Na splošno se uporablja za komponente, ki so zelo ozke ali v obliki diska, pri katerih je osna dolžina majhna v primerjavi s premerom. Pri takšnih rotorjih je verjetnost, da bi sploh prišlo do večje parne neuravnoteženosti, majhna, zato korekcija v eni ravnini dejansko reši problem.
Med pogoste primere, kjer pogosto zadostuje statično uravnoteženje v eni ravnini, spadajo:
- Brusilna kolesa
- Avtomobilska platišča in pnevmatike
- Enojna, ozka kolesa ventilatorja ali puhala
- Vztrajniki
- Jermenice in škripci
Za vsak rotor znatne dolžine - kot so motorna armatura, večstopenjska črpalka ali dolga gred - samo statično uravnoteženje ni zadostno in dinamično uravnoteženje v dve ravnini je potrebno. Sam pristop z eno ravnino je podrobneje opisan v poglavju uravnoteženje v eni ravnini.
3. Metode statičnega uravnoteženja
1. Uravnoteženje na nožnih robovih
To je klasična metoda brez vrtenja. Rotor se postavi na par vzporednih, ravnih in nizkotrnih rezil. Vali se, dokler se njegova najtežja točka ne znajde na dnu; nato se na vrhu (180° nasprotno) doda začasna utež, dokler rotor ne ostane v katerem koli položaju, ne da bi se valil. Ta utež se nato namesti trajno. Za to ni potrebna nobena energija niti elektronika – le potrpežljivost in par resnično ravnih robov – in ostaja popolnoma veljavna terenska preverba za ozek disk.
2. Vertikalni stroj za uravnoteženje
Sodobno statično uravnoteženje se pogosto izvaja na navpični osi balansirni stroj. Rotor – recimo vztrajnik ali pnevmatika – je nameščen na vodoravni plošči, ki jo podpirajo senzorji sile. Naprava ga vrti z nizko hitrostjo, senzorji pa merijo velikost in smer sile neuravnoteženosti ter na zaslonu prikažejo potrebno popravek. Pri kolesih in pnevmatikah pa kalkulator uteži za uravnoteženje koles te vrednosti pretvori v velikosti priponljivih ali samolepilnih uteži.
3. Terensko uravnoteženje v eni ravnini (Balanset-1A)
Statično (enoploščno) uravnoteženje je mogoče opraviti tudi na popolnoma sestavljenem stroju s pomočjo prenosnega sistema za uravnoteženje — bistvo uravnoteženje na terenu. Z Balanset-1A, način »Uravnoteženje v eni ravnini (»statično«)« meri hitrost rotorja (RPM) in vektor 1× vibracije — njegova RMS vrednost in faza. Na podlagi meritev iz »izvajanja št. 0« in »izvajanja št. 1« program samodejno izračuna masa in . kot vgradnje korekcijske teže, potrebne za zmanjšanje neuravnoteženosti rotorja, z uporabo koeficient vpliva metoda.
Rezultati uravnoteženja se shranijo v arhiv, po zaključku pa se poročilo o bilanci jih je mogoče ustvariti, urejati in natisniti v vgrajenem urejevalniku poročil.
Kako se v programu Balanset-1A izvede uravnoteženje v eni ravnini
- Namestite senzorje in povežite sistem. Namestite senzor vibracij na izbrano merilno točko in ga priključite na napravo. Namestite senzor faze (tahometer), uporabite odsevni trak na rotorju in napravo priključite na prenosni računalnik z operacijskim sistemom Windows.
- Začetek načina izravnave v eni ravnini. V glavnem delovnem oknu izberite način »Single-plane« in začnite uravnoteževanje. Program odpre okno z arhivom uravnoteževanja v eni ravnini.
- Ustvarite arhivski zapis. Vnesite ime rotorja, kraj namestitve, tolerance (vibracije in preostalo neravnovesje) ter datum. Programska oprema bo ustvarila arhivsko mapo, v katero bodo shranjeni diagrami in datoteke s poročili.
- Nastavite parametre uravnoteženja v meniju »Nastavitve uravnoteženja«.
- Koeficient vpliva: izberite »Nov rotor« (dva cikla za kalibracijo) ali »Shranjeni koeficienti« (en cikel, za isti tip stroja s shranjenimi vplivnimi koeficienti).
- Preskusna masa teže: izberite »Gramm« ali »Percent«. Če nameravate kasneje uporabiti način »Saved coeff.«, vnesite poskusna teža masa v gramih (odtehtajte jo na tehtnici).
- Metoda pritrditve teže: izberite »Circum« (kateri koli kot na obodu) ali »Fixed position« (fiksne luknje/rezila/položaji; vnesite število položajev).
- Polmer pritrditve mase: vnesite polmer, ki se uporablja za namestitev poskusnih in korekcijskih uteži.
- Pustite poskusno maso v ravnini Plane1: to omogočite le, če med postopkom ne morete odstraniti poskusne uteži.
- Izvedba #0 (začetna izvedba, brez poskusne mase). Nastavite stroj na stabilno hitrost in zaženite »Run #0«, da izmerite začetne vibracije. Program zabeleži število vrtljajev na minuto, efektivno vrednost in fazo 1× vibracijske komponente. Na zavihku »Charts« sta prikazani valovna oblika in spekter.
- Namestite preskusno utež. Ustavite stroj in namestite preskusno utež na znanem polmeru. Preskusna utež mora znatno spremeniti amplitudo ali fazo vibracij. Pogosto se uporablja »pravilo 30/30«: preskusna utež naj bi spremenila amplitudo za približno 30 % (navzdol ali navzgor) ali fazo za približno 30° ali več. Če nameravate kasneje uporabiti način »Saved coeff.«, namestite preskusno utež pod istim kotom kot odbojno oznako.
- Zaženite #1 (nameščena poskusna teža). Ponovno zaženite stroj, počakajte, da se hitrost ustalijo, in izvedite »Run #1«. Program izračuna parametre korekcijskih uteži.
- Namestite korekcijsko utež. Ustavite stroj, odstranite preskusno utež in namestite korekcijska teža. Kot namestitve se meri od položaja preskusnega uteži v smeri vrtenja rotorja. Popravno utež namestite na isti polmer kot preskusno utež.
- RunTrim (preverjanje kakovosti ravnotežja). Za preverjanje rezultata izvedite »RunTrim«. Če ostanejo preostale vibracije in/ali preostala neuravnoteženost Če je toleranca izpolnjena, se uravnoteženje lahko zaključi. Če ne, program izračuna dodatno korekcijsko utež in se uravnoteženje nadaljuje z zaporednimi približevanji.
Prikaz rezultatov: polarni graf in fiksne pozicije
Balanset-1A lahko prikaže maso in kot korekcijske uteži v pogled v polarnih koordinatah. Če izberete možnost »Fiksna pozicija«, lahko program samodejno razdeli korekcijsko utež na dva dela in prikaže številke pozicij, na katerih je treba vsak del namestiti — to udobje odraža tudi kalkulator za popravek rezila za ventilatorje in rotorje s fiksnimi pritrdilnimi točkami.
4. Primerjava rezultata z dovoljenim odstopanjem
Statično uravnoteženje je »zaključeno« šele takrat, ko ostanki vibracij in ostanki neuravnoteženosti ne presegajo dogovorjenega dovoljenega odstopanja – in prav tu se izkaže koristnost postopka RunTrim. Dovoljeno odstopanje neuravnoteženosti se običajno določi glede na kakovost uravnoteženja G-razred v sodobnem ISO 21940-11 standard (ki je nadomestil starejši standard ISO 1940-1). Pretvorba razreda G in delovne hitrosti v dovoljeno vrednost v gramih na milimeter – ter izbira primerne prve preskusne teže – je hitra z kalkulator za izračun preostalih neravnovesij (ISO 21940-11) in a kalkulator poskusne teže. Z beleženjem začetnega in končnega preostalega nesorazmerja dobimo objektivno oceno uspešnosti opravljenega dela, kar predstavlja jedro poročila o uravnoteženju.
5. Omejitve
Glavna omejitev statičnega uravnoteženja je nezmožnost zaznavanja ali odpravljanja torzijskega neuravnoteženja. Uporaba statičnega uravnoteženja na rotorju, ki ima dejansko dinamično neuravnoteženost, lahko včasih stanje še poslabša – popravi se komponenta sile, medtem ko se komponenta navora ignorira ali celo poslabša. Zaradi tega je za večino industrijskih strojev standardna in obvezna praksa dvoploščno dinamično uravnoteženje, statično uravnoteženje pa je najbolje rezervirati za ozke, diskovne rotorje, kjer predpostavka o eni ploskvi resnično velja.
