Razumevanje neuravnoteženosti v vrtečih se strojih

Definicija: Kaj je neravnovesje?

Neravnovesje (pogosto uporabljeno kot sopomenka za neravnovesje) je stanje rotorja, pri katerem težišče (ali težišče) ni poravnano s središčem vrtenja. Ta odmik, znan kot ekscentričnost, pomeni, da masa ni enakomerno porazdeljena okoli osi vrtenja. Ko se rotor vrti, ta neenakomerna porazdelitev mase ustvari neto centrifugalno silo, ki rotor potegne stran od njegovega središča, zaradi česar celoten stroj vibrira. Neravnovesje je najpogostejši vir vibracij v vrtečih se strojih.

Klasični podpis neravnovesja

Neuravnoteženost ima zelo izrazit in prepoznaven vibracijski podpis, zaradi česar jo je relativno enostavno diagnosticirati:

• Pogostost: Vibracija se pojavi točno pri 1x hitrost vrtenja rotorja. Če se stroj pospeši ali upočasni, mu bo frekvenca vibracij popolnoma sledila.
• Smer: Vibracije so pretežno v radialni smer (vodoravna in navpična). Običajno je zelo malo aksialnih (potisnih) vibracij.
• Amplituda: Amplituda vibracij je sorazmerna s kvadratom hitrosti vrtenja. Če hitrost podvojite, se bo sila neuravnoteženosti (in posledične vibracije) početverila.
• Faza: Fazna meritev za neuravnoteženost je običajno stabilna in ponovljiva.

Vrste neravnovesja

Neravnovesje lahko razdelimo na tri glavne vrste:

1. Statično neuravnoteženje

Znana tudi kot »neuravnoteženost sil«, je to najpreprostejša vrsta. Pojavi se, ko je masa neenakomerno porazdeljena v eni ravnini, kot ena sama težka točka na tankem disku. Imenuje se »statična«, ker jo je mogoče zaznati, ko je rotor v mirovanju; če ga postavimo na rezalne robove brez trenja, se bo rotor kotalil, dokler težka točka ne bo na dnu. To je mogoče popraviti z eno samo utežjo, postavljeno za 180° nasproti težke točke.

2. Neravnovesje v paru

Do tega pride, ko sta na nasprotnih koncih rotorja dve enako težki točki, ki sta druga od druge zakotni za 180°. To ustvari "par" ali zibanje, ki poskuša rotor zviti čez robove. Rotor s čisto parno neuravnoteženostjo je statično uravnotežen (ne bo se kotalil po ostrih robovih), vendar bo med vrtenjem močno vibriral. Za preprečevanje zibanja sta potrebni dve korekcijski uteži v dveh ločenih ravninah.

3. Dinamično neravnovesje

To je najpogostejše stanje, ki ga najdemo v resničnih strojih. Gre za kombinacijo statičnega in parnega neuravnoteženosti. Popravljanje dinamičnega neuravnoteženosti zahteva popravke mase v vsaj dveh različnih ravninah vzdolž rotorja, postopek, znan kot dinamično uravnoteženje.

Pogosti vzroki za neravnovesje

Neravnovesje je lahko prisotno že od izdelave ali pa se razvije med delovanjem. Pogosti vzroki vključujejo:

• Proizvodne nepopolnosti: Poroznost v ulitkih, neenakomerna gostota materiala in tolerance obdelave.
• Napake pri sestavljanju: Nepravilno nameščene komponente, neenakomerno zategnjeni vijaki ali napačno poravnani ključi.
• Obraba in trganje: Neenakomerna erozija, korozija ali obraba lopatic ventilatorja ali rotorjev črpalke.
• Nabiranje materiala: Kopičenje umazanije, prahu ali produkta na rotorjih ventilatorjev, puhal in centrifug.
• Okvara komponente: Vržena utež ali zlomljeno rezilo bosta takoj povzročila hudo neuravnoteženost.

Zakaj je odpravljanje neravnovesja ključnega pomena

Če stroj deluje z znatno neuravnoteženostjo, je to škodljivo za njegovo zdravje. Stalna ciklična sila povzroča:

• Prezgodnja odpoved ležaja: Ležaji so izpostavljeni visokim dinamičnim obremenitvam, kar vodi do hitre obrabe.
• Utrujenost in razpoke: Vibracije povzročajo utrujenostne napetosti na gredi, temeljih in drugih komponentah.
• Zmanjšana učinkovitost: Energija se namesto za opravljanje koristnega dela porablja v obliki vibracij in toplote.
• Varnostna tveganja: Hudo neravnovesje lahko privede do katastrofalne okvare.

Neravnovesje se odpravi s sistematičnim postopkom uravnoteženja, ki je eden najučinkovitejših načinov za izboljšanje zanesljivosti strojev.

← Nazaj na glavno kazalo