Mjet Falas Inxhinierik · #007
Forca Centrifugale nga Paekuilibri
Llogaritni forcën centrifugale të gjeneruar nga paekuilibri rezidual në një pjesë rrotulluese. Vendosni paekuilibrin dhe shpejtësinë për të parë menjëherë rezultatet e forcës.
Rezultatet
Forca Centrifugale nga Paekuilibri
Kur një rotor ka paekuilibër rezidual U (masë × ekscentricitet), rrotullimi gjeneron një forcë centrifugale:
- F — forca centrifugale (N)
- U — paekuilibri në kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
- ω — shpejtësia këndore = 2πn/60 (rad/s)
- n — shpejtësia rrotulluese (RPM)
Varësia nga Shpejtësia
Meqenëse forca varet nga ω², marrëdhënia me RPM-në është kuadratike:
Dyfishimi i shpejtësisë e katërfishon forcën centrifugale. Kjo është arsyeja pse makineritë me shpejtësi të lartë (turbina, turbokompresorë) kërkojnë tolerancë ekuilibrimi shumë më të ngushtë.
Ngarkesa Statike Ekuivalente
Masa statike ekuivalente është masa që, e vendosur në qetësi mbi një kushinetë, do të prodhonte të njëjtën ngarkesë sa forca e paekuilibrit rrotullues:
Shembull praktik
Të dhëna: Paekuilibri U = 1000 g·mm, Shpejtësia n = 3000 RPM
ω = 2π × 3000 / 60 = 314.16 rad/s
U (SI) = 1000 × 10⁻⁶ = 0.001 kg·m
F = 0.001 × 314.16² = 98.7 N
Ngarkesa statike ekuivalente: 98.7 / 9.81 = 10.06 kg
Forcat Tipike të Paekuilibrit
| Paekuilibri (g·mm) | Shpejtësia (RPM) | Forca (N) | Zbatimi |
|---|---|---|---|
| 100 | 10 000 | 109.7 | Turbokompresor |
| 1 000 | 3 000 | 98.7 | Motor elektrik |
| 5 000 | 1 500 | 123.4 | Pompë centrifugale |
| 10 000 | 750 | 61.7 | Ventilator i madh |
| 50 000 | 300 | 49.3 | Grimcues |
⚠️ Shënim: Kjo llogaritje supozon një rotor të ngurtë nën shpejtësinë e parë kritike. Mbi shpejtësinë e parë kritike, përgjigja dinamike është më komplekse dhe kërkon një analizë të dinamikës së rotorit.
Përdorni formulën F = U × ω², ku U është çekuilibri në kg·m dhe ω është shpejtësia këndore në rad/s.
Nëse çekuilibri juaj është në g·mm, konvertojeni në kg·m duke pjesëtuar me 10⁶. Shpejtësia këndore ω = 2π × n / 60, ku n është RPM.
Shembull: 1000 g·mm në 3000 RPM → F = 0.001 × 314.16² ≈ 98.7 N
Çekuilibri matet si masë × largësi:
- g·mm (gram-milimetra) — më i zakonshmi në industri
- oz·in (ons-inç) — Amerika e Veriut
- kg·m — njësia SI
1 oz·in = 720 g·mm. Për të konvertuar g·mm në kg·m, pjesëtoni me 10⁶.
Forca centrifugale F = m × r × ω². Meqenëse ω është proporcionale me RPM, dyfishimi i shpejtësisë e katërfishon forcën.
Kjo është arsyeja themelore pse makinat me shpejtësi të lartë (turbinat, boshtet kryesore, turbokompresorët) kërkojnë grada balancimi shumë më të rrepta se makinat e ngadalta.
Forca e çekuilibrit krijon një vektor ngarkese rrotulluese në 1× RPM. Kjo:
- Rrit ngarkesën dinamike të kushinetës → ul jetëgjatësinë L₁₀ të kushinetës
- Gjeneron vibrim në frekuencën 1× RPM
- Shkakton devijim të boshtit dhe konsumim të vulave
- Mund të ngacmojë rezonanca në strukturën mbështetëse
Për kushinetat me rrotullim, jetëgjatësia L₁₀ është në përpjesëtim të zhdrejtë me ngarkesën³ për kushinetat me sfera dhe me fuqinë 10/3 të ngarkesës për kushinetat me rula (ISO 281), prandaj edhe një rritje e vogël e forcës ul ndjeshëm jetëgjatësinë e kushinetës.
Forca e çekuilibrit është eksitimi; vibrimi është përgjigjja. Amplituda e vibrimit varet nga:
- Madhësia e forcës (nga çekuilibri × ω²)
- Ngurtësia dinamike e makinës (masa, ngurtësia, amortizimi)
- Afërsia me rezonancën (shpejtësitë kritike)
Marrëdhënia është: zhvendosja e vibrimit ≈ F / (ngurtësia dinamike), dhe shpejtësia e vibrimit = ω × zhvendosja. Afër rezonancës, përgjigjja amplifikohet nga faktori i cilësisë Q.
Procedurat e përshkruara në këtë faqe u zhvilluan dhe u testuan në terren nga ekipi i Vibromera duke përdorur Balanset-1A, një balancues portativ me dy kanale dhe analizues vibrimesh për balancimin e rotorëve në vend.
Reduktoni forcat e paekuilibrimit në terren me instrumentet tona portative të balancimit. Arrini përputhshmërinë me ISO 21940-11 dhe zgjatni jetëgjatësinë e kushinetave.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko është inxhinier i analizës së vibrimeve, si dhe themelues dhe drejtor ekzekutiv i Vibromera. Prej më shumë se 15 vjetësh ai balancon pajisje rrotulluese në terren dhe jo në një stend prove: mulçerë, ventilatorë industrialë, thyerës, centrifuga, boshte dhe boshte punuese. Pikërisht nga kjo punë lindën instrumentet Balanset — ato u projektuan si një mjet që specialisti mund ta marrë me vete te makina dhe ta përdorë vetë, në vend, e jo si pajisje laboratori. Vibromera u themelua në vitin 2017 dhe që nga viti 2023 e ka selinë në Porto, Portugali. Këtu zhvillohen projektimi, montimi dhe mbështetja e linjës Balanset. Instrumenti kryesor është Balanset-1A, një analizues portativ për balancim në një dhe në dy rrafshe dhe për diagnostikimin e vibrimeve. Nikolai merr pjesë personalisht në mbështetjen e klientëve, në zgjidhjen e rasteve të vështira të balancimit dhe në zhvillimin e programit. Ai punon me klientë në mbarë botën, në çdo gjuhë.
