Упутство за динамичко балансирање вратила: Статички наспрам динамичког, Поступак на терену и оцене по ISO 21940

Шта је динамичко балансирање?

Сваки ротирајући део — од ротора малчера од 200 кг до вретена зубарске бушилице од 5 г — има извесну резидуалну неравнотежу. Производне толеранције, недоследности материјала, корозија и нагомилани наслагаји померају центар масе даље од геометријске осе ротације. Резултат је центрифугална сила која расте са квадратом брзине: удвостручите број обртаја и сила се учетворостручује.

Ротор који се окреће брзином од 3.000 о/мин са само 10 г неравнотеже на радијусу од 150 мм генерише отприлике 150 N ротационе силе — довољно да уништи лежајеве за неколико недеља. Динамичко балансирање смањује ову силу на ниво прописан међународним стандардима (ISO 21940‑11, раније ISO 1940), продужавајући век трајања лежајева са месеци на године и смањујући време застоја повезано са вибрацијама.

Статичка наспрам динамичке равнотеже

Једна раван

Статичка равнотежа

Центар гравитације ротора је померен у односу на осу ротације у једној равни. Када се постави на носаче са оштрицом ножа, тешка страна се откотрља на дно — то можете открити без окретања.

Исправка: додајте или уклоните масу у једном угаоном положају насупрот тешкој тачки. Једна раван корекције је довољна.

Примењује се на: uski diskasti delovi kod kojih je L/D manji od približno 0.5 - zamajci, brusne ploče, jednodelni impeleri, listovi testere, kočioni diskovi.

Две равни

Динамиц Баланце

Два (или више) масених помака се налазе различити авиони дуж дужине ротора. Могу се статички поништити — ротор мирује на ивицама ножа — али стварају љуљајући пар при окретању. Овај пар се не може детектовати или исправити без ротације.

Исправка: два компензациона тега у две одвојене равни. Инструмент израчунава масу и угао за сваку раван из матрице коефицијената утицаја.

Примењује се на: издужени ротори — осовине, вентилатори са широким импелерима, ротори малчера, ваљци, импелери вишестепених пумпи, турбине.

Четири врсте неравнотеже

ISO 21940‑11 разликује четири основна обрасца неуравнотежености. Разумевање који доминира помаже у избору исправне стратегије балансирања.

У пракси, скоро сваки ротор који сретнете на терену има динамичку неуравнотеженост — комбинацију силе и компоненти спрега. Зато је балансирање у две равни подразумевана процедура за било који ротор који није танак диск.

Када користити балансирање у једној равни у односу на балансирање у две равни

Одлучујући фактор је ротор однос геометрије L/D (аксијална дужина до спољашњег пречника) у комбинацији са његовом радном брзином.

ISO 21940‑11 Оцене квалитета баланса

ISO 21940‑11 (наследник ISO 1940‑1) додељује свакој класи ротационих машина степен квалитета равнотеже Г, дефинисана као максимална дозвољена брзина тежишта ротора у mm/s. Дозвољена преостала специфична неуравнотеженост e_по (у г·мм/кг) је изведено из степена нагиба и радне брзине:

Решен пример: Ротор вентилатора

Ротор центрифугалног вентилатора тежи 80 кг, ради на 1.450 обртаја у минути, а радијус корекције је 250 мм. Захтевана класа: G 6.3.

Повезани стандарди: ISO 21940‑11 (крути ротори), ISO 21940‑12 (флексибилни ротори), ISO 10816‑3 (границе јачине вибрација), ИСО 1940 (наслеђени претходник).

Поступак балансирања поља у седам корака

Ово је метода коефицијента утицаја за балансирање поља у две равни, примењена помоћу преносивог инструмента као што је Balanset‑1А. Иста логика функционише са било којим двоканалним балансирајућим анализатором.

1

Припремите ротор и монтирајте сензоре

Очистите кућишта лежајева од прљавштине и масти — сензори морају бити у равни са металном површином. Монтирајте сензор вибрација 1 на кућиште лежаја најближе Авион 1 (обично погонски крај). Монтирајте сензор 2 близу Авион 2 (крај који није погонски). Причврстите рефлектујућу траку на осовину ласерског тахометра. Повежите све каблове са мерном јединицом.

2

Мерење почетних вибрација (Покретање 0)

In the software, open the balancing wizard — F3 - Two-plane (или F7 - Balancing) — and start on the Run 0 - Initial tab. Start the rotor and bring it to stable operating speed. The instrument measures vibration amplitude (mm/s) and phase angle (°) at both sensors simultaneously. This is the основна линија — "болест" ротора пре третмана. Забележите вредности и зауставите машину.

Савет за употребу: Сачекајте најмање 10–15 секунди након што се обртаји стабилизују пре него што почнете са снимањем. Термални прелазни процеси и ваздушне струје се смирују у првих неколико секунди.

3

Инсталирајте пробни тег у равни 1 (Ран 1)

Зауставите ротор. Причврстите пробни тег of known mass at an arbitrary angular position in Plane 1. Mark this position clearly — it becomes your 0° reference for angle measurement later. Enter the trial weight Mass, g и Radius, mm in the software's Trial weight group — without the mass entered, the program can only report the correction as a percentage of the trial weight. Switch to the Run 1 - Trial Pl.1 tab, restart the rotor and record vibration at both sensors. The instrument now knows how the rotor's vibration field changes when mass is added in Plane 1.

Field tip: Use a bolt with a washer clamped to the rotor rim, or a hose clamp with a nut for quick attachment. The trial weight should produce a measurable vibration change (20–30% amplitude change or 20–30° phase shift at either sensor).

⚖

Колико треба да тежи пробни тег? Користите емпиријску формулу: Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) где је М_r = rotor mass (g), K_support = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), K_{вибрација} = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), R_t = радијус инсталације (цм), N = обртаји у минути. Или користите наш онлајн калкулатор пробне тежине — унесите параметре ротора и одмах добијте препоручену масу.

4

Померите пробни тег у раван 2 (2. серија)

Stop the rotor. Remove the trial weight from Plane 1. Attach the same trial weight (or one of similar known mass) at an arbitrary position in Plane 2. Mark this second reference point. Switch to the Run 2 - Trial Pl.2 tab, restart and record vibration at both sensors. Now the instrument has the complete influence coefficient matrix — four complex coefficients linking unbalance in either plane to vibration at either sensor.

Савет: Ако користите другу масу пробног тега у равни 2, унесите исправну вредност у софтвер — математика се аутоматски прилагођава.

5

Израчунајте корекционе тежине

The instrument solves the influence coefficient equations and displays the Correction mass (g) и Angle (°) for Plane 1 and Plane 2. The angle is measured from the trial weight position in the direction of rotor rotation. In the Correction method group you choose Add mass (weld or bolt a counterweight) or Remove mass (drill or grind material). The displayed angle is always the angle you actually work at: with Remove mass selected the software has already added 180° to the computed angle, so drill or remove exactly where it indicates — do not add another 180°.

6

Инсталирајте корекционе тегове

Remove the trial weight from Plane 2. Fabricate or select correction weights matching the calculated masses. Install each correction weight at the same radius as the trial weight — the calculated mass is valid only at that radius. If you must use a different radius, enter both radii in the software so it recalculates the mass. Measure the angle from the trial weight reference mark in the direction of rotation. Attach the correction weights firmly — welding, hose clamps, set‑screw weights, or bolts depending on the machine type and speed.

Field tip: If you cannot place a weight at the exact angle (e.g. only bolt holes available), use the Weight Installing Method setting — Free positions, Fixed positions, Circular groove, or Drill. With Fixed positions the instrument decomposes the correction vector into two components at the nearest available positions.

7

Провера стања (Провера)

Restart the rotor and record the final vibration. Compare against the initial baseline and against the ISO 21940‑11 tolerance for your machine class — enter the tolerance in the Balancing tolerance, g*mm field, or press the ISO 1940... button to calculate it from the G‑grade, rotor mass, and RPM (divide the g·mm result by the correction radius to get grams). If vibration is within specification, you are done. If not, the instrument can perform a верификационо мерење on the Run T - Trim tab — it uses the existing influence coefficients to calculate a small additional correction without new trial weights.

Савет за терен: Једно тримовање је обично довољно. Ако вам је потребно више од два тримовања, нешто се променило између трчања — проверите да ли има лабавих тежина, термалног раста или варијација брзине.

Израчунавање пробне тежине

The trial weight must be heavy enough to produce a noticeable vibration change, but light enough not to overload bearings or create a dangerous condition. The standard empirical formula accounts for rotor mass, correction radius, operating speed, support stiffness, and the measured vibration level:

Не желите да рачунате ручно? Користите наше онлајн калкулатор пробне тежине ↗ — унесите параметре ротора, тип носача и ниво вибрација и одмах добијте препоручену масу.

Worked Examples (K_support = 3, K_{вибрација} = 1.0)

Values shown assume K_support = 3 (standard bearing pedestals) and K_{вибрација} = 1.0 (normal vibration of 5–10 mm/s); scale accordingly for other support and vibration conditions.

Мерење угла корекције

Балансирајући инструмент избацује два броја по равни: маса (колико тежи) и угао (где га поставити). Угао се увек односи на положај пробног тега.

Како измерити угао

• Референтна тачка (0°): угаони положај где сте поставили пробни тег. Јасно га означите на ротору пре пробног рада.
• Смер мерења: увек у смеру ротације ротора.
• Читање угла: the result window shows the Correction mass и Angle for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
• Ако уклањате масу: select Remove mass in the Correction method group — the software adds 180° to the computed angle automatically, so drill or grind exactly at the displayed angle.

Подела тежине на фиксне позиције

When the rotor has pre‑drilled holes or fixed mounting positions (e.g. fan blade bolts), you may not be able to place a weight at the exact calculated angle. In the Balanset‑1A software this is handled by the Weight Installing Method setting, which offers four modes: Слободна радна места, Фиксне позиције, Кружна браздаи Drill (material removal, with drilling-depth calculation). With Fixed positions you enter the angles of the two nearest available positions, and the software decomposes the single correction vector into two smaller weights at those positions. The combined effect matches the original vector.

Корекционе равни и постављање сензора

Корекциона раван је аксијални положај на ротору где се додаје или одузима маса. Сензор мери вибрације на најближем лежају. Неколико кључних правила:

• Сензор се поставља на кућиште лежаја — што је могуће ближе средишњој линији лежаја, у радијалном смеру (пожељно хоризонтално).
• Раван 1 одговара сензору 1, Раван 2 до сензора 2. Нумерација треба да буде доследна или ће софтвер заменити равни корекције.
• Максимизирајте раздвајање равни: Што су две корекционе равни даље једна од друге, то је боља резолуција пара. Минимално практично размак је ⅓ распона лежаја.
• Изаберите приступачне позиције: Раван за корекцију мора бити место где можете физички причврстити тегове - ивицу прирубнице, круг вијка, обод или површину за заваривање.

На горњој фотографији, ротор малчера је припремљен за балансирање у две равни. Плави маркери 1 и 2 означавају положаје сензора на кућиштима лежајева. Црвени маркери 1 и 2 приказују равни корекције — у овом случају, прирубничке крајеве тела ротора где ће се заварити тегови.

Конзолни (надвисни) ротор

Конзолни ротори — импелери вентилатора, замајци монтирани ван распона лежајева, импелери пумпи — захтевају другачији распоред сензора и равни. Обе равни корекције су на истој страни лежајева, а положај сензора мора узети у обзир неравнотежу пара појачавајућих препрека масе.

Примене по типу машине

Методе причвршћивања тежине

Уобичајене грешке у балансирању поља

Извештај са терена: Балансирање ротора малчера

Дворавно динамичко балансирање вентилатора

Индустријски вентилатори — центрифугални, аксијални и мешовити — спадају међу најчешће балансиране роторе на терену. Доња процедура води кроз стварни посао са две равни на радијалном вентилатору коришћењем Balanset‑1A.

Одређивање равни и уградња сензора

Очистите површине за уградњу сензора од прљавштине и уља. Сензори морају чврсто да приањају уз металну површину кућишта лежаја — никада их не монтирајте на поклопце, заштитне панеле или неподржане лимене плоче.

• Сензор 1 (црвени): Инсталирајте ближе предњем делу вентилатора (страна равни 1).
• Сензор 2 (зелени): Инсталирајте ближе задњем делу вентилатора (страна равни 2).
• Авион 1 (црвена зона): Раван корекције на диску импелера, ближе предњој страни.
• Авион 2 (зелена зона): Раван корекције ближа задњој плочи или главчини.

Повежите оба сензора вибрација и ласерски тахометар са Balanset‑1A. Причврстите рефлектујућу траку на вратило или главчину за референцу обртаја.

Процес уравнотежења

Покрените вентилатор и извршите почетна мерења вибрација (Рун 0). Инсталирајте пробни тег познате масе на Раван 1 у произвољној тачки, покрените вентилатор и забележите промену вибрација (Рун 1). Померите пробни тег на Раван 2 у произвољној тачки, поново покрените вентилатор и забележите (Рун 2). Софтвер Balanset‑1A користи сва три мерења за израчунавање корекционе масе и угла за сваку раван.

Мерење угла за корекционе тежине вентилатора

Угао се мери од положаја пробног тега у смеру ротације вентилатора — тачно онако како је описано у Мерење угла корекције одељак изнад. Означите где је постављен пробни тег (референца 0°), а затим избројте назначени угао дуж смера ротације да бисте пронашли положај корекционог тега.

На основу углова и маса које је софтвер израчунао, инсталирајте корекционе тегове на Раван 1 и Раван 2. Поново покрените вентилатор и проверите да ли су вибрације пале на прихватљив ниво. ISO 21940‑11 (типично G 6.3 за вентилаторе опште намене). Ако су преостале вибрације и даље изнад циљане вредности, извршите једно подешавање.

Често постављана питања

Опрема за балансирање на терену

Balanset‑1А је преносиви инструмент са два канала који обавља динамичко балансирање у једној и две равни, плус анализу вибрација (укупна брзина, спектри, таласни облик). Испоручује се као комплетан комплет:

• 2x MEMS senzora vibracija (ADXL335-zasnovani akcelerometri) sa magnetnim nosačima
• Ласерски тахометар (бесконтактни сензор обртаја) са рефлектујућом траком
• УСБ мерна јединица (повезује се са било којим Windows лаптопом)
• Софтвер: чаробњак за балансирање, мерач вибрација, анализатор спектра
• Торба за ношење са свим кабловима и додатном опремом

RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ±1°. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.