Разумевање ексцентричности код ротирајућих машина
У динамика ротора, ексцентричност је радијални оффсет између центра масе ротора (његовог центра гравитације) и његовог геометријског центра — правог центра његове осовине. На савршено уравнотеженом ротору та два центра би се поклапала, али производне несавршености и неуниформна густина материјала осигуравају да нека ексцентричност готово увек остане. Када ротира ексцентрични ротор, маса ван осе генерише центрифугална сила, а та сила је основни узрок неравнотежа вибрације. Ексцентричност, другим речима, је геометрија иза најчешће машинске грешке која постоји.
1. Дефиниција: Шта је ексцентричност?
Ексцентричност је растојање — обично неколико микрометара — мерено окомито на осу ротације, што одваја где се маса заправо центрира од где се осовина обрће. Пошто је то својство како је маса дистрибуирана, а не како површина изгледа, права ексцентричност масе се не може видети и не може се прочитати са мерачем на непокретном ротору. Сама се открива само када се ротор окреће и маса ван осе почиње да баца центрифугалну силу напоље једном по револуцији.
2. Директна веза између ексцентричности и неуравнотежења
Ексцентричност и неуравнотежење су две стране исте медаље. Неуравнотежење је мера ефекта ексцентричности на датој брзини; ексцентричност је физички узрок. Количина неуравнотежења је директно пропорционална маси ротора и његовој ексцентричности:
Неуравнотеженост (U) = Маса (M) × Ексцентричност (e)
Овај једноставан производ објашњава зашто је ексцентричност толико критична. Центрифугална сила коју она производи расте са квадрат брзине ротације, тако да чак неколико микрометара ексцентричности на тежоку, брзоходном ротору може створити огромну силу, покренути севере вибрација и брзо хабање лежаја. Можете видети како стрмо та сила расте са масом, ексцентричности и брзином користећи калкулатор центрифугалне силе од неуравнотежења.
3. Врсте ексцентричности
Важно је разликовати праву ексцентричност од повезаних геометријских имперфекција са којима се често меша.
Масена ексцентричност
Права ексцентричност дефинисана горе — оффсет између центра масе и геометријског центра. Ово је оно што узрокује небалансиране, и то је циљ сваког балансирања процедуре. Не може се директно мерити индикатором на мирном ротору; појављује се само динамички, као једном-по-обртају сила чији правац (угао тешке тачке) се проналази из фаза вибрацијских 1× компоненте.
Геометријска ексцентричност (Руноут)
Девијација роторске површине од савршеног круга — мера колико је вратило или ротор “неуокругљено”, такође звано механичко одступање. Часопис може бити благо оваИан, или калем монтиран ексцентрично на вратило. За разлику од масене ексцентричности, ово може може се мерити индикатором током спорог окретања. Не представља директно масу небалансираног, али ексцентрична геометријска форма врло често доприноси томе. Јасно повезани али сличан концепт екцентричност ротора описује ову геометријску оффсет у контексту мотора и зрачног размака.
Електрични растојај
Уопште није физичка имперфекција, већ мерени артефакт специфичан за контактне сонде за близину. Тамо где површина вратила варира у магнетној пропустљивости или електричној проводљивости, сонда враћа лажни сигнал који мимикрија геометријски руноут. Ова бука мора бити карактерисана и одузета — обично кроз компензација кабла и одузимања руноут-а током спорог окретања — током динамичког тестирања ротора, или ће се маскирата као право кретање вратила.
4. Узроци ексцентричности
Масена ексцентричност улази у ротор кроз неколико путања:
- Производне толеранције: никакав процес машинског обраде, ливења или монтаже није савршен, па су мале грешке неизбежне.
- Нехомогена густина материјала: укључци, празнине или порозност у ливењу или ковању чинже материјал нехомогеним и померају центар масе.
- Асиметричан дизајн: неки елементи, као што су коленастог вратила, су по природи асиметрични.
- Грешке у склопу: разбалтана или неправилно центрирана ременица или лежај на вратилу ствара ексцентричну масу.
- Термичка дисторзија: неравномерно грејање или хлађење може дугиравати ротор, привремено померајући центар његове масе — а термално савијање, често описивано као термални вектор јер су и његова величина и смер важни.
5. Како се решава ексцентричност
Пошто је ексцентричност масе узрок дисбаланса, она се исправља кроз балансирањем. Додавањем или уклањањем малих количина масе, техничар ствара супротну центрифугалну силу која ефективно враћа центарлинију масе ротора назад према његовој геометријској центарлинији, минимизирајући нетто силу и резултујућу вибрацију. На монтираној машини то се ради на месту: преносив двоканални анализатор као што је Balanset-1A мери 1× амплитуду и фазу у сопственим лежајевима машине, рачуна колико корекционог тега додати и где, и верификује преостали дисбаланс подаље. Имајте на уму да балансирање отказује ефекат ексцентричности; не помера геометријску површину, тако да ротор са великим геометријским такаутом може добро да буде избалансиран, али и даље може да трља или читати високо на сонди близине.
