Maelekezo ya Kusawazisha Shimoni Kwa Nguvu: Statiiki dhidi ya Dinamiki, Utaratibu wa Shambani & Madaraja ya ISO 21940
Everything a field engineer needs to balance rotors on-site — from the physics of unbalance to the final verification run. Seven-step procedure, trial weight formulas, correction angle measurement, and ISO tolerance tables. Based on Vibromera field work across fans, mulchers, crushers, and shafts.
Usawazishaji wa Kinamo ni Nini?
Kusawazisha kwa utofauti ni mchakato wa kupima na kusahihisha usambazaji usio sawa wa misa ya mwili unaozunguka (rotor) unapozunguka kwa kasi ya uendeshaji. Tofauti na usawazishaji wa kimya, ambao husahihisha upotovu wa misa katika uso mmoja ya marekebisho, usawazishaji wa kinamo unashughulikia kutokuwa na usawa katika nyuso mbili au zaidi za marekebisho kwa wakati mmoja, ukiondoa nguvu ya centrifugal na msukosuko wa mzunguko ambao husababisha mtetemo wa bering.
Kila sehemu inayozunguka — kuanzia rotor ya mulcher ya 200 kg hadi mhimili wa drill ya meno ya 5 g — ina kutokuwa na usawa wa mabaki fulani. Uvumilivu wa utengenezaji, tofauti za nyenzo, kutu, na mashapo yaliyokusanyika husogeza kitovu cha misa mbali na mhimili wa kijiometri wa mzunguko. Matokeo ni nguvu ya centrifugal inayokua na mraba wa kasi: mara mbili ya RPM na nguvu huongezeka mara nne.
Rotor inayozunguka kwa 3,000 RPM ikiwa na kutokuwa na usawa wa 10 g tu kwa radius ya 150 mm huzalisha nguvu ya mzunguko ya takriban 150 N — ya kutosha kuharibu bering ndani ya wiki chache. Usawazishaji wa kinamo hupunguza nguvu hii hadi kiwango kilichoainishwa na viwango vya kimataifa (ISO 21940‑11, awali ISO 1940), ukiongeza maisha ya bering kutoka miezi hadi miaka na kupunguza muda wa kusimama kwa sababu ya mtetemo.
Usawa wa Tuli dhidi ya Usawa wa Nguvu
Kitovu cha mvuto cha rotor kimepotoka kutoka kwenye mhimili wa mzunguko katika one plane. Inapowekwa kwenye viunga vya makali ya kisu, upande mzito huingia chini — unaweza kugundua hili bila kuzungusha.
Correction: ongeza au ondoa misa katika nafasi moja ya pembe kinyume na sehemu nzito. Uso mmoja wa marekebisho unatosha.
Applies to: narrow disc-shaped parts where L/D is below about 0.5 - flywheels, grinding wheels, single-disc impellers, saw blades, brake discs.
Upotovu wa misa mbili (au zaidi) uko katika nyuso tofauti kando ya urefu wa rotor. Zinaweza kufuta kila moja kimya — rotor inakaa imara kwenye viunga vya makali ya kisu — lakini huunda rocking couple wakati wa kuzunguka. Msukosuko huu hauwezi kugundulika wala kusahihishwa bila mzunguko.
Correction: uzito wa kufidia mbili katika nyuso mbili tofauti za marekebisho. Kifaa huhesabu misa na pembe kwa kila uso kutoka kwa matrix ya mgawo wa ushawishi.
Applies to: rotor ndefu — mifuko, feni zenye impeller pana, rotor za mulcher, rollers, impeller za pampu za hatua nyingi, turbines.
Aina Nne za Kutosawazika
ISO 21940‑11 inabainisha mifumo minne ya msingi ya kutokuwa na usawa. Kuelewa ni ipi inayotawala husaidia kuchagua mkakati sahihi wa usawazishaji.
Kwa vitendo, karibu kila rotor unayokutana nao uwanjani una usawa mbaya wa nguvu — mchanganyiko wa vipengele vya nguvu na jozi. Ndiyo maana usawazishaji katika nyuso mbili ndio utaratibu wa kawaida kwa kila rotor ambao si diski nyembamba.
Wakati wa Kutumia Usawazishaji katika Uso Mmoja Dhidi ya Nyuso Mbili
Kipengele cha maamuzi ni uwiano wa jiometri L/D (uwiano wa urefu wa mhimili hadi kipenyo cha nje) ukichanganywa na kasi ya uendeshaji.
| Criterion | Uso Mmoja (sensor 1) | Nyuso Mbili (sensor 2) |
|---|---|---|
| L/D ratio | L/D < 0.5 (narrow disc-like rotor) | L/D >= 0.5, or significant axial mass distribution |
| Typical parts | Gurudumu la kusagia, flywheel, impeller yenye diski moja, pulley, diski ya breki, msumeno wa mviringo | Rotor ya feni, mulcher, shimoni, roller, pampu ya hatua nyingi, turbine, crusher |
| Aina za usawa mbaya zinazorekebishwa | Statiiki peke yake (nguvu) | Tuli + jozi + nguvu za mwendo (nguvu + muda wa nguvu) |
| Nyuso za kusawazisha | 1 | 2 |
| Mizunguko ya kupima | 2 (wa awali + 1 wa majaribio) | 3 (wa awali + 2 wa majaribio, mmoja kwa kila uso) |
| Time on site | 15–20 min | 30–45 min |
Viwango vya Ubora wa Usawazishaji vya ISO 21940‑11
ISO 21940‑11 (mrithi wa ISO 1940‑1) inapanga kila kundi la mashine zinazozunguka kwa daraja la ubora wa usawazishaji G, inayofafanuliwa kama kasi ya juu inayoruhusiwa ya kituo cha uzito cha rotor kwa mm/s. Usawa mbaya mahususi wa mabaki unaoruhusiwa eper (katika g·mm/kg) inatokana na daraja na kasi ya uendeshaji:
G — daraja la ubora wa usawa (mfano, 6.3 inamaanisha 6.3 mm/s)
ω — kasi ya pembe, rad/s
RPM — kasi ya uendeshaji, mapinduzi/dakika
| Grade | e·ω, mm/s | Machine types |
|---|---|---|
G 0.4 |
0.4 | Gyroscope, spindle za mashine za kusaga kwa usahihi |
G 1.0 |
1.0 | Turbocharger, turbine za gesi, vipengele vidogo vya umeme (armature) vyenye mahitaji maalum |
G 2.5 |
2.5 | Motors za umeme, jenereta, turbine za kati/kubwa, pampu zenye mahitaji maalum |
G 6.3 |
6.3 | Mashabiki, pampu, mashine za mchakato wa viwanda, flywheel, centrifuge, mashine za jumla za viwanda |
G 16 |
16 | Mashine za kilimo, crusher, shimafi za uendeshaji (cardan), vipande vya mashine za kusaga |
G 40 |
40 | Magurudumu ya magari ya abiria, mikusanyiko ya crankshaft (uzalishaji wa wingi) |
G 100 |
100 | Fast diesel engine crankshaft assemblies with six or more cylinders |
Mfano wa Kazi: Rotor ya Shabiki
Rotor ya shabiki ya centrifugal ina uzito wa kilo 80 kg, inafanya kazi kwa kasi ya 1,450 RPM, na radi ya urekebishaji ni 250 mm. Daraja linalohitajika: G 6.3.
At correction radius 250 mm: max residual mass = 3320 / 250 = 13.3 g total residual mass
For a two-plane job, distribute that total tolerance between planes; a simple equal split gives about 6.6 g per plane.
Viwango vinavyohusiana: ISO 21940‑11 (rotari ngumu), ISO 21940‑12 (rotari laini), ISO 10816‑3 (mipaka ya ukali wa mtetemo), ISO 1940 (mtangulizi wa zamani).
Utaratibu wa Usawa wa Shamba wa Hatua Saba
Hii ni njia ya mgawo wa ushawishi kwa usawa wa shamba wa nyuso mbili, inayotumika kwa chombo cha kubebeka kama vile Balanset‑1A. Mantiki hiyo hiyo inafanya kazi na kichunguzi chochote cha usawa chenye njia mbili.
Mt = Mr × K / (Rt × (N/100)²) where Mr = rotor mass (g), K = support stiffness coefficient (1–5, use 3 for average), Rt = installation radius (cm), N = RPM. Or use our kikokotoo cha uzito wa majaribio mtandaoni — ingiza vigezo vya rotor wako na upate misa inayopendekezwa mara moja.
Mahesabu ya Uzito wa Majaribio
Uzito wa majaribio lazima uwe mzito wa kutosha ili kutoa mabadiliko yanayoonekana ya mtetemo, lakini mwepesi wa kutosha ili usizidishe mzigo kwenye beba au kusababisha hali hatari. Fomula ya kawaida ya kimajaribio inazingatia misa ya rotа, radi ya marekebisho, kasi ya uendeshaji, na ugumu wa msaada:
Mr — uzito wa rotari, gramu
K — support stiffness coefficient (1 = soft mounts, 3 = average, 5 = rigid foundation)
Rt — radi ya ufungaji wa uzito wa majaribio, cm
N — kasi ya uendeshaji, RPM
Hutaki kufanya hesabu kwa mkono? Tumia kikokotoo cha uzito wa majaribio mtandaoni ↗ — ingiza vigezo vya rotа yako, aina ya msaada, na kiwango cha mtetemo, na upate misa inayopendekezwa mara moja.
Mifano ya Kazi (K = 3, ugumu wa wastani)
| Machine | Rotor mass | RPM | Radius | Uzito wa majaribio (K = 3) |
|---|---|---|---|---|
| Mulcher rotor | 120 kg | 2,200 | 30 cm | 360,000 / (30 × 484) ≈ 25 g |
| Industrial fan | 80 kg | 1,450 | 40 cm | 240,000 / (40 × 210.25) ≈ 29 g |
| Ngoma ya sentrifuji | 45 kg | 3,000 | 15 cm | 135,000 / (15 × 900) = 10 g |
| Crusher shaft | 250 kg | 900 | 25 cm | 750,000 / (25 × 81) ≈ 370 g |
Kipimo cha Pembe ya Urekebishaji
Kifaa cha usawazishaji kinatoa nambari mbili kwa kila uso wa urekebishaji: mass (kiasi cha uzito) na angle (mahali pa kuweka). Pembe daima inahusiana na nafasi ya uzito wa majaribio.
Jinsi ya Kupima Pembe
- Kiungo cha rejeleo (0°): nafasi ya pembe ambapo uliweka uzito wa majaribio. Iweke alama wazi kwenye rotor kabla ya jaribio la uendeshaji.
- Mwelekeo wa upimaji: daima katika mwelekeo wa mzunguko wa rotor.
- Kusoma pembe: the instrument displays angle f₁ for Plane 1 and f₂ for Plane 2. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
- Ikiwa kunaondoa uzito: weka urekebishaji katika nafasi ya 180° kinyume na nafasi iliyoonyeshwa ya "ongeza".
Ugawaji wa Uzito kwa Nafasi Zilizowekwa
Wakati rotor ina mashimo yaliyochimbwa mapema au nafasi za usakinishaji zilizowekwa (k.m. bolti za msumari wa shabehe), unaweza kutoweza kuweka uzito katika pembe halisi iliyokokotolewa. Balanset‑1A inajumuisha kitendo cha ugawaji wa uzito: unaweka pembe za nafasi mbili zilizo karibu zaidi zinazoweza kutumika, na programu inagawanya vekta moja ya urekebishaji katika uzito miwili midogo katika nafasi hizo. Athari ya pamoja inalingana na vekta ya asili.
Nyuso za Urekebishaji & Uwekaji wa Sensori
Uso wa urekebishaji ni nafasi ya mhimili kwenye rotor ambapo unaongeza au kuondoa uzito. Sensori inapima mtetemo kwenye bearing iliyo karibu zaidi. Sheria chache muhimu:
- Sensori inawekwa kwenye ganda la bearing — karibu iwezekanavyo na mstari wa katikati wa bearing, katika mwelekeo wa radial (mlalo unapendelewa).
- Uso 1 inalingana na Sensori 1, Uso 2 hadi Sensor 2. Weka utaratibu wa nambari kuwa thabiti, au programu itabadilisha nyuso za urekebishaji.
- Ongeza umbali kati ya nyuso mbili za urekebishaji: kadri nyuso mbili za urekebishaji zinavyokuwa mbali zaidi, ndivyo utatuzi wa nguvu za jozi unavyokuwa bora. Umbali wa chini unaofaa ni ⅓ ya mwambo kati ya vichwa vya mhimili.
- Chagua maeneo yanayofikiwa kwa urahisi: uso wa urekebishaji lazima iwe mahali ambapo unaweza kuambatanisha uzito kwa mkono — ukingo wa flanji, mzunguko wa bolti, ukingo, au uso wa kulehemu.
Katika picha hapo juu, rotor ya mulcher imeandaliwa kwa usawazishaji wa nyuso mbili. Alama za buluu 1 na 2 zinaonyesha maeneo ya sensor kwenye mabomba ya bearings. Alama nyekundu 1 na 2 zinaonyesha nyuso za urekebishaji — katika kesi hii, ncha za flanji za mwili wa rotor ambapo uzito utakulehemiwa.
Rotor ya Cantilever (Iliyoning'inia)
Rotors za cantilever — vipande vya mashabiki, flywheel zilizowekwa nje ya mwambo wa bearings, vipande vya pampu — zinahitaji mpangilio tofauti wa sensor na uso. Nyuso zote mbili za urekebishaji ziko upande mmoja wa bearings, na uwekaji wa sensor lazima uzingatie uzito ulioning'inia unaokuza kutokuwa na usawa wa jozi.
Matumizi kulingana na Aina ya Mashine
Mbinu za Kuambatisha Uzito
| Method | Attachment | Best for | Limits |
|---|---|---|---|
| Welding | Washer au bamba za chuma zilizolehemwa kwa muda kwenye ukingo wa rotor | Rotors za mulcher, crusher na viwanda vizito | Ya kudumu. Haiwezi kutumika kwenye alumini au chuma kisichotulia bila fimbo maalum |
| Bolts & nuts | Bolti kupitia mashimo yaliyoandaliwa mapema pamoja na locknut | Impeller za mashabiki, flywheel, flanji za coupling | Inahitaji mashimo yaliyopo au kuchimba mapya |
| Hose clamps | Kipa cha hose cha chuma kisichokuliwa na kutu chenye uzito uliowekwa ndani | Mhimili, roller na rotors za silinda shambani | Ya muda au nusu ya kudumu. Hakikisha torque ya kipa |
| Klipu ya skreni ya kuweka | Uzito wa kubanwa uliotengenezwa tayari (kama uzito wa tairi) | Mapanga ya feni, magurudumu nyembamba, rotari nyepesi | Kipimo kidogo cha uzito. Unaweza kuteleza kwa kasi ya juu ya RPM |
| Gundi (epoksi) | Uzito uliobanwa kwenye uso kwa gundi | Rotari za usahihi, mazingira safi | Inahitaji uso safi na kavu. Kikomo cha joto ~120°C |
| Kuondoa nyenzo | Kuchimba au kusaga nyenzo kutoka upande mzito | Turbochargers, spindles za kasi ya juu, impellers | Ya kudumu na sahihi lakini haiwezi kutenduliwa. Tumia wakati kuongeza uzito si salama |
Makosa ya Kawaida katika Usawazishaji wa Uwandani
| # | Mistake | Consequence | Fix |
|---|---|---|---|
| 1 | Sensa imewekwa kwenye kinga au kifuniko | Resonance ya kifuniko inapotosha mawimbi ya ukubwa na awamu → marekebisho yasiyo sahihi | Weka daima kwenye uso wa chuma wa nyumba ya bearing |
| 2 | Uzito wa majaribio mwembamba sana | Mabadiliko ya awamu na ukubwa yako ndani ya mwangaza → mgawo wa ushawishi hauna kuaminika | Ensure 20-30% amplitude change or 20-30 degrees of phase shift at least one sensor |
| 3 | Mabadiliko ya kasi kati ya vipindi vya kupima | Mtetemo katika 1× hubadilika kwa RPM² — hata mabadiliko ya kasi ya 5% yanadhuru data | Tumia tachometer kwa ufuatiliaji sahihi wa RPM. Subiri kasi iwe thabiti |
| 4 | Kusahau kuondoa uzito wa majaribio | Hesabu ya marekebisho inajumuisha athari ya uzito wa majaribio → matokeo hayana maana | Fuata utaratibu madhubuti: ondoa uzito wa majaribio kabla ya kufunga uzito wa marekebisho |
| 5 | Kuchanganya Uso wa 1 na Uso wa 2 | Uzito wa marekebisho huwekwa kwenye nyuso zisizo sahihi → mtetemo huongezeka | Weka lebo wazi kwa vitambuzi na nyuso. Kitambua 1 → Uso wa 1, Kitambua 2 → Uso wa 2 |
| 6 | Kupima pembe kinyume na mwelekeo wa mzunguko | Marekebisho yanawekwa kwa 360° − f badala ya f → upande wa pili wa rotor | Thibitisha mwelekeo wa mzunguko kabla ya kuanza. Pima daima katika mwelekeo wa mzunguko |
| 7 | Ukuaji wa joto wakati wa mzunguko | Mwanya wa beari hubadilika kati ya mizunguko ya kuanzisha baridi → vipimo vinapotelewa | Ama pasha hadi hali imara kabla ya mzunguko wa 0, au kamilisha mizunguko yote haraka (<dakika 5 kati ya kila mzunguko) |
| 8 | Kutumia usawazishaji wa uso mmoja kwa rotor ndefu | Kukosekana kwa usawa wa mzunguko kunabaki bila kusahihishwa → mtetemo unaweza hata kuongezeka kwenye beari ya mbali | Use two-plane balancing for any rotor where L/D >= 0.5, plane separation is significant, or single-plane correction affects the far bearing |
Ripoti ya Uwanjani: Usawazishaji wa Rotor ya Mulcher
Machine: Flail mulcher Maschio Bisonte 280, rotor ya kg 165, kasi ya PTO ya RPM 2,100. Mteja aliripoti mtetemo mkali baada ya kubadilisha flails 8.
Setup: Vipimo viwili vya kuharakisha kwenye makao ya beari, tachometer ya leza kwenye shimba la PTO. Balanset-1A hali ya nyuso mbili.
Run 0: Sensor 1 = 12.4 mm/s @ 47°, Sensor 2 = 8.9 mm/s @ 213°. ISO 10816-3 zone D (danger).
Trial runs: Uzito wa majaribio wa g 500 ulitumiwa kwenye nyuso zote mbili. Mwitikio wazi — mabadiliko ya amplitudi >60% kwenye vitambuzi vyote viwili.
Correction: Uso 1: g 340 zilizopigwa weldi kwa 128°. Uso 2: g 215 zilizopigwa weldi kwa 276°.
Verification: Sensor 1 = 0.8 mm/s, Sensor 2 = 0.6 mm/s. ISO zone A (good). No trim run needed.
Usawazishaji wa Nguvu katika Nyuso Mbili wa Feni
Feni za viwandani — za sentrifugali, za paksi, na za mtiririko mchanganyiko — ni miongoni mwa rotary zinazoswazishwa zaidi katika mazingira halisi. Utaratibu hapa chini unaelezea kazi halisi ya nyuso mbili kwenye feni ya radiali kwa kutumia Balanset‑1A.
Determining Planes and Installing Sensors
Safisha nyuso za ufungaji wa sensorer kutoka uchafu na mafuta. Sensorer lazima zishikamane vizuri na uso wa chuma wa kifuniko cha chafuko — usiwahi kufunga kwenye mifuniko, vifuniko vya kinga, au paneli za bati zisizo na msaada.
- Sensor 1 (nyekundu): Weka karibu na sehemu ya mbele ya feni (upande wa Uso 1).
- Sensor 2 (kijani): Weka karibu na sehemu ya nyuma ya feni (upande wa Uso 2).
- Uso 1 (eneo jekundu): Uso wa urekebishaji kwenye diski ya impela, karibu na sehemu ya mbele.
- Uso 2 (eneo la kijani): Uso wa urekebishaji karibu na bamba la nyuma au kitovu.
Unganisha sensorer zote mbili za mtetemo na takometari ya leza kwenye Balanset‑1A. Weka tepi ya kiakisi kwenye shimbo au kitovu kwa kumbukumbu ya idadi ya mapinduzi kwa dakika (RPM).
Mchakato wa Kusawazisha
Anzisha feni na uchukue vipimo vya awali vya mtetemo (Mkimbi 0). Weka uzito wa majaribio wa misa inayojulikana kwenye Uso 1 mahali popote, endesha feni, na urekodi mabadiliko ya mtetemo (Mkimbi 1). Hamisha uzito wa majaribio hadi Uso 2 mahali popote, endesha feni tena, na urekodi (Mkimbi 2). Programu ya Balanset‑1A inatumia vipimo vyote vitatu kuhesabu misa ya urekebishaji na pembe kwa kila uso.
Upimaji wa Pembe kwa Uzito wa Urekebishaji wa Feni
Pembe inapimwa kutoka mahali pa uzito wa majaribio kuelekea mwelekeo wa mzunguko wa feni — kama ilivyoelezwa katika Kipimo cha Pembe ya Urekebishaji sehemu hapo juu. Weka alama mahali ambapo uzito wa majaribio uliwekwa (kumbukumbu ya 0° ), kisha hesabu pembe iliyoonyeshwa kufuata mwelekeo wa mzunguko ili kupata mahali pa uzito wa urekebishaji.
Kulingana na pembe na misa zilizohesabiwa na programu, weka uzito wa urekebishaji kwenye Uso 1 na Uso 2. Endesha feni tena na uthibitishe kwamba mtetemo umeshuka hadi kiwango kinachokubalika kulingana na ISO 21940‑11 (kawaida G 6.3 kwa feni za matumizi ya jumla). Ikiwa mtetemo wa mabaki bado uko juu ya lengo, fanya mkimbi mmoja wa marekebisho ya ziada.
Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara
Vifaa vya Usawazishaji wa Shambani
The Balanset‑1A ni chombo cha mkononi chenye njia mbili kinachoshughulikia usawazishaji wa nguvu wa uso mmoja na nyuso mbili, pamoja na uchambuzi wa mtetemo (kasi ya jumla, wigo, mawimbi). Inasafirishwa kama seti kamili:
- 2x MEMS vibration sensors (ADXL335-based accelerometers) with magnetic mounts
- Tahometa ya leza (kipimo cha RPM kisichogusa) na tepi ya kuakisi
- Kitengo cha kupima cha USB (kinaunganika na kompyuta yoyote ya Windows)
- Programu: mwongozo wa usawazishaji, kipimo cha mtetemo, kichambua wigo
- Kesi ya kubeba na nyaya na vifaa vyote
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.
0 Comments