ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความไม่สมดุล (Immbalance) ในเครื่องจักรหมุน

คำจำกัดความ: ความไม่สมดุลคืออะไร?

ความไม่สมดุล (มักใช้แทนคำว่า "ความไม่สมดุล") คือสภาวะในโรเตอร์ที่จุดศูนย์กลางมวล (หรือจุดศูนย์ถ่วง) ไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกับจุดศูนย์กลางการหมุน ออฟเซ็ตนี้เรียกว่า ความแปลกประหลาดหมายความว่ามวลไม่ได้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอรอบแกนหมุน เมื่อโรเตอร์หมุน การกระจายตัวของมวลที่ไม่สม่ำเสมอนี้จะสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสุทธิที่ดึงโรเตอร์ออกจากจุดศูนย์กลาง ทำให้เครื่องจักรทั้งหมดสั่นสะเทือน ความไม่สมดุลเป็นสาเหตุของการสั่นสะเทือนที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องจักรที่กำลังหมุน

ลายเซ็นคลาสสิกของความไม่สมดุล

ความไม่สมดุลมีลายเซ็นการสั่นสะเทือนที่ชัดเจนและจดจำได้ ซึ่งทำให้วินิจฉัยได้ค่อนข้างง่าย:

• ความถี่: การสั่นสะเทือนเกิดขึ้นตรงเวลาพอดี 1x ความเร็วในการหมุน ของโรเตอร์ หากเครื่องมีความเร็วเพิ่มขึ้นหรือลดลง ความถี่ของการสั่นสะเทือนจะตามมาอย่างสมบูรณ์แบบ
• ทิศทาง: การสั่นสะเทือนส่วนใหญ่อยู่ใน รัศมี ทิศทาง (แนวนอนและแนวตั้ง) โดยทั่วไปแล้วการสั่นสะเทือนตามแนวแกน (แรงขับ) จะเกิดขึ้นน้อยมาก
• แอมพลิจูด: แอมพลิจูดของการสั่นจะแปรผันตรงกับกำลังสองของความเร็วในการหมุน หากคุณเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่า แรงที่ไม่สมดุล (และการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้น) จะเพิ่มขึ้นสี่เท่า
• Phase: การวัดเฟสสำหรับความไม่สมดุลโดยทั่วไปจะเสถียรและทำซ้ำได้

ประเภทของความไม่สมดุล

ความไม่สมดุลสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหลัก:

1. ความไม่สมดุลแบบคงที่

หรือที่รู้จักกันในชื่อ "แรงไม่สมดุล" เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุด เกิดขึ้นเมื่อมวลกระจายตัวไม่เท่ากันในระนาบเดียว เช่น จุดหนักจุดเดียวบนแผ่นดิสก์บางๆ เรียกว่า "สถิต" เพราะสามารถตรวจจับได้แม้โรเตอร์หยุดนิ่ง หากวางบนคมมีดที่ไม่มีแรงเสียดทาน โรเตอร์จะหมุนจนกระทั่งจุดหนักอยู่ด้านล่าง สามารถแก้ไขได้ด้วยการวางตุ้มน้ำหนักเพียงอันเดียวในมุม 180° ตรงข้ามกับจุดหนัก

2. ความไม่สมดุลของคู่รัก

อาการนี้เกิดขึ้นเมื่อมีจุดหนักสองจุดที่เท่ากันอยู่ที่ปลายตรงข้ามของโรเตอร์ โดยตั้งฉากกัน 180° สิ่งนี้จะทำให้เกิด “การควบคู่” หรือการเคลื่อนไหวแบบโยกที่พยายามบิดโรเตอร์จากปลายหนึ่งไปอีกปลายหนึ่ง โรเตอร์ที่มีความไม่สมดุลแบบควบคู่ล้วนจะมีความสมดุลแบบคงที่ (จะไม่หมุนบนคมมีด) แต่จะสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงเมื่อหมุน ต้องใช้ตุ้มถ่วงสองอันในสองระนาบแยกกันเพื่อต้านการเคลื่อนไหวแบบโยก

3. ความไม่สมดุลแบบไดนามิก

นี่เป็นภาวะที่พบได้บ่อยที่สุดในเครื่องจักรจริง ภาวะนี้เกิดจากการรวมตัวของทั้งความไม่สมดุลแบบคงที่และแบบคู่ การแก้ไขความไม่สมดุลแบบไดนามิกจำเป็นต้องทำการแก้ไขมวลในระนาบที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองระนาบตามแนวโรเตอร์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า การปรับสมดุลแบบไดนามิก.

สาเหตุทั่วไปของความไม่สมดุล

ความไม่สมดุลอาจเกิดขึ้นได้ตั้งแต่การผลิตหรือเกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน สาเหตุที่พบบ่อย ได้แก่:

• ข้อบกพร่องในการผลิต: ความพรุนในงานหล่อ ความหนาแน่นของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ และความคลาดเคลื่อนของการตัดเฉือน
• ข้อผิดพลาดในการประกอบ: ติดตั้งส่วนประกอบไม่ถูกต้อง ขันน็อตไม่แน่นเท่ากัน หรือประแจไม่ตรงตำแหน่ง
• การสึกหรอ: การกัดกร่อนที่ไม่สม่ำเสมอ การกัดกร่อน หรือการสึกหรอของใบพัดลมหรือใบพัดปั๊ม
• การสะสมวัสดุ: การสะสมของสิ่งสกปรก ฝุ่นละออง หรือผลิตภัณฑ์บนโรเตอร์ของพัดลม โบลเวอร์ และเครื่องเหวี่ยง
• ความล้มเหลวของส่วนประกอบ: การโยนตุ้มถ่วงน้ำหนักหรือใบมีดหักจะทำให้เกิดภาวะไม่สมดุลอย่างรุนแรงทันที

เหตุใดการแก้ไขความไม่สมดุลจึงมีความสำคัญ

การปล่อยให้เครื่องจักรทำงานโดยที่เครื่องไม่สมดุลอย่างมากนั้นส่งผลเสียต่อสุขภาพ แรงวัฏจักรคงที่ก่อให้เกิด:

• ความล้มเหลวของตลับลูกปืนก่อนกำหนด: ตลับลูกปืนต้องรับภาระแบบไดนามิกที่สูง ส่งผลให้เกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว
• อาการเหนื่อยล้าและการแตกร้าว: การสั่นสะเทือนทำให้เกิดความเครียดจากความล้าบนเพลา ฐานราก และส่วนประกอบอื่นๆ
• ประสิทธิภาพลดลง: พลังงานถูกสูญเสียไปในรูปแบบของการสั่นสะเทือนและความร้อนแทนที่จะนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์
• ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย: ความไม่สมดุลอย่างรุนแรงอาจนำไปสู่ความล้มเหลวที่ร้ายแรงได้

ความไม่สมดุลจะได้รับการแก้ไขผ่านขั้นตอนการปรับสมดุลอย่างเป็นระบบ ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเครื่องจักร

← กลับสู่ดัชนีหลัก