ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความเยื้องศูนย์กลางในเครื่องจักรหมุน

คำจำกัดความ: ความแปลกประหลาดคืออะไร?

ในบริบทของพลศาสตร์โรเตอร์ ความแปลกประหลาด หมายถึงระยะห่างในแนวรัศมีหรือระยะเยื้องระหว่างจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ (หรือที่เรียกว่าจุดศูนย์ถ่วง) และจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต (จุดศูนย์กลางที่แท้จริงของรูปทรงหรือเพลา) ในโรเตอร์ที่สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ จุดศูนย์กลางทั้งสองนี้จะตรงกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของการผลิตและความหนาแน่นของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ จึงมักมีความเยื้องศูนย์อยู่บ้าง เมื่อโรเตอร์เยื้องศูนย์หมุน จุดศูนย์กลางมวลเยื้องศูนย์จะสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ซึ่งเป็นสาเหตุของการสั่นสะเทือนเนื่องจาก ความไม่สมดุล.

ความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความแปลกประหลาดและความไม่สมดุล

ความเยื้องศูนย์กลางและความไม่สมดุลมีความสัมพันธ์กันโดยพื้นฐาน ความไม่สมดุลคือ *การวัด* ผลของความเยื้องศูนย์กลางที่ความเร็วหนึ่งๆ ในขณะที่ความเยื้องศูนย์กลางคือ *สาเหตุทางกายภาพ* ปริมาณความไม่สมดุลจะแปรผันตรงกับมวลของโรเตอร์และความเยื้องศูนย์กลาง

สูตรก็ง่ายๆ ดังนี้:

ความไม่สมดุล (U) = มวล (M) × ความเยื้องศูนย์กลาง (e)

ความสัมพันธ์นี้เน้นย้ำว่าเหตุใดค่าความเยื้องศูนย์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง แม้ค่าความเยื้องศูนย์เพียงเล็กน้อย (เพียงไม่กี่ไมโครเมตร) บนโรเตอร์ความเร็วสูงที่มีน้ำหนักมากก็สามารถสร้างแรงไม่สมดุลมหาศาล นำไปสู่การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงและการสึกหรออย่างรวดเร็วของตลับลูกปืน

ประเภทของความแปลกประหลาด

สิ่งสำคัญคือการแยกแยะความแตกต่างระหว่างรูปแบบต่างๆ ของความเยื้องศูนย์กลางและความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตที่เกี่ยวข้อง:

1. ความเยื้องศูนย์กลางของมวล

นี่คือความเยื้องศูนย์ที่แท้จริงตามที่นิยามไว้ข้างต้น ซึ่งก็คือค่าออฟเซ็ตระหว่างจุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์กลางเรขาคณิต ความเยื้องศูนย์นี้ทำให้เกิดความไม่สมดุลและเป็นเป้าหมายของกระบวนการปรับสมดุลทั้งหมด ความไม่สมดุลนี้ไม่สามารถมองเห็นหรือวัดได้โดยตรงด้วยไดอัลอินดิเคเตอร์เมื่อโรเตอร์หยุดนิ่ง

2. ความเยื้องศูนย์กลางทางเรขาคณิต (การวิ่งออกนอกแนว)

หมายถึงความเบี่ยงเบนของพื้นผิวโรเตอร์จากวงกลมสมบูรณ์ เป็นการวัดว่าเพลาหรือโรเตอร์ "ไม่กลม" แค่ไหน เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การหมดแรงทางกลตัวอย่างเช่น เพลาลูกเบี้ยวอาจเป็นรูปวงรีเล็กน้อย หรือรอกอาจถูกกลึงให้เยื้องจากศูนย์กลางเล็กน้อยบนเพลา ความไม่สมบูรณ์แบบประเภทนี้ *สามารถ* วัดได้ด้วยตัววัดแบบไดอัลระหว่างการหมุนช้า แม้ว่าจะไม่ได้แสดงถึงความไม่สมดุลของมวลโดยตรง แต่รูปทรงเรขาคณิตที่เยื้องศูนย์มักมีส่วนทำให้เกิดความไม่สมดุลของมวล

3. การหมดกระแสไฟฟ้า

นี่ไม่ใช่ความบกพร่องทางกายภาพ แต่เป็นความคลาดเคลื่อนในการวัดที่เกิดขึ้นกับหัววัดแบบไร้สัมผัส หากพื้นผิวของโรเตอร์มีค่าการซึมผ่านแม่เหล็กหรือค่าการนำไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง หัววัดอาจให้ค่าที่อ่านได้ผิดพลาดซึ่งเลียนแบบการวิ่งออกทางเรขาคณิต “สัญญาณรบกวน” นี้ต้องนำมาพิจารณาในระหว่างการทดสอบแบบไดนามิกของโรเตอร์

สาเหตุของความแปลกประหลาด

ความเยื้องศูนย์กลางของมวลจะถูกนำเข้าสู่โรเตอร์ผ่านวิธีการต่างๆ:

• ความคลาดเคลื่อนในการผลิต: ไม่มีกระบวนการผลิตใดที่สมบูรณ์แบบ ย่อมมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการตัดเฉือน การหล่อ และการประกอบเสมอ
• ความหนาแน่นของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ: สิ่งเจือปน ช่องว่าง หรือรูพรุนภายในชิ้นงานหล่อหรือการตีขึ้นรูป หมายความว่าวัสดุนั้นไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบ ส่งผลให้ศูนย์กลางมวลเปลี่ยนไป
• การออกแบบที่ไม่สมมาตร: ส่วนประกอบต่างๆ เช่น เพลาข้อเหวี่ยงโดยเนื้อแท้แล้วจะไม่สมมาตร
• ข้อผิดพลาดในการประกอบ: รอกหรือลูกปืนที่ไม่ได้อยู่ตรงกลางเพลาพอดีจะทำให้เกิดมวลนอกรีต
• การบิดเบือนความร้อน: การให้ความร้อนหรือความเย็นที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้โรเตอร์โค้งงอ ส่งผลให้จุดศูนย์กลางมวลเคลื่อนตัวชั่วคราว ซึ่งเรียกว่า เวกเตอร์ความร้อน

ความผิดปกติได้รับการกล่าวถึงอย่างไร

เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางของมวลเป็นสาเหตุของความไม่สมดุล จึงได้รับการแก้ไขโดยกระบวนการ สมดุลโดยการเพิ่มหรือลดน้ำหนักจำนวนเล็กน้อย ช่างเทคนิคจะสร้างแรงต้านที่ดึงเส้นศูนย์กลางมวลของโรเตอร์กลับเข้าสู่การจัดตำแหน่งกับเส้นศูนย์กลางทางเรขาคณิต ทำให้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสุทธิและการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นลดน้อยลง

← กลับสู่ดัชนีหลัก