Pag-balance ng rotor: static at dynamic unbalance, resonance, at praktikal na pamamaraan
Ipinaliliwanag ng gabay na ito ang pag-balance ng rotor para sa rigid rotors: ang kahulugan ng "unbalance", kung paano naiiba ang static at dynamic unbalance, kung bakit maaaring mapigilan ng resonance at non-linearity ang isang kalidad na resulta, at kung paano karaniwang isinasagawa ang balancing sa isa o dalawang correction plane.
Contents
- Ano ang rotor at ano ang iwinawasto ng balancing?
- Mga uri ng rotor at mga uri ng unbalance
- Vibration ng mga makinarya: ano ang maaari at hindi maaaring alisin ng balancing
- Resonance: isang salik na pumipigil sa balancing
- Linear kumpara sa nonlinear na mga modelo: kapag huminto na sa paggana ang mga kalkulasyon
- Mga balancing device at balancing machine
- Balancing rigid rotors (practical notes)
- Paano isinasagawa ang dynamic balancing (three-run method)
- Mga pamantayan sa pagtatasa ng kalidad ng balancing
- Standards and references
- FAQ
Ano ang rotor at ano ang iwinawasto ng balancing?
Ang rotor ay isang katawan na umiikot sa isang ehe at pinapanatili ng mga bearing surface nito sa mga suporta. Ang mga bearing surface ng rotor ay nagpapadala ng mga load sa mga suporta sa pamamagitan ng rolling o sliding bearing. Ang mga bearing surface ay ang mga ibabaw ng mga trunnion o ng mga ibabaw na pumapalit sa mga ito.
Sa isang perpektong balanced na rotor, ang masa nito ay pantay-pantay na ipinamamahagi sa paligid ng axis ng pag-ikot, ibig sabihin, ang anumang elemento ng rotor ay maaaring itugma sa isa pang elemento na nakalagay nang simetrikal sa paligid ng axis ng pag-ikot. Sa isang balanced na rotor, ang centrifugal force na kumikilos sa anumang elemento ng rotor ay nakabalanse ng centrifugal force na kumikilos sa simetrikal na elemento. Halimbawa, ang mga centrifugal force na F1 at F2, na magkapantay ang lakas at magkasalungat ang direksyon, ay kumikilos sa mga elemento 1 at 2 (nakaberde sa Fig. 1). Totoo ito para sa lahat ng simetrikal na elemento ng rotor, kaya ang kabuuang centrifugal force na kumikilos sa rotor ay 0 at ang rotor ay balanced.
But if the symmetry of the rotor is broken (asymmetrical element is marked by red color on Fig. 1), then unbalanced centrifugal force F3 acts on the rotor. When rotating, this force changes direction with rotation of the rotor. The dynamic load resulting from this force is transmitted to the bearings, resulting in accelerated wear and tear.
In addition, under the influence of this variable-direction force there is a cyclic deformation of supports and foundation, on which the rotor is fixed, i.e. there is vibration. In order to eliminate rotor imbalance and the accompanying vibration, balancing masses must be installed to restore symmetry to the rotor.
Ang pag-balance ng rotor ay isang operasyon upang iwasto ang imbalance sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga balancing mass.
Ang gawain ng balancing ay hanapin ang laki at lokasyon (anggulo) ng isa o higit pang balancing mass.
Mga uri ng rotor at mga uri ng unbalance
Isinasaalang-alang ang lakas ng materyal ng rotor at ang laki ng mga centrifugal force na kumikilos dito, ang mga rotor ay maaaring hatiin sa dalawang uri — mga rigid rotor at mga flexible.
Ang mga rigid rotor ay hindi gaanong nadedeforma sa ilalim ng aksyon ng centrifugal force sa mga gumaganang mode at ang impluwensya ng deformasyon na ito sa mga kalkulasyon ay maaaring balewalain.
Ang depormasyon ng mga flexible na rotor ay hindi na maaaring balewalain. Ang depormasyon ng mga flexible na rotor ay nagpapalubha sa solusyon ng problema sa balancing at nangangailangan ng paggamit ng iba pang mga mathematical na modelo kumpara sa problema ng balancing ng mga rigid na rotor. Dapat tandaan na ang parehong rotor sa mababang bilis ay maaaring kumilos bilang rigid, at sa mataas na bilis — bilang flexible. Sa sumusunod, isasaalang-alang lamang natin ang balancing ng mga rigid na rotor.
Depende sa distribusyon ng mga hindi balanseng masa sa kahabaan ng rotor, maaaring makilala ang dalawang uri ng unbalance — static at dynamic (momentary). Naaayon dito, tinutukoy ang static at dynamic na rotor balancing. Ang static na unbalance ng rotor ay nangyayari nang walang pag-ikot ng rotor, ibig sabihin, sa statics, kapag ang rotor ay naiikot ng gravity pababa ang kanyang "mabigat na punto." Isang halimbawa ng rotor na may static na unbalance ay ipinapakita sa Fig. 2
Ang dynamic na unbalance ay nangyayari lamang kapag umiikot ang rotor.
Isang halimbawa ng rotor na may dynamic na unbalance ay ipinapakita sa Fig. 3.
Sa kasong ito, ang mga hindi balanseng pantay na masa M1 at M2 ay nasa iba't ibang eroplano — sa iba't ibang lugar sa kahabaan ng rotor. Sa static na posisyon, ibig sabihin, kapag hindi umiikot ang rotor, ang gravity lamang ang kumikilos sa rotor at ang mga masa ay nagbabalanse sa isa't isa. Sa dynamics, kapag umiikot ang rotor, ang mga centrifugal na puwersa Fc1 at Fc2 ay nagsisimulang kumilos sa mga masa M1 at M2. Ang mga puwersang ito ay pantay sa magnitude at magkabaligtad ang direksyon. Gayunpaman, dahil inilalapat ang mga ito sa iba't ibang lugar sa kahabaan ng shaft at hindi sila nasa iisang linya, ang mga puwersang ito ay hindi nagkakompensahin sa isa't isa. Ang mga puwersa Fc1 at Fc2 ay lumilikha ng torque na inilapat sa rotor. Samakatuwid, ang unbalance na ito ay tinatawag ding moment unbalance. Naaayon dito, ang mga hindi kompensadong centrifugal na puwersa ay kumikilos sa mga posisyon ng bearing, na maaaring malaki ang pagkalagpas sa mga kalkuladong halaga at makabawas sa buhay-serbisyo ng mga bearing.
Dahil ang uri ng unbalance na ito ay nangyayari lamang nang dynamic sa panahon ng pag-ikot ng rotor, ito ay tinatawag na dynamic na unbalance. Hindi ito maaaring itama sa mga static na kondisyon sa pamamagitan ng balancing "sa mga kutsilyo" o katulad na mga pamamaraan. Upang maalis ang dynamic na unbalance, dalawang compensating weight ang dapat i-install, na gumagawa ng momen na pantay sa magnitude at magkabaligtad ang direksyon sa momen na nagmumula sa mga masa M1 at M2. Ang mga compensating mass ay hindi kailangang itakda nang magkasalungat at pantay sa magnitude sa mga masa M1 at M2. Ang pangunahing bagay ay gumagawa sila ng momen na ganap na nagkokompensahin sa unbalance moment.
Sa pangkalahatan, ang mga masa M1 at M2 ay maaaring hindi pantay sa isa't isa, kaya magkakaroon ng kombinasyon ng static at dynamic na unbalance. Teoretikal na napatunayan na para sa isang rigid rotor, ang dalawang correction weight na nakalagay nang magkahiwalay sa haba ng rotor ay kinakailangan at sapat upang maalis ang imbalance nito. Ang mga correction weight na ito ay magkokompensa sa torque na nagmumula sa dynamic unbalance at sa centrifugal force na nagmumula sa asymmetry ng masa kaugnay ng rotor axis (static unbalance). Karaniwan, ang dynamic unbalance ay katangian ng mahabang rotor, tulad ng mga shaft, at ang static unbalance ay katangian ng makipot na rotor. Gayunpaman, kung ang makipot na rotor ay naka-skew kaugnay ng axis, o deformed ("figure eight"), mahirap na maalis ang dynamic unbalance. (tingnan ang Fig. 4), dahil sa kasong ito mahirap mag-install ng mga correction weight na lumilikha ng kinakailangang compensating moment.
Ang mga puwersa F1 at F2 ay hindi nakahiga sa parehong linya at hindi nagkokompensa sa isa't isa.
Due to the fact that the arm to create torque is small due to the narrow rotor, large correction weights may be required. However, this also results in an "induced imbalance" due to the deformation of the narrow rotor by centrifugal forces from the correction weights. (See for example "Methodological instructions for balancing rigid rotors (to GOST 22061-76; its modern international counterpart is ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1)". Section 10. ROTOR-SUPPORTS SYSTEM. )
Ito ay kapansin-pansin para sa makikipot na impeller ng mga fan, kung saan, bukod sa force unbalance, aktibo rin ang aerodynamic unbalance. At dapat maintindihan na ang aerodynamic unbalance, o mas tiyak ang aerodynamic force, ay direktang proporsyonal sa angular speed ng rotor, at para sa kompensasyon nito ginagamit ang centrifugal force ng correcting mass, na proporsyonal sa parisukat ng angular speed. Samakatuwid, ang epekto ng balancing ay maaari lamang mangyari sa isang tiyak na balancing frequency. Sa ibang rotational frequency ay may karagdagang pagkakamali.
Ang parehong bagay ay maaaring sabihin tungkol sa electromagnetic force sa isang electric motor, na proporsyonal din sa angular velocity. Kaya hindi posible na maalis ang lahat ng sanhi ng vibration sa isang makina sa pamamagitan ng balancing.
Vibration of mechanisms
Ang vibration ay ang reaksyon ng disenyo ng mekanismo sa mga epekto ng isang cyclic excitatory force. Ang puwersa na ito ay maaaring may iba't ibang kalikasan.
Ang centrifugal force na nagmumula sa unbalanced rotor ay isang hindi nakompensang puwersa na kumikilos sa "heavy point". Ito ang puwersa at ang vibration na dulot nito ang maaaring maalis sa pamamagitan ng balancing ng rotor.
Mga interaction force ng "geometrical" na kalikasan na nagmumula sa mga error sa pagmamanupaktura at pag-aayos ng magkasamang bahagi. Ang mga puwersa na ito ay maaaring lumabas, halimbawa, bilang resulta ng non-roundness ng mga shaft neck, mga error sa mga profile ng ngipin ng mga gear, waviness ng mga bearing raceway, misalignment ng magkasamang shaft, atbp. Sa kaso ng non-circularity ng mga journal, ang shaft axis ay malilipat depende sa anggulo ng pag-ikot ng shaft. Bagaman ang vibration na ito ay nagaganap din sa bilis ng rotor, halos imposible itong alisin sa pamamagitan ng balancing.
Mga aerodynamic force na nagmumula sa pag-ikot ng mga impeller ng mga fan at iba pang vane mechanism. Mga hydrodynamic force na nagmumula sa pag-ikot ng mga impeller ng mga hydraulic pump, turbine, atbp.
Mga electromagnetic force na nagmumula sa operasyon ng mga electrical machine, hal. asymmetric na rotor winding, short-circuited na winding, atbp.
The magnitude of the vibration (e.g. its amplitude Av) depends not only on the excitatory force Fv acting on the mechanism with circular frequency ω, but also on the rigidity k of the mechanism, its mass m, as well as the damping coefficient C.
Iba't ibang uri ng mga sensor ang maaaring gamitin upang sukatin ang vibration at i-balance ang mga mekanismo, kabilang ang:
- mga absolute vibration sensor na idinisenyo upang sukatin ang vibration acceleration (accelerometers) at mga vibration velocity sensor;
- mga sensor ng relative vibration — eddy-current o capacitive, na idinisenyo para sukatin ang vibration displacement;
- sa ilang kaso (kapag pinapahintulutan ng disenyo ng mechanism), ang mga force sensor ay maaari ding gamitin upang masuri ang vibration load nito; sa partikular, malawakang ginagamit ang mga ito upang sukatin ang vibration load ng mga suporta ng hard-bearing balancing machine.
Kaya, ang vibration ay ang reaksyon ng isang makina sa pagkilos ng mga panlabas na puwersa. Ang magnitude ng vibration ay hindi lamang nakasalalay sa magnitude ng puwersa na kumikilos sa mechanism, kundi pati na rin sa rigidity ng disenyo ng mechanism. Ang iisang puwersa ay maaaring humantong sa iba't ibang vibration. Sa isang hard-bearing machine, kahit na maliit ang vibration, ang mga bearing ay maaaring mapailalim sa malalaking dynamic load. Kaya naman ang mga force sensor kaysa sa mga vibration sensor (vibration accelerometer) ay ginagamit sa balancing ng mga hard-bearing machine.
Ang mga vibration sensor ay ginagamit sa mga mechanism na may medyo nababaluktot na mga suporta, kapag ang pagkilos ng mga hindi balanseng centrifugal force ay humahantong sa kapansin-pansing pagpapalya ng mga suporta at vibration. Ang mga force sensor ay ginagamit para sa mga rigid na suporta, kapag kahit na ang malalaking puwersa dahil sa unbalance ay hindi humahantong sa makabuluhang vibration.
Ang resonance ay isang salik na pumipigil sa balancing
Naunang binanggit natin na ang mga rotor ay nahahati sa rigid at flexible. Ang stiffness o flexibility ng rotor ay hindi dapat ipagkamali sa stiffness o mobility ng mga suporta (pundasyon) kung saan naka-install ang rotor. Ang isang rotor ay itinuturing na rigid kapag ang deformation nito (paghuhukay) sa ilalim ng pagkilos ng mga centrifugal force ay maaaring hindi pansinin. Ang deformation ng flexible rotor ay medyo malaki at hindi maaaring hindi pansinin.
Sa artikulong ito, isinasaalang-alang lamang namin ang balancing ng mga rigid rotor. Ang isang rigid (hindi deformable) na rotor ay maaaring i-mount sa mga rigid o movable (pliable) na suporta. Malinaw na ang stiffness/suspendability ng mga suportang ito ay relatibo rin, depende sa bilis ng rotor at sa magnitude ng nagresultang mga centrifugal force. Ang conditional na hangganan ay ang frequency ng natural na vibrations ng mga suporta ng rotor.
Para sa mga mekanikal na sistema, ang hugis at frequency ng natural na vibrations ay tinutukoy ng masa at ng elasticity ng mga elemento ng mekanikal na sistema. Ibig sabihin, ang frequency ng natural na vibrations ay isang panloob na katangian ng mekanikal na sistema at hindi nakasalalay sa mga panlabas na puwersa. Kapag inilihis mula sa estado ng ekwilibriyo, ang mga suporta dahil sa elasticity ay may tendensyang bumalik sa posisyon ng ekwilibriyo. Ngunit dahil sa inersia ng mabigat na rotor, ang prosesong ito ay may katangian ng damped oscillations. Ang mga vibrations na ito ang natural na vibrations ng sistema ng rotor-suporta. Ang kanilang frequency ay nakasalalay sa ratio ng masa ng rotor sa elasticity ng mga suporta.
Kapag nagsimulang umikot ang rotor at ang frequency ng pag-ikot nito ay lumalapit sa frequency ng natural na vibrations, ang amplitude ng vibration ay biglang tumataas, na maaaring humantong sa pagkasira ng istraktura.
Nagaganap ang penomenon ng mekanikal na resonance. Sa lugar ng resonance, ang pagbabago ng bilis ng pag-ikot ng 100 rpm ay maaaring humantong sa pagtaas ng vibration ng sampung beses. Kasabay nito (sa lugar ng resonance) ang phase ng vibration ay nagbabago ng 180°.
Kung ang disenyo ng mekanismo ay hindi matagumpay at ang operating frequency ng rotor ay malapit sa frequency ng natural na vibrations, ang operasyon ng mekanismo ay nagiging imposible dahil sa hindi katanggap-tanggap na mataas na vibration. Hindi ito posible sa karaniwang paraan, dahil kahit isang maliit na pagbabago sa bilis ay magdudulot ng dramatikong pagbabago sa mga parameter ng vibration. Para sa balancing sa lugar ng resonance, ginagamit ang mga espesyal na pamamaraan na hindi tinatalakay sa artikulong ito.
Posibleng matukoy ang frequency ng natural na vibrations ng mekanismo sa pamamagitan ng coasting (sa pag-off ng pag-ikot ng rotor) o sa pamamagitan ng shock method na may kasunod na spectral analysis ng tugon ng sistema sa shock.
For mechanisms, which working frequency of rotation is above the resonance frequency, i.e. working in the supercritical (post-resonant) regime, the supports are considered to be moving and for measurement are used vibration sensors, mainly vibroacelerometers, measuring acceleration of structural elements. For mechanisms operating in preresonant mode, the supports are considered rigid. In this case, force sensors are used.
Mga linear at nonlinear na modelo ng mekanikal na sistema. Ang non-linearity ay isang salik na pumipigil sa balancing.
Sa pagba-balance ng mga rigid rotor, ginagamit ang mga mathematical model na tinatawag na linear models para sa mga kalkulasyon ng balancing. Ang linear model ay nangangahulugang sa naturang modelo, ang isang dami ay proporsyonal (linear) sa isa pa. Halimbawa, kung ang hindi compensated na masa sa rotor ay naidoble, ang halaga ng vibration ay maidodoble rin. Para sa mga rigid rotor, maaaring gamitin ang linear model, dahil hindi sila deformed.
Para sa mga flexible rotor, hindi na maaaring gamitin ang linear model. Para sa isang flexible rotor, kung ang masa ng mabigat na punto ay tumataas habang umiikot, magaganap ang karagdagang deformation, at bukod sa masa, tataas din ang radius ng lokasyon ng mabigat na punto. Kaya naman, para sa isang flexible rotor, ang vibration ay tataas nang higit pa sa dalawang beses, at ang mga karaniwang paraan ng kalkulasyon ay hindi na gagana.
Gayundin, ang pagbabago ng elasticity ng mga support sa kanilang malalaking deformation, halimbawa, kapag sa maliliit na deformation ng mga support ay gumagana ang ilang structural na elemento, at sa malalaki ay may iba pang structural na elemento ang kasangkot. Kaya naman hindi mo maaaring i-balance ang mga mekanismo na hindi nakakabit sa pundasyon, kundi, halimbawa, inilagay lamang sa sahig. Sa makabuluhang mga vibration, maaaring mailayo ng puwersa ng unbalance ang mekanismo mula sa sahig, na nagbabago nang malaki sa stiffness characteristics ng sistema. Ang mga paa ng motor ay dapat na ligtas na nakakabit, ang mga bolt mount ay dapat natightened, ang kapal ng washer ay dapat magbigay ng sapat na mounting rigidity, atbp. Kung ang mga bearing ay sira, posible ang malaking shaft misalignment at mga shock, na magreresulta rin sa mahinang linearity at kawalan ng kakayahang magsagawa ng kalidad na balancing.
Mga balancing device at balancing machine
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang balancing ay ang proseso ng paghahanay ng pangunahing sentral na axis ng inertia sa axis ng pag-ikot ng rotor.
Ang prosesong ito ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng dalawang paraan.
The first method involves machining the rotor trunnions in such a way that the axis passing through the centers of the trunnions crosses the main central axis of inertia of the rotor. Such a technique is rarely used in practice and will not be discussed in detail in this article.
Ang pangalawa (pinakakaraniwang) paraan ay kinabibilangan ng paglilipat, pag-install o pag-alis ng mga correction weight sa rotor, na inilalagay upang ang axis ng inertia ng rotor ay maging pinakamalapit sa axis ng pag-ikot nito.
Moving, adding or removing correction weights during balancing may be accomplished by various technological operations including: drilling, milling, surfacing, welding, screwing or unscrewing, laser or electron beam burning, electrolysis, electromagnetic surfacing, etc.
Ang proseso ng balancing ay maaaring isagawa sa dalawang paraan:
- balancing ng mga assembled rotor (sa kanilang sariling mga bearing) gamit ang mga balancing machine;
- balancing of rotors on balancing machines. For balancing of rotors in their own bearings usually used specialized balancing devices (kits), which allow measuring the vibration of the balanced rotor at its frequency of rotation in vector form, i.e. to measure both the amplitude and the phase of vibration. At present, the above devices are manufactured on the basis of microprocessor technology and (apart from vibration measurement and analysis) provide automatic calculation of parameters of correcting weights, which should be installed on the rotor to compensate its unbalance.
Kasama dito ang mga sumusunod:
- isang yunit ng pagsukat at pagkalkula batay sa isang computer o pang-industriyang kontroler;
- Two (or more) vibration sensors;
- A phase angle sensor;
- mga accessories para sa pag-mount ng mga sensor sa lokasyon;
- espesyalisadong software, na dinisenyo upang isagawa ang buong siklo ng pagsukat ng mga parametro ng vibration ng rotor sa isa, dalawa o higit pang correction plane.
Dalawang uri ng balancing machine ang kasalukuyang pinaka-karaniwan:
- Mga soft-bearing machine (na may malambot na suporta);
- Mga hard-bearing machine (na may matibay na suporta).
Ang mga soft-bearing machine ay may medyo nababaluktot na mga suporta, halimbawa, batay sa flat spring. Ang natural na frequency ng vibration ng mga suportang ito ay karaniwang 2-3 beses na mas mababa kaysa sa rotation frequency ng balancing rotor na naka-mount sa kanila. Ang mga vibration sensor (accelerometer, vibration velocity sensor, atbp.) ay karaniwang ginagamit sa pagsukat ng vibration ng mga pre-resonance na suporta ng makina.
Ang mga pre-resonance balancing machine ay gumagamit ng medyo matibay na mga suporta, na ang natural na frequency ng vibration ay dapat 2-3 beses na mas mataas kaysa sa rotation frequency ng rotor na ino-balance. Ang mga force transducer ay karaniwang ginagamit upang sukatin ang vibration load ng mga suporta ng pre-resonance machine.
Ang kalamangan ng mga pre-resonance balancing machine ay ang balancing sa mga ito ay maaaring isagawa sa medyo mababang bilis ng rotor (hanggang 400 - 500 rpm), na lubos na nagpapasimple sa disenyo ng makina at ng pundasyon nito, at nagpapataas ng produktibidad at kaligtasan ng balancing.
Balancing rigid rotors
Important!
- Ang balancing ay nag-aalis lamang ng vibration na dulot ng hindi pantay na pamamahagi ng masa ng rotor kaugnay ng axis ng pag-ikot nito. Ang ibang uri ng vibration ay hindi naaalis ng balancing!
- Ang mga teknikal na mekanismo, na ang disenyo ay tinitiyak ang kawalan ng mga resonance sa operating frequency ng pag-ikot, na maaasahang nakakabit sa pundasyon, at naka-install sa mga maayos na bearing, ay dapat na i-balance.
- Ang mga may depektong makinarya ay dapat na ayusin bago ang balancing. Kung hindi, imposible ang maayos na balancing.
Ang balancing ay hindi kapalit ng pag-aayos!
The main task of balancing is to find the mass and location of compensating weights that counteract the centrifugal forces.
Tulad ng nabanggit sa itaas, para sa mga rigid rotor, sa pangkalahatan ay kinakailangan at sapat na mag-install ng dalawang correction weight. Maaalis nito ang parehong static at dynamic na unbalance ng rotor. Ang pangkalahatang scheme ng pagsukat ng vibration sa panahon ng balancing ay ang mga sumusunod.
Ang mga vibration sensor ay naka-install sa mga bearing support sa mga punto 1 at 2. Ang isang revolution marker ay nakakabit sa rotor, karaniwang gamit ang reflective tape. Ang RPM mark ay ginagamit ng laser tachometer upang matukoy ang bilis ng rotor at phase ng vibration signal.
Paano isinasagawa ang dynamic balancing (three-run method)
Sa karamihan ng mga kaso, ang dynamic na balancing ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng tatlong pagpapaandar. Ang pamamaraan ay batay sa katotohanang ang mga trial weight na may kilalang bigat ay inilalagay nang sunud-sunod sa rotor sa plane 1 at 2, at ang mga bigat at lokasyon ng mga balancing weight ay kinakalkula batay sa mga resulta ng mga pagbabago sa mga parametro ng vibration.
Ang lugar ng pag-install ng mga weight ay tinatawag na correction plane. Kadalasan, ang mga correction plane ay pinipili sa lugar ng mga bearing support kung saan naka-install ang rotor.
Sa unang pagpapaandar, sinusukat ang paunang vibration. Pagkatapos, ang isang trial weight na may kilalang bigat ay inilalagay sa rotor na mas malapit sa isa sa mga bearing. Isinasagawa ang pangalawang pagpapaandar at sinusukat ang mga parametro ng vibration, na dapat magbago dahil sa pag-install ng trial weight. Pagkatapos, aalisin ang trial weight sa unang plane at ilalagay sa ikalawang plane. Isinasagawa ang ikatlong test run at sinusukat ang mga parametro ng vibration. Aalisin ang trial weight at awtomatikong kinakalkula ng software ang mga masa at mga anggulo ng pag-install ng mga balance weight.
Ang layunin ng pag-install ng mga trial weight ay upang matukoy kung paano tumutugon ang sistema sa mga pagbabago sa unbalance. Ang mga bigat at lokasyon ng mga trial weight ay kilala, kaya't kayang kalkulahin ng software ang tinatawag na mga influence coefficient, na nagpapakita kung paano nakakaapekto ang pagpapakilala ng kilalang unbalance sa mga parametro ng vibration. Ang mga influence coefficient ay mga katangian ng mekanikal na sistema mismo at nakasalalay sa rigidity ng mga support at sa masa (inertia) ng rotor-support na sistema.
Para sa parehong uri ng mga mekanismo na may parehong disenyo, ang mga influence coefficient ay magiging magkakalapit. Posibleng i-save ang mga ito sa memorya ng computer at gamitin para sa balancing ng mga mekanismong magkaparehong uri nang walang mga test run, na nagpapataas nang malaki sa produktibidad ng balancing. Tandaan na ang masa ng mga trial weight ay dapat piliin upang ang mga parametro ng vibration ay kapansin-pansing magbago kapag naka-install ang mga trial weight. Kung hindi, tataas ang error sa pagkalkula ng mga influence coefficient at lalala ang kalidad ng balancing.
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment of the shafts connected through the coupling.
Ang ganitong uri ng vibration ay hindi maaaring alisin sa pamamagitan ng balancing; sa kasong ito, kinakailangan ang alignment. Sa pagsasagawa, ang mga makinaryang ito ay karaniwang may rotor imbalance at shaft misalignment nang sabay-sabay, na nagpapahirap nang malaki sa gawain ng pag-aalis ng vibration. Sa ganitong mga kaso, kinakailangang i-center muna ang makina bago ito i-balance. (Bagaman sa matinding torque imbalance, nagaganap din ang vibration sa axial na direksyon dahil sa "pag-ikid" ng pundasyon ng istruktura.)
Mga kaugnay na artikulo (mga halimbawa ng balancing stand)
- Balancing stand na may malambot na suporta
- Pag-balance ng mga rotor ng electric motor
- Simple but effective balancing stands
Pamantayan para sa pagtatasa ng kalidad ng balancing ng mga mekanismo
The balancing quality of rotors (mechanisms) can be evaluated in two ways. The first method involves comparing the amount of residual unbalance determined during the balancing process with the tolerance for residual unbalance. These tolerances for the different rotor classes are specified in ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1).
Gayunpaman, ang pagsunod sa mga tinukoy na tolerance ay hindi ganap na makapaggarantiya ng operational reliability ng mekanismo, na kaugnay ng pagkamit ng pinakamababang antas ng vibration nito. Ito ay ipinaliwanag ng katotohanan na ang magnitude ng vibration ng mekanismo ay tinutukoy hindi lamang ng magnitude ng puwersa na kaugnay ng residual unbalance ng rotor nito, kundi nakasalalay din sa ilang iba pang parameter, kabilang ang: ang rigidity k ng mga istrukturang elemento ng mekanismo, ang mass m nito, ang damping factor, gayundin ang frequency ng pag-ikot. Samakatuwid, upang matantya ang mga dynamic na katangian ng mekanismo (kabilang ang kalidad ng balancing nito) sa ilang kaso, inirerekomenda na suriin ang antas ng residual vibration ng mekanismo, na kinokontrol ng ilang pamantayan.
Ang pinakakaraniwang pamantayan na nagkokontrol sa mga pinahihintulutang antas ng vibration ng mga mekanismo ay ang ISO 10816-3-2002. Sa tulong nito, posibleng magtakda ng mga tolerance para sa anumang uri ng makina, isinasaalang-alang ang kapangyarihan ng kanilang electric drive.
In addition to this universal standard, there is a number of specialized standards developed for specific types of machines. For example, ISO 31350-2007, ISO 7919-1-2002, etc.
Standards and references
- ISO 1940-1:2007. Vibration. Mga kinakailangan para sa kalidad ng balancing ng mga rigid rotor. Bahagi 1. Pagpapasiya ng pinahihintulutang imbalance.
- ISO 10816-3:2009. Mechanical vibration — Pagsusuri ng vibration ng makina sa pamamagitan ng mga sukat sa mga hindi umiikot na bahagi — Bahagi 3: Mga industriyal na makina na may nominal na kapangyarihang higit sa 15 kW at nominal na bilis sa pagitan ng 120 r/min at 15 000 r/min kapag sinusukat in situ.
- ISO 14694:2003. Mga industriyal na fan — Mga detalye para sa kalidad ng balance at mga antas ng vibration.
- ISO 7919-1:2002. Vibration ng mga makina na walang reciprocating motion — Mga sukat sa mga umiikot na shaft at pamantayan sa pagsusuri — Pangkalahatang gabay.
FAQ
Does balancing remove all vibration?
Hindi. Ang balancing ay nag-aalis ng vibration na sanhi ng hindi simetrikal na pamamahagi ng mass ng rotor kaugnay ng axis ng pag-ikot nito. Ang vibration mula sa misalignment, mga depekto ng bearing, mga aerodynamic/hydrodynamic na puwersa, electromagnetic na puwersa, at iba pang dahilan ay nangangailangan ng hiwalay na diagnostics at mga corrective na aksyon.
Bakit maaaring mabigo ang balansing malapit sa resonance?
Malapit sa resonance, ang maliliit na pagbabago sa bilis ay maaaring magdulot ng malalaking pagbabago sa amplitude ng vibration at isang 180° na phase shift. Sa ganitong mga kondisyon, ang mga resulta ng pagsukat ay nagiging hindi matatag, at ang mga karaniwang pamamaraan ng balansing ay maaaring hindi mag-converge nang walang mga espesyal na pamamaraan.
Kailan mo kailangan ang one-plane kumpara sa two-plane balancing?
Para sa isang rigid rotor, ang dalawang correction weight na nakalagay nang magkahiwalay sa haba ng rotor ay karaniwang kailangan at sapat upang maalis ang pinagsanib na static at dynamic na unbalance. Ang mga makitid na rotor ay madalas na nagpapakita ng pangunahing static unbalance, ngunit ang depormasyon at geometry ay maaaring magpakilala ng dynamic na component na maaaring mangailangan ng two-plane correction.
Ano ang dapat gawin bago mag-balansing?
Tiyakin na ang makina ay nasa maayos na kondisyon: maaasahang pagkakakabit sa pundasyon, malusog na mga bearing, walang matinding kaluwagan, at walang malinaw na pinagkukunan ng non-linearity. Ang balansing ay hindi kapalit ng pagkukumpuni.
Key takeaways
- Balancing corrects mass-related (centrifugal) excitation; it does not solve misalignment, bearing damage, or electromagnetic/aerodynamic sources.
- Ang resonance at non-linearity ay maaaring gawing hindi epektibo o hindi ligtas ang karaniwang balansing.
- Para sa mga rigid rotor, ang two-plane balancing ang pangkalahatang solusyon para sa pinagsanib na static + dynamic na unbalance.
