Rotor dengelemesi: statik ve dinamik dengesizlik, rezonans ve pratik prosedür
Bu kılavuz, rotor dengeleme işlemini açıklamaktadır. sert rotorlar"Dengesizlik" ne anlama gelir, statik ve dinamik dengesizlik nasıl farklıdır, rezonans ve doğrusal olmayan etkiler neden kaliteli bir sonucu engelleyebilir ve dengeleme genellikle bir veya iki düzeltme düzleminde nasıl gerçekleştirilir?.
İçindekiler
- Rotor nedir ve balans ayarı neyi düzeltir?
- Rotor tipleri ve dengesizlik tipleri
- Mekanizmaların titreşimi: dengeleme neleri ortadan kaldırabilir ve neleri kaldıramaz?
- Rezonans: Dengelemeyi engelleyen bir faktör
- Doğrusal ve doğrusal olmayan modeller: hesaplamalar ne zaman işe yaramaz hale gelir?
- Balans cihazları ve balans makineleri
- Sert rotorların dengelenmesi (pratik notlar)
- Dinamik dengelemenin nasıl gerçekleştirildiği (üç aşamalı yöntem)
- Denge kalitesini değerlendirme kriterleri
- Standartlar ve referanslar
- SSS
Rotor nedir ve balans ayarı neyi düzeltir?
Rotor, bir eksen etrafında dönen ve yatak yüzeyleri tarafından desteklerde tutulan bir gövdedir. Rotorun yatak yüzeyleri, yuvarlanan veya kayan yataklar aracılığıyla yükleri desteklere iletir. Yatak yüzeyleri, muyluların yüzeyleri veya bunların yerini alan yüzeylerdir.
Mükemmel dengelenmiş bir rotorda, kütlesi dönme ekseni etrafında simetrik olarak dağılır; yani, rotorun herhangi bir elemanı, dönme ekseni etrafında simetrik olarak yerleştirilmiş başka bir elemanla eşleştirilebilir. Dengelenmiş bir rotorda, herhangi bir rotor elemanına etki eden merkezkaç kuvveti, simetrik elemana etki eden merkezkaç kuvvetiyle dengelenir. Örneğin, büyüklükleri eşit ve yönleri zıt olan F1 ve F2 merkezkaç kuvvetleri, 1 ve 2 numaralı elemanlara (Şekil 1'de yeşil ile işaretlenmiş) etki eder. Bu, tüm simetrik rotor elemanları için geçerlidir ve bu nedenle rotora etki eden toplam merkezkaç kuvveti 0'dır ve rotor dengelenmiştir.
Ancak rotorun simetrisi bozulursa (asimetrik eleman Şekil 1'de kırmızı renkle işaretlenmiştir), rotora dengesiz bir merkezkaç kuvveti F3 etki eder. Dönme sırasında bu kuvvet, rotorun dönüşüyle birlikte yön değiştirir. Bu kuvvetten kaynaklanan dinamik yük, yataklara iletilir ve bu da aşınma ve yıpranmanın hızlanmasına neden olur.
Buna ek olarak, yön kuvvetindeki bu değişkenin etkisi altında, rotorun sabitlendiği desteklerde ve temelde döngüsel bir deformasyon, yani titreşim meydana gelir. Rotor dengesizliğini ve buna eşlik eden titreşimi ortadan kaldırmak için, rotora simetriyi geri kazandırmak amacıyla dengeleme kütleleri yerleştirilmelidir.
Rotor balans ayarı, balans kütleleri ekleyerek dengesizliği düzeltme işlemidir.
Dengeleme görevi, bir veya daha fazla dengeleme kütlesinin boyutunu ve yerini (açısını) bulmaktır.
Rotor tipleri ve dengesizlik tipleri
Rotor malzemesinin dayanıklılığı ve üzerine etki eden merkezkaç kuvvetlerinin büyüklüğü dikkate alındığında, rotorlar iki türe ayrılabilir: rijit rotorlar ve esnek rotorlar.
Rijit rotorlar, çalışma modlarında merkezkaç kuvvetinin etkisi altında önemsiz bir şekilde deforme olur ve bu deformasyonun hesaplamalardaki etkisi ihmal edilebilir.
Esnek rotorların deformasyonu artık göz ardı edilemez. Esnek rotorların deformasyonu, dengeleme probleminin çözümünü karmaşıklaştırır ve rijit rotorların dengeleme problemine kıyasla farklı matematiksel modellerin uygulanmasını gerektirir. Aynı rotorun düşük hızlarda rijit, yüksek hızlarda ise esnek gibi davranabileceği unutulmamalıdır. Aşağıda sadece rijit rotorların dengelemesini ele alacağız.
Rotor uzunluğu boyunca dengesiz kütlelerin dağılımına bağlı olarak, iki tür dengesizlik ayırt edilebilir: statik ve dinamik (anlık). Buna göre, statik ve dinamik rotor dengelemesi ifade edilir. Statik rotor dengesizliği, rotorun dönmediği, yani statik durumda, rotorun "ağır noktası" aşağıya doğru olacak şekilde yerçekimi tarafından tersine çevrildiği zaman meydana gelir. Statik dengesizliğe sahip bir rotor örneği Şekil 2'de gösterilmiştir.
Dinamik dengesizlik sadece rotor dönerken meydana gelir.
Dinamik dengesizliğe sahip bir rotor örneği Şekil 3'te gösterilmektedir.
Bu durumda, dengesiz eşit kütleler M1 ve M2 farklı düzlemlerde, yani rotorun uzunluğu boyunca farklı yerlerde bulunur. Statik konumda, yani rotor dönmediğinde, rotora sadece yerçekimi etki eder ve kütleler birbirini dengeler. Dinamik durumda, rotor döndüğünde, M1 ve M2 kütlelerine merkezkaç kuvvetleri Fc1 ve Fc2 etki etmeye başlar. Bu kuvvetler büyüklük olarak eşit ve yön olarak zıttır. Ancak, şaftın uzunluğu boyunca farklı yerlerde uygulandıkları ve aynı doğrultuda olmadıkları için, bu kuvvetler birbirini dengelemez. Fc1 ve Fc2 kuvvetleri rotora uygulanan bir tork oluşturur. Bu nedenle, bu dengesizliğe moment dengesizliği de denir. Buna göre, dengelenmemiş merkezkaç kuvvetleri yatak pozisyonlarına etki eder ve bu da hesaplanan değerleri büyük ölçüde aşabilir ve yatakların kullanım ömrünü kısaltabilir.
Bu tür dengesizlik yalnızca rotorun dönüşü sırasında dinamik olarak meydana geldiğinden, dinamik dengesizlik olarak adlandırılır. Statik koşullarda "bıçaklar üzerinde dengeleme" veya benzeri yöntemlerle düzeltilemez. Dinamik dengesizliği ortadan kaldırmak için, M1 ve M2 kütlelerinden kaynaklanan momente eşit büyüklükte ve zıt yönde bir moment üreten iki dengeleyici ağırlık takılmalıdır. Dengeleyici kütlelerin M1 ve M2 kütlelerine zıt ve eşit büyüklükte olması gerekmez. Önemli olan, dengesizlik momentini tamamen telafi eden bir moment üretmeleridir.
Genel olarak, M1 ve M2 kütleleri birbirine eşit olmayabilir, bu nedenle statik ve dinamik dengesizlik bir arada olacaktır. Teorik olarak, rijit bir rotor için, rotorun uzunluğu boyunca aralıklı olarak yerleştirilmiş iki ağırlığın dengesizliği gidermek için gerekli ve yeterli olduğu kanıtlanmıştır. Bu ağırlıklar, hem dinamik dengesizlikten kaynaklanan torku hem de kütlenin rotor eksenine göre asimetrisinden kaynaklanan merkezkaç kuvvetini (statik dengesizlik) telafi edecektir. Tipik olarak, dinamik dengesizlik şaftlar gibi uzun rotorlar için, statik dengesizlik ise dar rotorlar için karakteristiktir. Bununla birlikte, dar rotor eksene göre eğik veya deforme olmuşsa ("sekiz şekli"), dinamik dengesizliği gidermek zor olacaktır (bkz. Şekil 4), çünkü bu durumda gerekli telafi momentini oluşturan düzeltici ağırlıkları yerleştirmek zordur.
F1 ve F2 kuvvetleri aynı doğru üzerinde yer almaz ve birbirlerini dengelemezler.
Dar rotor nedeniyle tork oluşturacak kolun küçük olması sebebiyle, büyük düzeltme ağırlıkları gerekebilir. Ancak bu durum, düzeltme ağırlıklarından kaynaklanan merkezkaç kuvvetleri nedeniyle dar rotorun deformasyonuna bağlı olarak "indüklenmiş bir dengesizliğe" de yol açar. (Örneğin, "Sert rotorların dengelenmesi için metodolojik talimatlar (ISO 22061-76'ya göre)", Bölüm 10. ROTOR DESTEK SİSTEMİ'ne bakınız.)
Bu, kuvvet dengesizliğine ek olarak aerodinamik dengesizliğin de aktif olduğu fanların dar pervaneleri için fark edilir. Aerodinamik dengesizliğin veya daha doğrusu aerodinamik kuvvetin rotorun açısal hızıyla doğru orantılı olduğu ve bunun telafisi için açısal hızın karesiyle orantılı olan düzeltici kütlenin santrifüj kuvvetinin kullanıldığı anlaşılmalıdır. Bu nedenle, dengeleme etkisi sadece belirli bir dengeleme frekansında gerçekleşebilir. Diğer dönme frekanslarında ek bir hata söz konusudur.
Aynı şey bir elektrik motorundaki elektromanyetik kuvvetler için de söylenebilir, bunlar da açısal hız ile orantılıdır. Dolayısıyla, bir makinedeki tüm titreşim nedenlerini dengeleme yoluyla ortadan kaldırmak mümkün değildir.
Mekanizmaların titreşimi
Titreşim, mekanizma tasarımının döngüsel bir uyarıcı kuvvetin etkilerine verdiği tepkidir. Bu kuvvet farklı nitelikte olabilir.
Dengesiz rotorun neden olduğu merkezkaç kuvveti, "ağır nokta" üzerinde etki eden telafi edilmemiş bir kuvvettir. Rotorun dengelenmesiyle bu kuvvet ve bunun neden olduğu titreşim ortadan kaldırılabilir.
Birbirine geçen parçaların imalat ve montaj hatalarından kaynaklanan "geometrik" nitelikteki etkileşim kuvvetleri. Bu kuvvetler, örneğin, şaft boyunlarının yuvarlak olmaması, dişlilerdeki diş profillerindeki hatalar, yatak yuvalarının dalgalanması, birbirine geçen şaftların yanlış hizalanması vb. nedenlerle ortaya çıkabilir. Yatakların dairesel olmaması durumunda, şaft ekseni şaftın dönüş açısına bağlı olarak yer değiştirecektir. Bu titreşim rotor hızında da meydana gelse de, dengeleme ile ortadan kaldırılması neredeyse imkansızdır.
Fanların pervanelerinin ve diğer kanat mekanizmalarının dönüşünden kaynaklanan aerodinamik kuvvetler. Hidrolik pompaların, türbinlerin vb. çarklarının dönüşünden kaynaklanan hidrodinamik kuvvetler.
Elektrik makinelerinin çalışmasından kaynaklanan elektromanyetik kuvvetler, örneğin asimetrik rotor sargıları, kısa devre sargıları vb.
Titreşimin büyüklüğü (örneğin genliği Av) sadece mekanizmaya dairesel ω frekansıyla etki eden uyarıcı Fv kuvvetine değil, aynı zamanda mekanizmanın k sertliğine, m kütlesine ve C sönümleme katsayısına da bağlıdır.
Titreşim ve denge mekanizmalarını ölçmek için çeşitli sensör türleri kullanılabilir:
- Titreşim ivmesini (ivmeölçerler) ve titreşim hızı sensörlerini ölçmek için tasarlanmış mutlak titreşim sensörleri;
- Göreceli titreşim sensörleri - girdap akımı veya kapasitif, titreşim yer değiştirmesini ölçmek için tasarlanmıştır;
- Bazı durumlarda (mekanizmanın tasarımı izin verdiğinde), kuvvet sensörleri titreşim yükünü değerlendirmek için de kullanılabilir; özellikle, sert yataklı dengeleme makinesi desteklerinin titreşim yükünü ölçmek için yaygın olarak kullanılırlar.
Dolayısıyla titreşim, bir makinenin dış kuvvetlerin etkisine verdiği tepkidir. Titreşimin büyüklüğü sadece mekanizmaya etki eden kuvvetin büyüklüğüne değil, aynı zamanda mekanizma tasarımının sertliğine de bağlıdır. Tek ve aynı kuvvet farklı titreşimlere yol açabilir. Sert yataklı bir makinede, titreşim küçük olsa bile, yataklar önemli dinamik yüklere maruz kalabilir. Bu nedenle sert yataklı makinelerin dengelenmesinde titreşim sensörleri (titreşim ivmeölçerler) yerine kuvvet sensörleri kullanılır.
Titreşim sensörleri, dengesiz merkezkaç kuvvetlerinin etkisi desteklerde gözle görülür bir deformasyona ve titreşime yol açtığında, nispeten esnek desteklere sahip mekanizmalarda kullanılır. Kuvvet sensörleri, dengesizlikten kaynaklanan önemli kuvvetler bile önemli titreşime yol açmadığında sert destekler için kullanılır.
Rezonans, dengelemeyi engelleyen bir faktördür
Daha önce rotorların rijit ve esnek olarak ikiye ayrıldığından bahsetmiştik. Rotorun sertliği veya esnekliği, rotorun üzerine monte edildiği desteklerin (temel) sertliği veya hareketliliği ile karıştırılmamalıdır. Bir rotor, merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altındaki deformasyonu (bükülme) ihmal edilebildiğinde rijit olarak kabul edilir. Esnek rotorun deformasyonu nispeten büyüktür ve ihmal edilemez.
Bu makalede, sadece rijit rotorların dengelenmesini ele alıyoruz. Rijit (deforme olmayan) bir rotor, rijit veya hareketli (bükülebilir) destekler üzerine monte edilebilir. Desteklerin bu sertliğinin/askıya alınabilirliğinin de rotor hızına ve ortaya çıkan merkezkaç kuvvetlerinin büyüklüğüne bağlı olarak göreceli olduğu açıktır. Koşullu bir sınır, rotor desteklerinin doğal titreşimlerinin frekansıdır.
Mekanik sistemler için, doğal titreşimlerin şekli ve frekansı mekanik sistemin elemanlarının kütlesi ve esnekliği tarafından belirlenir. Yani, doğal titreşimlerin frekansı mekanik sistemin içsel bir özelliğidir ve dış kuvvetlere bağlı değildir. Denge durumundan saptırılan destekler, esneklik nedeniyle denge konumuna geri dönme eğilimindedir. Ancak büyük rotorun eylemsizliği nedeniyle bu süreç sönümlü salınımlar niteliğindedir. Bu titreşimler rotor-destek sisteminin doğal titreşimleridir. Frekansları, rotorun kütlesinin desteklerin esnekliğine oranına bağlıdır.
Rotor dönmeye başladığında ve dönme frekansı doğal titreşim frekansına yaklaştığında, titreşim genliği keskin bir şekilde artar ve bu da yapının tahrip olmasına yol açabilir.
Mekanik rezonans olgusu ortaya çıkar. Rezonans alanında, dönüş hızının 100 rpm değişmesi titreşimde onlarca kat artışa yol açabilir. Aynı zamanda (rezonans alanında) titreşim fazı 180° değişir.
Mekanizmanın tasarımı başarısızsa ve rotorun çalışma frekansı doğal titreşim frekansına yakınsa, kabul edilemeyecek kadar yüksek titreşim nedeniyle mekanizmanın çalışması imkansız hale gelir. Bu olağan şekilde mümkün değildir, çünkü hızdaki küçük bir değişiklik bile titreşim parametrelerinde ciddi bir değişikliğe neden olacaktır. Rezonans alanında dengeleme için, bu makalede ele alınmayan özel yöntemler kullanılır.
Mekanizmanın doğal titreĢim frekansını, rotor dönüĢünü durdurarak (coasting) veya Ģok yöntemiyle belirlemek ve ardından sistemin Ģoka verdiği tepkiyi spektral olarak analiz etmek mümkündür.
Dönme frekansı rezonans frekansının üzerinde olan, yani rezonans rejiminde çalışan mekanizmalar için desteklerin hareketli olduğu kabul edilir ve ölçüm için yapısal elemanların ivmesini ölçen titreşim sensörleri, özellikle vibroakelerometreler kullanılır. Ön rezonans modunda çalışan mekanizmalar için destekler rijit kabul edilir. Bu durumda kuvvet sensörleri kullanılır.
Mekanik bir sistemin doğrusal ve doğrusal olmayan modelleri. Doğrusal olmama, dengelemeyi engelleyen bir faktördür
Rijit rotorlar dengelenirken, dengeleme hesaplamaları için doğrusal model adı verilen matematiksel modeller kullanılır. Doğrusal model, böyle bir modelde bir büyüklüğün diğeriyle orantılı (doğrusal) olduğu anlamına gelir. Örneğin, rotor üzerindeki dengelenmemiş kütle iki katına çıkarılırsa, titreşim değeri de iki katına çıkacaktır. Rijit rotorlar için, deforme olmadıkları için doğrusal bir model kullanılabilir.
Esnek rotorlar için doğrusal model artık kullanılamaz. Esnek bir rotor için, ağır noktanın kütlesi dönme sırasında artarsa, ek deformasyon meydana gelecek ve kütleye ek olarak, ağır noktanın bulunduğu yerin yarıçapı da artacaktır. Bu nedenle, esnek bir rotor için titreşim iki kattan fazla artacak ve olağan hesaplama yöntemleri işe yaramayacaktır.
Ayrıca, desteklerin büyük deformasyonlarında elastikiyetlerinin değişmesi, örneğin, desteklerin küçük deformasyonlarında bazı yapısal elemanlar çalışırken, büyük olanlarda diğer yapısal elemanlar dahil olur. Bu nedenle, bir temel üzerine sabitlenmemiş, örneğin sadece zemine yerleştirilmiş mekanizmaları dengeleyemezsiniz. Önemli titreşimlerde, dengesizliğin kuvveti mekanizmayı zeminden çekebilir ve böylece sistemin sertlik özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilir. Motor ayakları güvenli bir şekilde sabitlenmeli, cıvata bağlantıları sıkılaştırılmalı, pul kalınlığı yeterli montaj sertliği sağlamalıdır, vb. Rulmanlar kırılırsa, önemli ölçüde şaft hizasızlığı ve şoklar meydana gelebilir, bu da zayıf doğrusallığa ve kaliteli bir balansın gerçekleştirilememesine neden olur.
Balans cihazları ve balans makineleri
Yukarıda belirtildiği gibi, dengeleme, ana merkezi atalet eksenini rotorun dönüş ekseniyle hizalama işlemidir.
Bu işlem iki yöntemle gerçekleştirilebilir.
Birinci yöntem, rotor muylularının, muyluların merkezlerinden geçen eksen rotorun ana merkezi atalet ekseniyle kesişecek şekilde işlenmesini içerir. Böyle bir teknik pratikte nadiren kullanılır ve bu makalede ayrıntılı olarak tartışılmayacaktır.
İkinci (en yaygın) yöntem, rotorun atalet eksenini mümkün olduğunca dönme eksenine yakın olacak şekilde yerleştirilen düzeltme ağırlıklarının rotor üzerinde hareket ettirilmesini, takılmasını veya çıkarılmasını içerir.
Dengeleme sırasında düzeltme ağırlıklarının taşınması, eklenmesi veya çıkarılması delme, frezeleme, yüzey işleme, kaynak, vidalama veya sökme, lazer veya elektron ışını yakma, elektroliz, elektromanyetik yüzey işleme vb. gibi çeşitli teknolojik işlemlerle gerçekleştirilebilir.
Dengeleme işlemi iki şekilde gerçekleştirilebilir:
- Balans makineleri kullanılarak monte edilmiş rotorların (kendi yataklarında) balansının yapılması;
- Rotorların dengeleme makinelerinde dengelenmesi. Rotorların kendi yataklarında dengelenmesi için genellikle özel dengeleme cihazları (kitler) kullanılır, bu da dengeli rotorun dönme frekansındaki titreşimini vektör biçiminde ölçmeye, yani titreşimin hem genliğini hem de fazını ölçmeye izin verir. Şu anda, yukarıdaki cihazlar mikroişlemci teknolojisi temelinde üretilmektedir ve (titreşim ölçümü ve analizinin yanı sıra) dengesizliğini telafi etmek için rotora takılması gereken düzeltici ağırlıkların parametrelerinin otomatik olarak hesaplanmasını sağlar.
Bu cihazlar şunları içerir:
- bir bilgisayara veya endüstriyel kontrolöre dayalı bir ölçüm ve hesaplama birimi;
- İki (veya daha fazla) titreşim sensörü;
- Bir faz açısı sensörü;
- Sensörleri sahaya monte etmek için aksesuarlar;
- Bir, iki veya daha fazla düzeltme düzleminde rotor titreşim parametreleri ölçümünün tam döngüsünü gerçekleştirmek için tasarlanmış özel yazılım.
Şu anda en yaygın olan iki tip balans makinesidir:
- Yumuşak yataklı makineler (yumuşak destekli);
- Sert yataklı makineler (rijit destekli).
Yumuşak yataklı makinelerde, örneğin düz yaylara dayalı, nispeten esnek destekler bulunur. Bu desteklerin doğal titreşim frekansı, genellikle üzerlerine monte edilmiş dengeleyici rotorun dönüş frekansından 2-3 kat daha düşüktür. Makinenin rezonans öncesi desteklerinin titreşimini ölçmek için genellikle titreşim sensörleri (ivmeölçerler, titreşim hızı sensörleri vb.) kullanılır.
Ön rezonans dengeleme makineleri, doğal titreşim frekansları dengelenen rotorun dönüş frekansından 2-3 kat daha yüksek olması gereken nispeten rijit destekler kullanır. Kuvvet transdüserleri genellikle ön rezonans makine desteklerinin titreşim yükünü ölçmek için kullanılır.
Rezonans öncesi dengeleme makinelerinin avantajı, dengeleme işleminin nispeten düşük rotor hızlarında (400-500 rpm'ye kadar) gerçekleştirilebilmesidir; bu da makinenin ve temelinin tasarımını büyük ölçüde basitleştirir ve dengeleme işleminin verimliliğini ve güvenliğini artırır.
Rijit rotorların dengelenmesi
Önemli!
- Balans ayarı sadece rotor kütlesinin dönme eksenine göre asimetrik dağılımından kaynaklanan titreşimi ortadan kaldırır. Diğer titreşim türleri balanslama ile ortadan kaldırılmaz!
- Tasarımı, dönme çalışma frekansında rezonansların olmamasını sağlayan, temele güvenilir bir şekilde sabitlenmiş, servis verilebilir yataklara monte edilmiş teknik mekanizmalar dengelemeye tabidir.
- Arızalı makineler balans ayarı yapılmadan önce onarılmalıdır. Aksi takdirde kaliteli balanslama mümkün değildir.
Balans, onarımın yerini tutmaz!
Dengelemenin ana görevi, merkezkaç kuvvetlerini dengelemeye tabi olan dengeleyici ağırlıkların kütlesini ve yerini bulmaktır.
Yukarıda belirtildiği gibi, rijit rotorlar için genellikle iki dengeleme ağırlığının takılması gerekli ve yeterlidir. Bu, rotorun hem statik hem de dinamik balanssızlığını ortadan kaldıracaktır. Dengeleme sırasında titreşimi ölçmek için genel şema aşağıdaki gibidir.
Titreşim sensörleri 1. ve 2. noktalardaki yatak desteklerine monte edilir. Rotora genellikle yansıtıcı bantla bir devir işareti iliştirilir. RPM işareti, titreşim sinyalinin rotor hızını ve fazını belirlemek için lazer takometre tarafından kullanılır.
Dinamik dengelemenin nasıl gerçekleştirildiği (üç aşamalı yöntem)
Çoğu durumda dinamik dengeleme üç başlangıç yöntemiyle gerçekleştirilir. Bu yöntem, ağırlığı bilinen test ağırlıklarının rotor üzerine 1. ve 2. düzlemde seri olarak yerleştirilmesine ve ağırlıkların ve dengeleme ağırlıklarının konumunun titreşim parametrelerindeki değişikliklerin sonuçlarına göre hesaplanmasına dayanır.
Ağırlıkların yerleştirildiği yere düzeltme düzlemi denir. Genellikle düzeltme düzlemleri rotorun monte edildiği yatak destekleri alanında seçilir.
İlk çalıştırmada ilk titreşim ölçülür. Daha sonra ağırlığı bilinen bir test ağırlığı rotor üzerine yataklardan birinin yakınına yerleştirilir. İkinci bir başlatma gerçekleştirilir ve test ağırlığının takılması nedeniyle değişmesi gereken titreşim parametreleri ölçülür. Ardından ilk düzlemdeki test ağırlığı çıkarılır ve ikinci düzleme takılır. Üçüncü bir test çalıştırması gerçekleştirilir ve titreşim parametreleri ölçülür. Test ağırlığı kaldırılır ve yazılım otomatik olarak denge ağırlıklarının kütlelerini ve kurulum açılarını hesaplar.
Test ağırlıklarının yerleştirilmesinin amacı, sistemin dengesizlikteki değişikliklere nasıl tepki verdiğini belirlemektir. Test ağırlıklarının ağırlıkları ve konumları bilindiğinden, yazılım etki katsayıları olarak adlandırılan ve bilinen bir dengesizliğin titreşim parametrelerini nasıl etkilediğini gösteren katsayıları hesaplayabilir. Etki katsayıları mekanik sistemin kendi özellikleridir ve desteklerin sertliğine ve rotor-destek sisteminin kütlesine (atalet) bağlıdır.
Aynı tasarıma sahip aynı tip mekanizmalar için etki katsayıları yakın olacaktır. Bunları bilgisayar hafızasına kaydetmek ve aynı tip mekanizmaların test çalışmaları olmadan dengelenmesi için kullanmak mümkündür, bu da dengeleme verimliliğini önemli ölçüde artırır. Test ağırlıklarının kütlesinin, test ağırlıkları takıldığında titreşim parametreleri fark edilir şekilde değişecek şekilde seçilmesi gerektiğini unutmayın. Aksi takdirde, etki katsayılarının hesaplanmasındaki hata artar ve balanslama kalitesi bozulur.
Şekil 1'den de görebileceğiniz gibi, merkezkaç kuvveti radyal yönde, yani rotor eksenine dik olarak etki eder. Bu nedenle, titreşim sensörleri, hassasiyet eksenleri de radyal yönü gösterecek şekilde monte edilmelidir. Genellikle, temelin yatay yöndeki sertliği daha azdır, bu nedenle yatay yöndeki titreşim daha yüksektir. Bu nedenle, hassasiyeti artırmak için sensörler, hassasiyet eksenleri yatay olarak da yönlendirilecek şekilde kurulmalıdır. Temelde bir fark olmamasına rağmen. Radyal yöndeki titreşime ek olarak, rotor dönüş ekseni boyunca eksenel yöndeki titreşim de izlenmelidir. Bu titreşim genellikle balanssızlıktan değil, esas olarak kaplin aracılığıyla bağlanan şaftların yanlış hizalanması ve yanlış hizalanmasıyla ilgili diğer nedenlerden kaynaklanır.
Bu titreşim dengeleme ile ortadan kaldırılamaz, bu durumda hizalama gereklidir. Pratikte, bu tür makinelerde genellikle hem rotor dengesizliği hem de şaft hizalama hatası bulunur, bu da titreşimi ortadan kaldırma işlemini çok daha zorlaştırır. Bu gibi durumlarda, önce makineyi merkezlemek ve ardından dengelemek gerekir. (Ancak güçlü tork dengesizliğinde, temel yapının "bükülmesi" nedeniyle eksenel yönde de titreşim meydana gelir.)
İlgili makaleler (denge standlarına örnekler)
- Yumuşak destekli denge standı
- Elektrik motorlarının rotorlarının dengelenmesi
- Basit ama etkili dengeleme sehpaları
Dengeleme mekanizmalarının kalitesinin değerlendirilmesine yönelik kriterler
Rotorların (mekanizmaların) balans kalitesi iki şekilde değerlendirilebilir. İlk yöntem, dengeleme işlemi sırasında belirlenen artık balanssızlık miktarının artık balanssızlık toleransı ile karşılaştırılmasını içerir. Farklı rotor sınıfları için bu toleranslar ISO 1940-1-2007'de belirtilmiştir. Bölüm 1. İzin verilen balanssızlığın tanımı.
Bununla birlikte, belirtilen toleranslara uyulması, mekanizmanın minimum titreşim seviyesine ulaşılmasıyla ilişkili operasyonel güvenilirliğini tam olarak garanti edemez. Bu durum, mekanizmanın titreşim büyüklüğünün yalnızca rotorunun artık dengesizliği ile ilişkili kuvvetin büyüklüğü tarafından belirlenmediği, aynı zamanda mekanizma yapısal elemanlarının sertliği k, kütlesi m, sönümleme faktörü ve dönme frekansı gibi diğer bazı parametrelere de bağlı olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. Bu nedenle, bir dizi durumda mekanizmanın dinamik niteliklerini (denge kalitesi dahil) tahmin etmek için, bir dizi standart tarafından düzenlenen mekanizmanın artık titreşim seviyesinin tahmin edilmesi önerilir.
Mekanizmaların kabul edilebilir titreşim seviyelerini düzenleyen en yaygın standart ISO 10816-3-2002'dir. Bunun yardımıyla, elektrikli tahriklerinin gücünü dikkate alarak her tür makine için toleranslar belirlemek mümkündür.
Bu evrensel standarda ek olarak, belirli makine türleri için geliştirilmiş bir dizi özel standart vardır. Örneğin, 31350-2007 , ISO 7919-1-2002 vb.
Standartlar ve referanslar
- ISO 1940-1:2007. Titreşim. Rijit rotorların dengeleme kalitesi için gereksinimler. Bölüm 1. İzin verilen dengesizliğin belirlenmesi.
- ISO 10816-3:2009. Mekanik titreşim — Dönmeyen parçalar üzerinde yapılan ölçümlerle makine titreşiminin değerlendirilmesi — Bölüm 3: Yerinde ölçüldüğünde nominal gücü 15 kW'ın üzerinde ve nominal hızları 120 dev/dak ile 15.000 dev/dak arasında olan endüstriyel makineler.
- ISO 14694:2003. Endüstriyel fanlar — Denge kalitesi ve titreşim seviyeleri için özellikler.
- ISO 7919-1:2002. Karşılıklı hareket yapmayan makinelerin titreşimi — Dönen miller üzerinde ölçümler ve değerlendirme kriterleri — Genel kılavuz.
SSS
Balans ayarı tüm titreşimleri ortadan kaldırır mı?
Hayır. Balanslama, rotor kütlesinin dönme eksenine göre asimetrik dağılımından kaynaklanan titreşimi ortadan kaldırır. Hizalama hatası, rulman arızaları, aerodinamik/hidrodinamik kuvvetler, elektromanyetik kuvvetler ve diğer nedenlerden kaynaklanan titreşimler ayrı teşhis ve düzeltici işlemler gerektirir.
Rezonans noktasına yakın yerlerde dengeleme neden başarısız olabilir?
Rezonansa yakın bölgelerde, küçük hız değişiklikleri titreşim genliğinde büyük değişikliklere ve 180° faz kaymasına neden olabilir. Bu gibi durumlarda ölçüm sonuçları kararsız hale gelir ve özel yöntemler kullanılmadıkça geleneksel dengeleme prosedürleri yakınsama sağlamayabilir.
Tek düzlemli dengelemeye mi yoksa çift düzlemli dengelemeye mi ne zaman ihtiyaç duyarsınız?
Rijit bir rotor için, rotor uzunluğu boyunca ayrılmış iki ağırlık genellikle statik ve dinamik dengesizliği ortadan kaldırmak için gerekli ve yeterlidir. Dar rotorlar genellikle çoğunlukla statik dengesizlik gösterir, ancak deformasyon ve geometri, iki düzlemli düzeltme gerektirebilecek dinamik bir bileşen ortaya çıkarabilir.
Dengeleme işleminden önce neler yapılmalıdır?
Makinenin çalışır durumda olduğundan emin olun: temele güvenilir bir şekilde monte edilmiş, yatakları sağlam, ciddi gevşeklik yok ve belirgin doğrusal olmayanlık kaynakları bulunmuyor. Dengeleme, onarımın yerini tutmaz.
Önemli noktalar
- Dengeleme, kütleyle ilgili (merkezkaç) uyarımı düzeltir; hizalama sorunlarını, yatak hasarını veya elektromanyetik/aerodinamik kaynakları çözmez.
- Rezonans ve doğrusal olmayan etkiler, geleneksel dengeleme yöntemlerini etkisiz veya güvensiz hale getirebilir.
- Rijit rotorlar için, statik + dinamik dengesizliğin birleşimi durumunda genel çözüm iki düzlemde dengelemedir.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 