1. Giriş

(Bu eseri yazmaya neden ihtiyaç duyuldu?)

LLC "Kinematics" (Vibromera) tarafından üretilen dengeleme cihazlarının tüketim yapısının analizi, bunların yaklaşık 301.300 adedinin dengeleme makineleri ve/veya standları için sabit ölçüm ve hesaplama sistemleri olarak kullanılmak üzere satın alındığını ortaya koymaktadır. Ekipmanımızın iki tüketici (müşteri) grubunu belirlemek mümkündür.

İlk grup, balans makinelerinin seri üretiminde uzmanlaşan ve bunları dış müşterilere satan işletmeleri içerir. Bu işletmeler, çeşitli balans makinelerinin tasarlanması, üretilmesi ve çalıştırılması konusunda derin bilgi ve kapsamlı deneyime sahip yüksek nitelikli uzmanlar istihdam etmektedir. Bu tüketici grubuyla etkileşimlerde ortaya çıkan zorluklar, çoğunlukla ölçüm sistemlerimizi ve yazılımlarımızı yapısal uygulama sorunlarını ele almadan mevcut veya yeni geliştirilen makinelere uyarlamakla ilgilidir.

İkinci grup, kendi ihtiyaçları için makineler (stantlar) geliştiren ve üreten tüketicilerden oluşmaktadır. Bu yaklaşım çoğunlukla bağımsız üreticilerin bazı durumlarda iki ila üç kat veya daha fazla azalabilen kendi üretim maliyetlerini düşürme arzusuyla açıklanmaktadır. Bu tüketici grubu genellikle makine üretme konusunda yeterli deneyime sahip değildir ve çalışmalarında genellikle sağduyu, internetten alınan bilgiler ve mevcut analogların kullanımına güvenir.

Onlarla etkileşim kurmak, dengeleme makinelerinin ölçüm sistemleri hakkında ek bilgilere ek olarak, makinelerin yapısal uygulaması, temel üzerine kurulum yöntemleri, tahriklerin seçimi ve uygun dengeleme doğruluğunun elde edilmesi vb. ile ilgili çok çeşitli konuları kapsayan birçok soruyu gündeme getirmektedir.

Tüketicilerimizin büyük bir bölümünün bağımsız olarak balans makineleri üretme konusuna gösterdiği önemli ilgiyi göz önünde bulundurarak, "Kinematics" (Vibromera) LLC uzmanları, en sık sorulan sorulara ilişkin yorum ve öneriler içeren bir derleme hazırladı.

2. Balans Makinelerinin (Standların) Çeşitleri ve Tasarım Özellikleri

Dengeleme makinesi, çeşitli amaçlar için rotorların statik veya dinamik dengesizliğini gidermek üzere tasarlanmış teknolojik bir cihazdır. Dengelenmiş rotoru belirli bir dönüş frekansına hızlandıran bir mekanizma ve rotorun dengesizliğini telafi etmek için gereken düzeltici ağırlıkların kütlelerini ve yerleşimini belirleyen özel bir ölçüm ve hesaplama sistemi içerir.

Makinenin mekanik kısmının yapısı tipik olarak, üzerine destek direklerinin (rulmanların) monte edildiği bir yatak çerçevesinden oluşur. Bunlar, dengelenmiş ürünü (rotor) monte etmek için kullanılır ve rotoru döndürmek için tasarlanmış bir tahrik mekanizması içerir. Ürün dönerken gerçekleştirilen dengeleme işlemi sırasında, ölçüm sisteminin sensörleri (tipi makinenin tasarımına bağlıdır) ya rulmanlardaki titreşimleri ya da rulmanlardaki kuvvetleri kaydeder.

Bu şekilde elde edilen veriler, dengesizliği telafi etmek için gerekli düzeltici ağırlıkların kütlelerinin ve montaj konumlarının belirlenmesine olanak tanır.

Şu anda, iki tür dengeleme makinesi (stand) tasarımı en yaygın olanıdır:

• Yumuşak Yatak makineleri (esnek desteklerle);
• Sert Yatak makineleri (sert desteklerle).

2.1. Yumuşak Yatak Makineleri ve Standları

Yumuşak yataklı balans makinelerinin (standların) temel özelliği, yaylı süspansiyonlar, yaylı taşıyıcılar, düz veya silindirik yaylı destekler vb. temelinde yapılan nispeten esnek desteklere sahip olmalarıdır. Bu desteklerin doğal frekansı, üzerlerine monte edilen dengelenmiş rotorun dönüş frekansından en az 2-3 kat daha düşüktür. Esnek Yumuşak Yatak desteklerinin yapısal uygulamasının klasik bir örneği, fotoğrafı Şekil 2.1'de gösterilen DB-50 model makinenin desteğinde görülebilir.

Şekil 2.1. DB-50 model dengeleme makinesinin desteği.

Şekil 2.1'de gösterildiği gibi, hareketli çerçeve (kaydırıcı) 2, şerit yaylar 3 üzerindeki bir süspansiyon kullanılarak desteğin sabit direklerine 1 bağlanır. Destek üzerine monte edilen rotorun dengesizliğinden kaynaklanan merkezkaç kuvvetinin etkisi altında, taşıyıcı (kaydırıcı) 2, bir titreşim sensörü kullanılarak ölçülen sabit direk 1'e göre yatay salınımlar gerçekleştirebilir.

Bu desteğin yapısal uygulaması, taşıyıcı salınımlarının 1-2 Hz civarında olabilen düşük bir doğal frekansının elde edilmesini sağlar. Bu da rotorun 200 RPM'den başlayarak geniş bir dönme frekansı aralığında dengelenmesini sağlar. Bu özellik ve bu tür desteklerin üretiminin görece basitliği, bu tasarımı kendi ihtiyaçları için çeşitli amaçlarla dengeleme makineleri üreten birçok tüketicimiz için cazip hale getirmektedir.

Şekil 2.2. "Polymer LTD", Mahaçkala tarafından üretilen dengeleme makinesinin yumuşak yatak desteği.

Şekil 2.2, Mahaçkala'daki "Polymer LTD" şirketinde şirket içi ihtiyaçlar için üretilen, süspansiyon yaylarından yapılmış desteklere sahip bir Yumuşak Yatak dengeleme makinesinin fotoğrafını göstermektedir. Makine, polimer malzemelerin üretiminde kullanılan silindirlerin dengelenmesi için tasarlanmıştır.

Şekil 2.3 özel aletlerin dengelenmesi için tasarlanmış, taşıyıcı için benzer bir şerit süspansiyona sahip bir dengeleme makinesinin fotoğrafı yer almaktadır.

Şekil 2.4.a ve 2.4.b tahrik millerini dengelemek için kullanılan ve destekleri de şerit süspansiyon yayları kullanılarak yapılan ev yapımı bir Yumuşak Yatak makinesinin fotoğraflarını göstermektedir.

Şekil 2.5 Bu görselde, turboşarjların balans ayarı için tasarlanmış, taşıyıcılarının destekleri de şerit yaylar üzerine monte edilmiş bir Soft Bearing makinesinin fotoğrafı yer almaktadır. A. Shahgunyan'ın (St. Petersburg) özel kullanımı için üretilen makine, "Balanset 1" ölçüm sistemi ile donatılmıştır.

Üreticiye göre (bkz. Şekil 2.6), bu makine 0,2 g*mm'yi aşmayan artık balanssızlığa sahip türbinleri dengeleme kabiliyeti sağlar.

Şekil 2.3. Şerit Yaylar Üzerinde Destek Süspansiyonlu Balans Aletleri için Yumuşak Rulman Makinesi

Şekil 2.4.a. Tahrik Millerini Dengelemek için Yumuşak Rulman Makinesi (Makine Monte Edilmiş)

Şekil 2.4.b. Şerit Yaylar Üzerinde Asılı Taşıyıcı Destekleri ile Tahrik Millerini Dengelemek için Yumuşak Rulman Makinesi. (Yaylı Şerit Süspansiyonlu Ön Mil Desteği)

Şekil 2.5. A. Shahgunyan (St. Petersburg) tarafından üretilen Şerit Yaylar Üzerinde Destekli Turboşarjları Dengelemek için Yumuşak Rulman Makinesi

Şekil 2.6. A. Shahgunyan'ın makinesinde türbin rotorunun dengeleme sonuçlarını gösteren 'Balanset 1' ölçüm sisteminin ekran görüntüsü.

Yukarıda bahsedilen Yumuşak Yatak dengeleme makinesi desteklerinin klasik versiyonuna ek olarak, diğer yapısal çözümler de yaygınlaşmıştır.

Şekil 2.7 ve 2.8 Bu bölümde, destekleri düz (plaka) yaylar esas alınarak yapılmış tahrik milleri için dengeleme makinelerinin fotoğrafları yer almaktadır. Bu makineler, sırasıyla özel işletme "Dergacheva" ve LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") şirketlerinin özel ihtiyaçları için üretilmiştir.

Bu tür desteklere sahip yumuşak yataklı dengeleme makineleri, nispeten basit yapıları ve üretilebilirlikleri nedeniyle genellikle amatör üreticiler tarafından yeniden üretilir. Bu prototipler genellikle "K. Schenck" firmasının VBRF serisi makineleri veya benzer yerli üretim makineleridir.

Şekil 2.7 ve 2.8'de gösterilen makineler iki destekli, üç destekli ve dört destekli tahrik millerini dengelemek için tasarlanmıştır. Aşağıdakiler dahil olmak üzere benzer bir yapıya sahiptirler:

• çapraz nervürlerle bağlanmış iki I-kirişine dayanan kaynaklı bir yatak iskeleti 1;
• sabit (ön) bir iş mili desteği 2;
• hareketli (arka) bir mil desteği 3;
• bir veya iki hareketli (ara) destek 4. Destekler 2 ve 3, dengeli tahrik milini 7 makineye monte etmek için tasarlanmış mil ünitelerini 5 ve 6 barındırır.

Şekil 2.7. Düz (plaka) yaylar üzerinde desteklere sahip, özel işletme "Dergacheva" tarafından üretilen tahrik milleri dengeleme için yumuşak rulmanlı makine.

Şekil 2.8. LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") tarafından üretilen, düz yaylar üzerinde desteklere sahip, tahrik milleri dengeleme için kullanılan yumuşak rulmanlı makine.

Tüm desteklere, desteklerin enine salınımlarını ölçmek için kullanılan titreşim sensörleri 8 yerleştirilmiştir. Destek 2 üzerine monte edilmiş olan öncü mil 5, bir kayış tahriki aracılığıyla bir elektrik motoru tarafından döndürülür.

Şekil 2.9.a ve 2.9.b düz yaylara dayanan balans makinesinin desteğinin fotoğraflarını göstermektedir.

Şekil 2.9. Düz Yaylı Yumuşak Yatak Balans Makinesi Desteği

• a) Yandan görünüm;
• b) Önden görünüm

Amatör üreticilerin tasarımlarında bu tür destekleri sıklıkla kullandıkları göz önüne alındığında, yapılarının özelliklerini daha ayrıntılı olarak incelemek faydalı olacaktır. Şekil 2.9.a'da gösterildiği gibi, bu destek üç ana bileşenden oluşmaktadır:

• Alt destek plakası 1: Ön iş mili desteği için plaka kılavuzlara sabit bir şekilde bağlıdır; ara destekler veya arka iş mili destekleri için alt plaka çerçeve kılavuzları boyunca hareket edebilen bir taşıyıcı olarak tasarlanmıştır.
• Üst destek plakası 2, Destek ünitelerinin üzerine monte edildiği (makara destekleri 4, miller, ara yataklar, vb.).
• İki düz yay 3, alt ve üst yatak plakalarını bağlar.

Dengeli rotorun hızlanması veya yavaşlaması sırasında meydana gelebilecek, çalışma sırasında desteklerin titreşiminin artması riskini önlemek için destekler bir kilitleme mekanizması içerebilir (bkz. Şekil 2.9.b). Bu mekanizma, desteğin düz yaylarından birine bağlı eksantrik bir kilit 6 ile kenetlenebilen sert bir braket 5'ten oluşur. Kilit 6 ve braket 5 birbirine geçtiğinde, destek kilitlenir ve hızlanma ve yavaşlama sırasında artan titreşim riskini ortadan kaldırır.

Düz (plaka) yaylarla yapılan destekleri tasarlarken, makine üreticisi yayların sertliğine ve dengelenmiş rotorun kütlesine bağlı olan doğal salınımlarının frekansını değerlendirmelidir. Bu parametrenin bilinmesi, tasarımcının dengeleme sırasında desteklerin rezonans salınımları tehlikesinden kaçınarak rotorun çalışma dönme frekansları aralığını bilinçli bir şekilde seçmesini sağlar.

Desteklerin ve dengeleme makinelerinin diğer bileşenlerinin salınımlarının doğal frekanslarının hesaplanması ve deneysel olarak belirlenmesine yönelik öneriler Bölüm 3'te ele alınmaktadır.

Daha önce belirtildiği gibi, düz (plaka) yaylar kullanan destek tasarımının basitliği ve üretilebilirliği, krank millerini, otomotiv turboşarj rotorlarını vb. dengelemek için makineler de dahil olmak üzere çeşitli amaçlar için dengeleme makinelerinin amatör geliştiricilerini çekmektedir.

Örnek olarak, Şekil 2.10.a ve 2.10.b, turboşarj rotorlarını dengelemek için tasarlanmış bir makinenin genel görünüm çizimini göstermektedir. Bu makine, Penza'daki "SuraTurbo" LLC şirketinde üretilmiş ve şirket içi ihtiyaçlar için kullanılmaktadır.

2.10.a. Turboşarj Rotorlarını Dengelemek için Makine (Yandan Görünüm)

2.10.b. Turboşarj Rotorlarını Dengeleme Makinesi (Ön Destek Tarafından Görünüm)

Daha önce tartışılan Yumuşak Yatak balans makinelerine ek olarak, bazen nispeten basit Yumuşak Yatak standları da oluşturulmaktadır. Bu standlar, çeşitli amaçlar için döner mekanizmaların minimum maliyetle yüksek kalitede dengelenmesini sağlar.

Aşağıda, silindirik sıkıştırma yayları üzerine yerleştirilmiş düz bir plaka (veya çerçeve) esas alınarak inşa edilmiş bu türden birkaç dengeleyici mekanizma incelenmiştir. Bu yaylar genellikle, dengeleme sırasında dengeleyici mekanizmanın rotorunun dönüş frekansından 2 ila 3 kat daha düşük bir doğal salınım frekansına sahip olacak şekilde seçilir.

Şekil 2.11 P. Asharin tarafından şirket içi üretim için üretilen aşındırıcı diskleri dengelemek için kullanılan bir standın fotoğrafını göstermektedir.

Şekil 2.11. Aşındırıcı Tekerlekleri Dengelemek için Stand

Stand aşağıdaki ana bileşenlerden oluşmaktadır:

• Plaka 1dört silindirik yay üzerine monte edilmiştir 2;
• Elektrik motoru 3rotoru aynı zamanda mil görevi de gören, üzerine aşındırıcı çarkı mile takmak ve sabitlemek için kullanılan bir mandrel 4 monte edilmiştir.

Bu standın önemli bir özelliği, elektrik motorunun rotorunun dönüş açısını ölçen bir darbe sensörü 5'in dahil edilmesidir; bu sensör, aşındırıcı tekerlekten düzeltici kütlenin çıkarılması için açısal konumu belirlemek üzere standın ölçüm sisteminin ("Balanset 2C") bir parçası olarak kullanılır.

Şekil 2.12 Bu fotoğrafta vakum pompalarının dengelenmesinde kullanılan bir stand gösterilmektedir. Bu stand, "Ölçüm Tesisi" A.Ş. tarafından sipariş üzerine geliştirilmiştir.

Şekil 2.12. JSC "Measurement Plant" tarafından üretilen Dengeleme Vakum Pompaları için Stand."

Bu standın temelinde ayrıca Plaka 1silindirik yaylar 2 üzerine monte edilmiştir. Plaka 1 üzerine, 0 ila 60.000 RPM arasında değişen hızlarda çalışabilen kendi elektrikli tahrikine sahip bir vakum pompası 3 monte edilmiştir. Farklı yüksekliklerde iki farklı bölümdeki titreşimleri ölçmek için kullanılan titreşim sensörleri 4 pompa gövdesine monte edilmiştir.

Pompa rotorunun dönüş açısıyla titreşim ölçüm işleminin senkronizasyonu için, stand üzerinde bir lazer faz açısı sensörü 5 kullanılmaktadır. Bu tür standların görünüşte basit dış yapısına rağmen, pompa çarkının çok yüksek kalitede dengelenmesini sağlar.

Örneğin, kritik altı dönme frekanslarında, pompa rotorunun kalan dengesizliği, ISO 1940-1-2007 "Titreşim. Rijit rotorların denge kalitesi için gereksinimler. Bölüm 1. İzin verilen dengesizliğin belirlenmesi." standardına göre G0.16 denge kalite sınıfı için belirlenen gereksinimleri karşılamaktadır."

Pompa gövdesinin 8.000 RPM'ye kadar dönme hızlarında dengeleme sırasında elde edilen artık titreşimi 0,01 mm/sn'yi aşmaz.

Yukarıda açıklanan şemaya göre üretilen dengeleme sehpaları, fanlar gibi diğer mekanizmaların dengelenmesinde de etkilidir. Fanların dengelenmesi için tasarlanan sehpa örnekleri Şekil 2.13 ve 2.14'te gösterilmektedir.

Şekil 2.13. Fan Pervanelerini Dengelemek için Stand

Bu tür standlarda elde edilen fan dengeleme kalitesi oldukça yüksektir. "Atlant-project" LLC uzmanlarına göre, "Kinematics" LLC'nin önerileri doğrultusunda tasarladıkları standda (bkz. Şekil 2.14), fanların dengelenmesi sırasında elde edilen artık titreşim seviyesi 0,8 mm/sn'dir. Bu, ISO 31350-2007 "Titreşim. Endüstriyel fanlar. Üretilen titreşim ve denge kalitesi gereksinimleri" standardına göre BV5 kategorisindeki fanlar için belirlenen toleranstan üç kat daha iyidir."

Şekil 2.14. "Atlant-project" LLC, Podolsk tarafından üretilen, patlamaya dayanıklı ekipmanların fan pervanelerini dengelemek için kullanılan stand.

"Lissant Fan Fabrikası" A.Ş.'de elde edilen benzer veriler, kanal fanlarının seri üretiminde kullanılan bu tür ayakların, 0,1 mm/s'yi aşmayan artık titreşimi sürekli olarak sağladığını göstermektedir.

2.2. Sert Rulmanlı Makineler

Sert Rulmanlı balans makineleri, desteklerinin tasarımında daha önce tartışılan Yumuşak Rulmanlı makinelerden farklıdır. Destekleri, karmaşık yarıklara (kesiklere) sahip sert plakalar şeklinde yapılır. Bu desteklerin doğal frekansları, makine üzerinde dengelenen rotorun maksimum dönme frekansını önemli ölçüde (en az 2-3 kat) aşmaktadır.

Sert Rulmanlı makineler, Yumuşak Rulmanlı makinelere göre daha çok yönlüdür, çünkü tipik olarak rotorların kütle ve boyutsal özelliklerinin daha geniş bir aralığında yüksek kalitede dengelenmesine izin verirler. Bu makinelerin önemli bir avantajı da, 200-500 RPM ve daha düşük aralıkta olabilen nispeten düşük dönme hızlarında rotorların yüksek hassasiyetli balansını mümkün kılmasıdır.

Şekil 2.15 Bu görsel, "K. Schenk" tarafından üretilen tipik bir sert yataklı dengeleme makinesinin fotoğrafını göstermektedir. Bu şekilden de anlaşılacağı üzere, karmaşık yuvalarla oluşturulan destek parçalarının her birinin farklı sertlikleri vardır. Rotor dengesizliğinin kuvvetlerinin etkisi altında, bu durum destek parçalarının bazılarının diğerlerine göre deformasyonlarına (yer değiştirmelerine) yol açabilir. (Şekil 2.15'te, desteğin daha sert kısmı kırmızı noktalı çizgiyle, nispeten daha esnek kısmı ise mavi renkle vurgulanmıştır).

Söz konusu göreceli deformasyonları ölçmek için Sert Rulmanlı makinelerde kuvvet sensörleri veya temassız titreşim yer değiştirme sensörleri de dahil olmak üzere çeşitli tiplerde son derece hassas titreşim sensörleri kullanılabilir.

Şekil 2.15. "K. Schenk" tarafından üretilen Sert Yatak Dengeleme Makinesi"

"Balanset" serisi cihazlar için müşterilerden gelen taleplerin analizinden de anlaşıldığı üzere, ev içi kullanım için sert rulmanlı makinelerin üretimine olan ilgi sürekli artmaktadır. Bu durum, amatör üreticilerin kendi geliştirmeleri için analog (veya prototip) olarak kullandıkları yerli dengeleme makinelerinin tasarım özelliklerine ilişkin reklam bilgilerinin yaygın bir şekilde dağıtılmasıyla kolaylaşmaktadır.

"Balanset" serisi cihazların bazı tüketicilerinin kendi bünyelerindeki ihtiyaçları için üretilen sert yataklı makinelerin bazı varyasyonlarını ele alalım.

Şekil 2.16.a - 2.16.d Şekil 2.16.a'da görüldüğü gibi, tahrik millerinin dengelenmesi için tasarlanmış, N. Obyedkov (Magnitogorsk şehri) tarafından üretilen bir Sert Yataklama makinesinin fotoğrafları gösterilmektedir. Makine, üzerine desteklerin 2 (iki mil ve iki ara destek) monte edildiği rijit bir çerçeve 1'den oluşmaktadır. Makinenin ana mili 3, bir kayış tahrik sistemi aracılığıyla asenkron bir elektrik motoru 4 tarafından döndürülmektedir. Elektrik motoru 4'ün dönüş hızını kontrol etmek için bir frekans kontrol cihazı 6 kullanılmaktadır. Makine, bir ölçüm ünitesi, bir bilgisayar, dört kuvvet sensörü ve bir faz açısı sensörü (sensörler Şekil 2.16.a'da gösterilmemiştir) içeren "Balanset 4" ölçüm ve hesaplama sistemi 5 ile donatılmıştır.

Şekil 2.16.a. N. Obyedkov (Magnitogorsk) tarafından üretilen Tahrik Millerini Dengelemek için Sert Rulman Makinesi

Şekil 2.16.b daha önce belirtildiği gibi asenkron bir elektrik motorundan 4 kayış tahriki ile tahrik edilen önde gelen iş mili 3 ile makinenin ön desteğinin bir fotoğrafını göstermektedir. Bu destek çerçeveye sağlam bir şekilde monte edilmiştir.

Şekil 2.16.b. Ön (Önde) İş Mili Desteği.

Şekil 2.16.c makinenin iki hareketli ara desteğinden birinin fotoğrafını içermektedir. Bu destek, çerçeve kılavuzları boyunca uzunlamasına hareket etmesini sağlayan kızaklar 7 üzerinde durmaktadır. Bu destek, dengeli tahrik milinin ara yatağının yüksekliğini takmak ve ayarlamak için tasarlanmış özel bir cihaz 8 içerir.

Şekil 2.16.c. Makinenin Ara Hareketli Desteği

Şekil 2.16.d Bu görselde, ara destekler gibi makine çerçevesinin kılavuzları boyunca hareket etmesine olanak sağlayan arka (tahrikli) iş mili desteğinin fotoğrafı yer almaktadır.

Şekil 2.16.d. Arka (Tahrikli) İş Mili Desteği.

Yukarıda ele alınan tüm destekler düz tabanlar üzerine monte edilmiş dikey plakalardır. Plakalar, desteği bir iç kısma 9 (daha sert) ve bir dış kısma 10 (daha az sert) bölen T şeklinde yarıklara sahiptir (bkz. Şekil 2.16.d). Desteğin iç ve dış kısımlarının farklı sertliği, dengeli rotordan gelen dengesizlik kuvvetleri altında bu kısımların göreceli deformasyonuna neden olabilir.

Kuvvet sensörleri tipik olarak ev yapımı makinelerdeki desteklerin göreceli deformasyonunu ölçmek için kullanılır. Bir kuvvet sensörünün Sert Yatak dengeleme makinesi desteğine nasıl monte edildiğine dair bir örnek Şekil 2.16.e'de gösterilmektedir. Bu şekilde görüldüğü gibi, kuvvet sensörü 11, desteğin dış kısmındaki dişli bir delikten geçen bir cıvata 12 ile desteğin iç kısmının yan yüzeyine bastırılır.

Kuvvet sensörü 11'in tüm düzlemi boyunca cıvata 12'nin eşit basınçta olmasını sağlamak için, cıvata ile sensör arasına düz bir rondela 13 yerleştirilir.

Şekil 2.16.d. Bir Destek Üzerinde Kuvvet Sensörü Kurulumu Örneği.

Makinenin çalışması sırasında, dengeli rotorun dengesizlik kuvvetleri, destek üniteleri (miller veya ara yataklar) aracılığıyla desteğin dış kısmına etki eder ve bu da rotor dönüş frekansında iç kısmına göre döngüsel olarak hareket etmeye (deformasyona) başlar. Bu durum, dengesizlik kuvvetiyle orantılı olarak sensör 11 üzerinde değişken bir kuvvetin etki etmesine neden olur. Bunun etkisiyle, kuvvet sensörünün çıkışında rotorun dengesizliğinin büyüklüğüyle orantılı bir elektrik sinyali üretilir.

Tüm desteklere monte edilmiş kuvvet sensörlerinden gelen sinyaller, makinenin ölçüm ve hesaplama sistemine iletilir ve burada düzeltme ağırlıklarının parametrelerini belirlemek için kullanılır.

Şekil 2.17.a. Bu görselde, "vida" millerini dengelemek için kullanılan son derece özel bir Sert Yataklama makinesinin fotoğrafı yer almaktadır. Bu makine, LLC "Ufatverdosplav" şirketinde şirket içi kullanım için üretilmiştir.

Şekilde görüldüğü gibi, makinenin döndürme mekanizması aşağıdaki ana bileşenlerden oluşan basitleştirilmiş bir yapıya sahiptir:

• Kaynaklı çerçeve 1yatak olarak hizmet vermektedir;
• İki sabit destek 2çerçeveye sağlam bir şekilde sabitlenmiştir;
• Elektrik motoru 3bir kayış tahriki 4 aracılığıyla dengeli mili (vida) 5 tahrik eder.

Şekil 2.17.a. "Ufatverdosplav" LLC tarafından üretilen, vidalı milleri dengelemek için kullanılan sert rulmanlı makine."

Makinenin destekleri 2, T şeklinde yuvalara sahip dikey olarak yerleştirilmiş çelik plakalardır. Her bir desteğin üst kısmında, üzerinde dengeli milin 5 döndüğü rulmanlı yataklar kullanılarak imal edilmiş destek makaraları bulunmaktadır.

Rotor dengesizliğinin etkisi altında meydana gelen desteklerin deformasyonunu ölçmek için, desteklerin yuvalarına yerleştirilen kuvvet sensörleri 6 (bkz. Şekil 2.17.b) kullanılır. Bu sensörler, bu makinede ölçüm ve hesaplama sistemi olarak kullanılan "Balanset 1" cihazına bağlanır.

Makinenin döndürme mekanizmasının nispeten basit olmasına rağmen, Şekil 2.17.a.'da görüldüğü gibi karmaşık sarmal bir yüzeye sahip vidaların yeterince yüksek kalitede dengelenmesini sağlar.

"Ufatverdosplav" LLC şirketine göre, bu makinede dengeleme işlemi sırasında vidanın başlangıçtaki dengesizliği neredeyse 50 kat azaltıldı.

Şekil 2.17.b. Kuvvet Sensörlü Vida Millerini Dengelemek için Sert Rulmanlı Makine Desteği

Elde edilen artık dengesizlik, vidanın birinci düzleminde 3552 g*mm (185 mm yarıçapta 19,2 g) ve ikinci düzleminde 2220 g*mm (185 mm yarıçapta 12,0 g) olmuştur. 500 kg ağırlığında ve 3500 RPM dönüş frekansında çalışan bir rotor için bu dengesizlik, ISO 1940-1-2007'ye göre G6.3 sınıfına karşılık gelir ve teknik dokümantasyonunda belirtilen gereksinimleri karşılar.

SV Morozov tarafından, farklı boyutlardaki iki sert rulmanlı dengeleme makinesi için desteklerin eş zamanlı olarak monte edilmesini sağlayan tek bir taban kullanımını içeren özgün bir tasarım (bkz. Şekil 2.18) önerilmiştir. Üreticinin üretim maliyetlerini en aza indirmeye olanak tanıyan bu teknik çözümün bariz avantajları şunlardır:

• Üretim alanından tasarruf;
• İki farklı makineyi çalıştırmak için değişken frekanslı sürücüye sahip bir elektrik motorunun kullanılması;
• İki farklı makineyi çalıştırmak için tek bir ölçüm sisteminin kullanılması.

Şekil 2.18. SV Morozov tarafından üretilen Sert Yatak Dengeleme Makinesi ("Tandem").

3. Balans Makinelerinin Temel Ünitelerinin ve Mekanizmalarının Yapımına İlişkin Gereklilikler

3.1. Rulmanlar

3.1.1. Rulman Tasarımının Teorik Temelleri

Önceki bölümde, dengeleme makineleri için yumuşak yataklı ve sert yataklı desteklerin temel tasarım uygulamaları detaylı olarak ele alınmıştır. Tasarımcıların bu destekleri tasarlarken ve üretirken dikkate almaları gereken önemli bir parametre, doğal salınım frekanslarıdır. Bu önemlidir çünkü makinenin ölçüm ve hesaplama sistemleri tarafından düzeltme ağırlıklarının parametrelerini hesaplamak için desteklerin yalnızca titreşim genliğinin (döngüsel deformasyon) değil, aynı zamanda titreşim fazının da ölçülmesi gerekmektedir.

Bir destek elemanının doğal frekansı, dengelenmiş rotorun dönüş frekansıyla çakıştığında (destek rezonansı), titreşimin genliğinin ve fazının doğru ölçümü pratikte imkansız hale gelir. Bu durum, destek elemanının salınımlarının genliğindeki ve fazındaki değişimleri dengelenmiş rotorun dönüş frekansına bağlı olarak gösteren grafiklerde açıkça görülmektedir (bkz. Şekil 3.1).

Bu grafiklerden, dengeli rotorun dönme frekansı destek salınımlarının doğal frekansına yaklaştıkça (yani, fp/fo oranı 1'e yakın olduğunda), desteğin rezonans salınımlarıyla ilişkili genlikte önemli bir artış olduğu anlaşılmaktadır (bkz. Şekil 3.1.a). Aynı zamanda, grafik 3.1.b rezonans bölgesinde ∆F° faz açısında 180°'ye kadar ulaşabilen keskin bir değişim olduğunu göstermektedir.

Başka bir deyişle, rezonans bölgesindeki herhangi bir mekanizmayı dengelerken, dönme frekansındaki küçük değişiklikler bile titreşiminin genlik ve faz ölçüm sonuçlarında önemli dengesizliklere yol açabilir, bu da düzeltici ağırlıkların parametrelerinin hesaplanmasında hatalara yol açar ve dengeleme kalitesini olumsuz etkiler.

Yukarıdaki grafikler, sert yataklı makineler için rotorun çalışma frekanslarının üst sınırının, destek yatağının doğal frekansından (fo) (en az) 2-3 kat daha düşük olması gerektiği yönündeki önceki önerileri doğrulamaktadır. Yumuşak yataklı makineler için ise, dengeli rotorun izin verilen çalışma frekanslarının alt sınırının, destek yatağının doğal frekansından (en az) 2-3 kat daha yüksek olması gerekir.

Şekil 3.1. Dönme frekansı değişikliklerinin bir fonksiyonu olarak dengeleme makinesi desteğinin titreşimlerinin bağıl genlik ve fazındaki değişiklikleri gösteren grafikler.

• Ад - Desteğin dinamik titreşimlerinin genliği;
• e = m*r / M - Dengeli rotorun belirli bir dengesizliği;
• m - Rotorun dengesiz kütlesi;
• M - Rotor kütlesi;
• r - Dengesiz kütlenin rotor üzerinde bulunduğu yarıçap;
• fp - Rotorun dönme frekansı;
• fo - Desteğin doğal titreşim frekansı

Sunulan bilgiler göz önüne alındığında, makinenin desteklerinin rezonans alanında (Şekil 3.1'de kırmızı ile vurgulanmıştır) çalıştırılması önerilmemektedir. Şekil 3.1'de gösterilen grafikler ayrıca rotorun aynı dengesizlikleri için Yumuşak Rulmanlı makine desteklerinin gerçek titreşimlerinin Yumuşak Rulmanlı makine desteklerinde meydana gelenlerden önemli ölçüde daha düşük olduğunu göstermektedir.

Buradan, Sert Yatak makinelerindeki desteklerin titreşimlerini ölçmek için kullanılan sensörlerin Yumuşak Yatak makinelerindekilerden daha yüksek hassasiyete sahip olması gerektiği sonucu çıkmaktadır. Bu sonuç, Yumuşak Rulmanlı balans makinelerinde başarıyla kullanılan mutlak titreşim sensörlerinin (vibro-ivmeölçerler ve/veya vibro-hız sensörleri) Sert Rulmanlı makinelerde genellikle gerekli balans kalitesini sağlayamadığını gösteren gerçek sensör kullanım pratiğiyle de desteklenmektedir.

Bu makinelerde, kuvvet sensörleri veya yüksek hassasiyetli yer değiştirme sensörleri gibi göreceli titreşim sensörlerinin kullanılması önerilir.

3.1.2. Hesaplama Yöntemleri Kullanılarak Desteklerin Doğal Frekanslarının Tahmin Edilmesi

Bir tasarımcı, formül 3.1'i kullanarak bir destek fo'sunun doğal frekansının yaklaşık (tahmini) hesaplamasını, basitçe bir serbestlik derecesine sahip bir titreşim sistemi olarak ele alarak gerçekleştirebilir; bu sistem (bkz. Şekil 2.19.a) K sertliğine sahip bir yay üzerinde salınan bir M kütlesi ile temsil edilir.

Simetrik bir rulmanlar arası rotor için hesaplamada kullanılan M kütlesi formül 3.2 ile yaklaşık olarak hesaplanabilir.

Burada Mo, destek elemanının hareketli parçasının kütlesi (kg); Mr, dengelenmiş rotorun kütlesi (kg); n ise dengelemede yer alan makine desteklerinin sayısıdır.

Desteğin K rijitliği, statik bir P kuvveti ile yüklendiğinde desteğin ΔL deformasyonunun ölçülmesini içeren deneysel çalışmaların sonuçlarına dayalı olarak formül 3.3 kullanılarak hesaplanır (bkz. Şekil 3.2.a ve 3.2.b).

Burada ΔL, metre cinsinden destek yüzeyindeki deformasyonu; P ise Newton cinsinden statik kuvveti ifade etmektedir.

Yükleme kuvveti P'nin büyüklüğü bir kuvvet ölçme aleti (örneğin bir dinamometre) kullanılarak ölçülebilir. Desteğin ΔL yer değiştirmesi, doğrusal yer değiştirmeleri ölçmek için bir cihaz (örn. bir kadranlı gösterge) kullanılarak belirlenir.

3.1.3. Desteklerin Doğal Frekanslarının Belirlenmesi için Deneysel Yöntemler

Yukarıda tartışılan, basitleştirilmiş bir yöntem kullanılarak yapılan desteklerin doğal frekanslarının hesaplanmasının önemli hatalara yol açabileceği göz önüne alındığında, çoğu amatör geliştirici bu parametreleri deneysel yöntemlerle belirlemeyi tercih eder. Bunun için, "Balanset" serisi cihazlar da dahil olmak üzere, modern dengeleme makinelerinin titreşim ölçüm sistemlerinin sağladığı olanaklardan yararlanırlar.

3.1.3.1. Darbe Uyarımı Yöntemiyle Desteklerin Doğal Frekanslarının Belirlenmesi

Darbe uyarımı yöntemi, bir desteğin veya başka bir makine bileşeninin doğal titreşim frekansını belirlemenin en basit ve en yaygın yoludur. Çan gibi herhangi bir nesne (bkz. Şekil 3.3) darbeyle uyarıldığında, tepkisinin kademeli olarak azalan bir titreşim tepkisi olarak ortaya çıkması gerçeğine dayanır. Titreşim sinyalinin frekansı nesnenin yapısal özellikleri tarafından belirlenir ve doğal titreşimlerinin frekansına karşılık gelir. Titreşimlerin darbeyle uyarılması için lastik tokmak veya normal tokmak gibi herhangi bir ağır alet kullanılabilir.

Şekil 3.3. Bir Nesnenin Doğal Frekanslarını Belirlemek için Kullanılan Darbe Uyarımı Diyagramı

Çekicin kütlesi, uyarılan nesnenin kütlesinin yaklaşık 10%'si kadar olmalıdır. Titreşimsel tepkiyi yakalamak için, incelenen nesneye, ölçüm ekseni darbe uyarımının yönü ile aynı hizada olacak şekilde bir titreşim sensörü takılmalıdır. Bazı durumlarda, nesnenin titreşim tepkisini algılamak için gürültü ölçüm cihazındaki bir mikrofon sensör olarak kullanılabilir.

Nesnenin titreşimleri sensör tarafından elektriksel bir sinyale dönüştürülür ve bu sinyal daha sonra spektrum analiz cihazının girişi gibi bir ölçüm cihazına gönderilir. Bu cihaz, azalan titreşim sürecinin zaman fonksiyonunu ve spektrumunu kaydeder (bkz. Şekil 3.4), bunların analizi nesnenin doğal titreşimlerinin frekansını (frekanslarını) belirlemeyi sağlar.

Şekil 3.5. İncelenen Yapının Azalan Darbe Titreşimlerinin Zaman Fonksiyonu Grafiklerini ve Spektrumunu Gösteren Program Arayüzü

Şekil 3.5'te sunulan spektrum grafiğinin analizi (çalışma penceresinin alt kısmına bakınız), incelenen yapının doğal titreşimlerinin ana bileşeninin, grafiğin apsis ekseni referans alınarak belirlenen 9,5 Hz frekansında meydana geldiğini göstermektedir. Bu yöntem, hem Yumuşak Yataklı hem de Sert Yataklı dengeleme makinesi desteklerinin doğal titreşimlerinin incelenmesi için tavsiye edilebilir.

3.1.3.2. Desteklerin Sahil Modundaki Doğal Frekanslarının Belirlenmesi

Bazı durumlarda, desteklerin doğal frekansları, titreşimin genliği ve fazının "boşta" döngüsel olarak ölçülmesiyle belirlenebilir. Bu yöntemin uygulanmasında, incelenen makineye monte edilen rotor başlangıçta maksimum dönüş hızına kadar hızlandırılır, ardından tahrik bağlantısı kesilir ve rotorun dengesizliğiyle ilişkili bozucu kuvvetin frekansı maksimumdan durma noktasına kadar kademeli olarak azalır.

Bu durumda, desteklerin doğal frekansları iki özellik ile belirlenebilir:

• Rezonans bölgelerinde gözlenen titreşim genliğindeki yerel bir sıçrama ile;
• Titreşim fazında keskin bir değişim (180°'ye kadar) ile genlik sıçraması bölgesinde gözlemlenir.

"Balanset" serisi cihazlarda, "Titreşim Ölçer" modu ("Balanset 1") veya "Dengeleme İzleme" modu ("Balanset 2C" ve "Balanset 4"), kıyıdaki nesnelerin doğal frekanslarını tespit etmek için kullanılabilir ve rotorun dönüş frekansında titreşimin genliği ve fazının döngüsel ölçümlerine olanak tanır.

Ayrıca, "Balanset 1" yazılımı, destek titreşimlerinin genlik ve fazındaki değişikliklerin, değişen dönüş frekansına bağlı olarak grafiklerini çizmeye olanak tanıyan özel bir "Grafikler. Serbest Hareket" modu içerir ve bu da rezonansların teşhis sürecini önemli ölçüde kolaylaştırır.

Açık nedenlerden dolayı (bkz. Bölüm 3.1.1), kıyıdaki desteklerin doğal frekanslarını belirleme yönteminin yalnızca rotor dönüşünün çalışma frekanslarının enine yöndeki desteklerin doğal frekanslarını önemli ölçüde aştığı Yumuşak Yatak dengeleme makinelerinin incelenmesi durumunda kullanılabileceği unutulmamalıdır.

Rotor dönüşünün çalışma frekanslarının kıyıdaki desteklerin titreşimlerini heyecanlandırdığı Sert Yataklı makinelerde, desteklerin doğal frekanslarının önemli ölçüde altında olduğu durumlarda, bu yöntemin kullanılması pratik olarak imkansızdır.

3.1.4. Dengeleme Makineleri için Desteklerin Tasarlanması ve Üretilmesi için Pratik Öneriler

3.1.2. Desteklerin Doğal Frekanslarının Hesaplama Yöntemleri ile Hesaplanması

Yukarıda tartışılan hesaplama şeması kullanılarak desteklerin doğal frekanslarının hesaplanması iki yönde gerçekleştirilebilir:

• Desteklerin enine yönünde, rotor dengesizliği kuvvetlerinin neden olduğu titreşimlerini ölçme yönüne denk gelir;
• Eksenel yönde, makine destekleri üzerine monte edilmiş dengeli rotorun dönme ekseni ile çakışır.

Dikey yönde desteklerin doğal frekanslarının hesaplanması, (destek ve dengeli rotorun parametrelerine ek olarak) çerçeve parametrelerini ve makinenin temele montajının özelliklerini de dikkate alması gereken daha karmaşık bir hesaplama tekniği gerektirir. Bu yöntem bu yayında ele alınmamıştır. Formül 3.1'in analizi, makine tasarımcılarının pratik faaliyetlerinde dikkate alması gereken bazı basit önerilere olanak tanır. Özellikle, bir desteğin doğal frekansı, rijitliği ve/veya kütlesi değiştirilerek değiştirilebilir. Rijitliğin artırılması desteğin doğal frekansını artırırken, kütlenin artırılması azaltır. Bu değişiklikler doğrusal olmayan, kare-ters orantılı bir ilişkiye sahiptir. Örneğin, desteğin rijitliğinin iki katına çıkarılması, doğal frekansını yalnızca 1,4 kat artırır. Benzer şekilde, desteğin hareketli parçasının kütlesinin iki katına çıkarılması, doğal frekansını yalnızca 1,4 kat azaltır.

3.1.4.1. Düz Plakalı Yaylara Sahip Yumuşak Rulmanlı Makineler

Yukarıda 2.1 bölümünde düz yaylarla yapılmış dengeleme makinesi desteklerinin çeşitli tasarım varyasyonları ele alınmış ve Şekil 2.7 - 2.9'da gösterilmiştir. Edindiğimiz bilgilere göre, bu tür tasarımlar en yaygın olarak tahrik milleri dengelemek için tasarlanmış makinelerde kullanılmaktadır.

Örnek olarak, müşterilerimizden birinin (LLC "Rost-Service", St. Petersburg) kendi makine desteklerinin imalatında kullandığı yay parametrelerini ele alalım. Bu makine, kütlesi 200 kg'ı geçmeyen 2, 3 ve 4 destekli tahrik millerini dengelemek için tasarlanmıştır. Müşteri tarafından seçilen, makinenin ön ve tahrik edilen millerinin desteklerinde kullanılan yayların geometrik boyutları (yükseklik * genişlik * kalınlık) sırasıyla 300*200*3 mm idi.

"Balanset 4" makinesinin standart ölçüm sistemi kullanılarak darbe uyarım yöntemiyle deneysel olarak belirlenen, yüksüz destek yüzeyinin doğal frekansı 11 - 12 Hz olarak bulunmuştur. Destek yüzeylerinin bu doğal titreşim frekansında, dengeleme sırasında dengelenmiş rotorun önerilen dönüş frekansı 22-24 Hz'den (1320 – 1440 RPM) düşük olmamalıdır.

Aynı üretici tarafından ara desteklerde kullanılan yassı yayların geometrik boyutları sırasıyla 200*200*3 mm idi. Dahası, yapılan çalışmaların gösterdiği gibi, bu desteklerin doğal frekansları daha yüksek olup 13-14 Hz'ye ulaşmaktadır.

Test sonuçlarına dayanarak, makine üreticilerine iş mili ve ara desteklerin doğal frekanslarını hizalamaları (eşitlemeleri) tavsiye edildi. Bu, dengeleme sırasında tahrik millerinin çalışma dönme frekans aralığının seçilmesini kolaylaştırmalı ve desteklerin rezonans titreşim alanına girmesi nedeniyle ölçüm sisteminin okumalarında oluşabilecek olası kararsızlıkları önlemelidir.

Düz yaylar üzerindeki desteklerin titreşimlerinin doğal frekanslarını ayarlama yöntemleri açıktır. Bu ayarlama, düz yayların geometrik boyutlarını veya şeklini değiştirerek, örneğin sertliklerini azaltan uzunlamasına veya enine yarıklar açarak gerçekleştirilebilir.

Daha önce de belirtildiği gibi, bu tür bir ayarlamanın sonuçlarının doğrulanması, bölüm 3.1.3.1 ve 3.1.3.2'de açıklanan yöntemler kullanılarak desteklerin doğal titreşim frekanslarının belirlenmesiyle gerçekleştirilebilir.

Şekil 3.6 A. Sinitsyn tarafından makinelerinden birinde kullanılan düz yaylar üzerindeki destek tasarımının klasik bir versiyonunu sunmaktadır. Şekilde gösterildiği gibi, destek aşağıdaki bileşenleri içerir:

• Üst plaka 1;
• İki düz yay 2 ve 3;
• Alt plaka 4;
• Durdurma braketi 5.

Şekil 3.6. Düz Yaylar Üzerindeki Bir Desteğin Tasarım Değişimi

Desteğin üst plakası 1, mili veya bir ara yatağı monte etmek için kullanılabilir. Desteğin amacına bağlı olarak, alt plaka 4 makine kılavuzlarına sabit bir şekilde tutturulabilir veya hareketli kızaklara takılarak desteğin kılavuzlar boyunca hareket etmesine izin verilebilir. Braket 5, desteğe bir kilitleme mekanizması takmak için kullanılır ve dengeli rotorun hızlanması ve yavaşlaması sırasında güvenli bir şekilde sabitlenmesini sağlar.

Yumuşak yataklı makine destekleri için kullanılan yassı yaylar, yaprak yay veya yüksek kaliteli alaşımlı çelikten yapılmalıdır. Düşük akma dayanımına sahip sıradan yapı çeliklerinin kullanılması tavsiye edilmez, çünkü bunlar çalışma sırasında statik ve dinamik yükler altında kalıcı deformasyona uğrayarak makinenin geometrik doğruluğunda azalmaya ve hatta destek stabilitesinin kaybına yol açabilir.

Dengeli rotor kütlesi 300-500 kg'ı geçmeyen makineler için destek kalınlığı 30-40 mm'ye kadar artırılabilirken, maksimum kütleleri 1000-3000 kg arasında değişen rotorları dengelemek için tasarlanmış makinelerde destek kalınlığı 50-60 mm veya daha fazla olabilir. Yukarıda belirtilen desteklerin dinamik özelliklerinin analizi, enine düzlemde ( "esnek" ve "rijit" parçaların göreceli deformasyonlarının ölçüldüğü düzlem) ölçülen doğal titreşim frekanslarının genellikle 100 Hz veya daha fazla olduğunu göstermektedir. Sert yataklı destek ayaklarının ön düzlemde, dengeli rotorun dönüş ekseniyle çakışan yönde ölçülen doğal titreşim frekansları genellikle önemli ölçüde daha düşüktür. Ve makine üzerinde dengelenmiş dönen rotorlar için çalışma frekans aralığının üst sınırını belirlerken öncelikle bu frekanslar dikkate alınmalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, bu frekansların belirlenmesi, 3.1 bölümünde açıklanan darbe uyarım yöntemiyle gerçekleştirilebilir.

Şekil 3.7. Elektrik Motoru Rotorlarını Dengelemek için Makine, Montajlı, A. Mokhov tarafından geliştirilmiştir.

Şekil 3.8. G. Glazov (Bişkek) tarafından geliştirilen Türbopomp Rotorlarını Dengeleme Makinesi

3.1.4.2. Şerit Yaylar Üzerinde Süspansiyonlu Yumuşak Rulmanlı Makine Destekleri

Destek süspansiyonları için kullanılan şerit yayların tasarımında, bir yandan destek üzerindeki rotorun statik ve dinamik yüküne dayanması gereken ve diğer yandan destek süspansiyonunun eksenel salgı olarak ortaya çıkan burulma titreşimleri olasılığını önlemesi gereken yay şeridinin kalınlığının ve genişliğinin seçilmesine dikkat edilmelidir.

Şerit yaylı süspansiyonlar kullanan dengeleme makinelerinin yapısal uygulamalarına ilişkin örnekler, Şekil 2.1 - 2.5'te (bkz. bölüm 2.1) ve bu bölümün Şekil 3.7 ve 3.8'inde gösterilmiştir.

3.1.4.4. Makineler için Sert Yatak Destekleri

Müşterilerimizle olan kapsamlı deneyimimizin gösterdiği gibi, kendi üretimlerini yapan dengeleyici üreticilerinin önemli bir kısmı son zamanlarda sert yataklı ve rijit destekli makineleri tercih etmeye başlamıştır. Bölüm 2.2'de, Şekil 2.16 – 2.18, bu tür destekleri kullanan makinelerin çeşitli yapısal tasarımlarının fotoğraflarını göstermektedir. Müşterilerimizden birinin makine yapımı için geliştirdiği tipik bir rijit destek çizimi Şekil 3.10'da sunulmuştur. Bu destek, geleneksel olarak desteği "rijit" ve "esnek" parçalara ayıran P şeklinde bir oluğa sahip düz bir çelik levhadan oluşmaktadır. Dengesizlik kuvvetinin etkisi altında, desteğin "esnek" kısmı "rijit" kısmına göre deforme olabilir. Desteğin kalınlığı, olukların derinliği ve desteğin "esnek" ve "rijit" kısımlarını birbirine bağlayan köprünün genişliği ile belirlenen bu deformasyonun büyüklüğü, makinenin ölçüm sisteminin uygun sensörleri kullanılarak ölçülebilir. Bu tür desteklerin enine rijitliğini hesaplamak için bir yöntem bulunmadığından, P şeklindeki oluğun derinliği h, köprünün genişliği t ve desteğin kalınlığı r (bkz. Şekil 3.10) dikkate alınarak, bu tasarım parametreleri genellikle geliştiriciler tarafından deneysel olarak belirlenir.

Dengeli rotor kütlesi 300-500 kg'ı geçmeyen makineler için destek kalınlığı 30-40 mm'ye kadar artırılabilirken, maksimum kütleleri 1000-3000 kg arasında değişen rotorları dengelemek için tasarlanmış makinelerde destek kalınlığı 50-60 mm veya daha fazla olabilir. Yukarıda belirtilen desteklerin dinamik özelliklerinin analizi, enine düzlemde ( "esnek" ve "rijit" parçaların göreceli deformasyonlarının ölçüldüğü düzlem) ölçülen doğal titreşim frekanslarının genellikle 100 Hz veya daha fazla olduğunu göstermektedir. Sert yataklı destek ayaklarının ön düzlemde, dengeli rotorun dönüş ekseniyle çakışan yönde ölçülen doğal titreşim frekansları genellikle önemli ölçüde daha düşüktür. Ve makine üzerinde dengelenmiş dönen rotorlar için çalışma frekans aralığının üst sınırını belirlerken öncelikle bu frekanslar dikkate alınmalıdır.

Şekil 3.26. Burguları Dengelemek için Sert Yatak Makinesi İmalatında Kullanılmış Torna Yatağı Kullanımına Örnek.

Şekil 3.27. Şaftları Dengelemek için Yumuşak Yatak Makinesi İmalatında Kullanılmış Torna Yatağı Kullanımına Örnek.

Şekil 3.28. Kanallardan Montajlı Yatak İmalatı Örneği

Şekil 3.29. Kanallardan Kaynaklı Yatak İmalatına Örnek

Şekil 3.30. Kanallardan Kaynaklı Yatak İmalatı Örneği

Şekil 3.31. Polimer Betondan Yapılmış Dengeleme Makinesi Yatağı Örneği

Genellikle bu tür yatakların imalatında, üst kısımları dengeleme makinesinin destek ayaklarının dayandığı kılavuzlar olarak kullanılan çelik takviyelerle güçlendirilir. Son zamanlarda, titreşim sönümleyici kaplamalı polimer betondan yapılmış yataklar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yatak imalat teknolojisi internette iyi bir şekilde açıklanmıştır ve amatör üreticiler tarafından kolayca uygulanabilir. Göreceli basitliği ve düşük üretim maliyeti nedeniyle, bu yataklar metal muadillerine göre birkaç önemli avantaja sahiptir:

• Titreşimsel salınımlar için daha yüksek sönümleme katsayısı;
• Daha düşük termal iletkenlik, yatakta minimum termal deformasyon sağlar;
• Daha yüksek korozyon direnci;
• İç gerilimlerin olmaması.

3.1.4.3. Silindirik Yaylar Kullanılarak Yapılan Yumuşak Rulmanlı Makine Destekleri

Desteklerin tasarımında silindirik sıkıştırma yaylarının kullanıldığı bir Yumuşak Yatak dengeleme makinesi örneği Şekil 3.9'da gösterilmektedir. Bu tasarım çözümünün ana dezavantajı, asimetrik rotorların dengelenmesi sırasında destekler üzerindeki yüklerin eşit olmaması durumunda ortaya çıkan ön ve arka desteklerde değişen derecelerde yay deformasyonu ile ilgilidir. Bu durum doğal olarak desteklerin yanlış hizalanmasına ve rotor ekseninin dikey düzlemde eğrilmesine yol açar. Bu kusurun olumsuz sonuçlarından biri, rotorun dönme sırasında eksenel olarak kaymasına neden olan kuvvetlerin ortaya çıkması olabilir.

Şekil 3.9. Silindirik Yaylar Kullanan Balans Makineleri için Yumuşak Yatak Desteği Yapı Varyantı.

3.1.4.4. Makineler için Sert Yatak Destekleri

Müşterilerimizle olan kapsamlı deneyimimizin gösterdiği gibi, kendi üretimlerini yapan dengeleyici üreticilerinin önemli bir kısmı son zamanlarda sert yataklı ve rijit destekli makineleri tercih etmeye başlamıştır. Bölüm 2.2'de, Şekil 2.16 – 2.18, bu tür destekleri kullanan makinelerin çeşitli yapısal tasarımlarının fotoğraflarını göstermektedir. Müşterilerimizden birinin makine yapımı için geliştirdiği tipik bir rijit destek çizimi Şekil 3.10'da sunulmuştur. Bu destek, geleneksel olarak desteği "rijit" ve "esnek" parçalara ayıran P şeklinde bir oluğa sahip düz bir çelik levhadan oluşmaktadır. Dengesizlik kuvvetinin etkisi altında, desteğin "esnek" kısmı "rijit" kısmına göre deforme olabilir. Desteğin kalınlığı, olukların derinliği ve desteğin "esnek" ve "rijit" kısımlarını birbirine bağlayan köprünün genişliği ile belirlenen bu deformasyonun büyüklüğü, makinenin ölçüm sisteminin uygun sensörleri kullanılarak ölçülebilir. Bu tür desteklerin enine rijitliğini hesaplamak için bir yöntem bulunmadığından, P şeklindeki oluğun derinliği h, köprünün genişliği t ve desteğin kalınlığı r (bkz. Şekil 3.10) dikkate alınarak, bu tasarım parametreleri genellikle geliştiriciler tarafından deneysel olarak belirlenir.

Şekil 3.10. Balans Makinesi için Sert Yatak Desteğinin Taslağı

Şekil 3.11 ve 3.12'de, müşterilerimizin kendi makineleri için üretilen bu tür desteklerin çeşitli uygulamalarını gösteren fotoğraflar sunulmaktadır. Makine üreticisi olan çeşitli müşterilerimizden elde edilen verileri özetleyerek, çeşitli boyut ve yük kapasitelerine sahip makineler için belirlenen destek kalınlığı gereksinimleri formüle edilebilir. Örneğin, 0,1 ila 50-100 kg ağırlığındaki rotorları dengelemek için tasarlanmış makineler için destek kalınlığı 20 mm olabilir.

Şekil 3.11. Balans Makinesi için Sert Yatak Destekleri, A. Sinitsyn tarafından üretilmiştir

Şekil 3.12. D. Krasilnikov tarafından üretilen Balans Makinesi için Sert Yatak Desteği

Dengeli rotor kütlesi 300-500 kg'ı geçmeyen makineler için destek kalınlığı 30-40 mm'ye kadar artırılabilirken, maksimum kütleleri 1000-3000 kg arasında değişen rotorları dengelemek için tasarlanmış makinelerde destek kalınlığı 50-60 mm veya daha fazla olabilir. Yukarıda belirtilen desteklerin dinamik özelliklerinin analizi, enine düzlemde ( "esnek" ve "rijit" parçaların göreceli deformasyonlarının ölçüldüğü düzlem) ölçülen doğal titreşim frekanslarının genellikle 100 Hz veya daha fazla olduğunu göstermektedir. Sert yataklı destek ayaklarının ön düzlemde, dengeli rotorun dönüş ekseniyle çakışan yönde ölçülen doğal titreşim frekansları genellikle önemli ölçüde daha düşüktür. Ve makine üzerinde dengelenmiş dönen rotorlar için çalışma frekans aralığının üst sınırını belirlerken öncelikle bu frekanslar dikkate alınmalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, bu frekansların belirlenmesi, 3.1 bölümünde açıklanan darbe uyarım yöntemiyle gerçekleştirilebilir.

3.2. Dengeleme Makinelerinin Destek Tertibatları

3.2.1. Ana Destekleme Tertibatı Türleri

Hem Sert Rulmanlı hem de Yumuşak Rulmanlı balans makinelerinin imalatında, balanslı rotorların desteklere takılması ve döndürülmesi için kullanılan aşağıdaki iyi bilinen destek tertibatı türleri önerilebilir:

• Prizmatik destek tertibatları;
• Dönen makaralı destek tertibatları;
• İş mili destek tertibatları.

3.2.1.1. Prizmatik Destek Tertibatları

Çeşitli tasarım seçeneklerine sahip bu düzenekler, genellikle kütleleri 50-100 kg'ı geçmeyen rotorların dengelenebildiği küçük ve orta ölçekli makinelerin desteklerine monte edilir. Prizmatik destek düzeneğinin en basit versiyonuna bir örnek Şekil 3.13'te gösterilmiştir. Bu destek düzeneği çelikten yapılmıştır ve bir türbin dengeleme makinesinde kullanılır. Küçük ve orta ölçekli dengeleme makinelerinin bazı üreticileri, prizmatik destek düzenekleri üretirken tekstolit, floroplastik, kaprolon vb. gibi metal olmayan malzemeleri (dielektrikler) kullanmayı tercih ederler.

3.13. Otomobil Türbinleri için Dengeleme Makinesinde Kullanılan Prizmatik Destekleme Düzeneğinin Uygulama Varyantı

Benzer destek düzenekleri (yukarıdaki Şekil 3.8'e bakınız), örneğin G. Glazov tarafından otomobil türbinlerini dengelemek için tasarlanan makinesinde de uygulanmaktadır. Floroplastikten yapılmış prizmatik destek düzeneğinin orijinal teknik çözümü (Şekil 3.14'e bakınız), LLC "Technobalance" tarafından önerilmiştir.

Şekil 3.14. LLC "Technobalance" tarafından üretilen Prizmatik Destek Tertibatı"

Bu özel destek düzeneği, birbirine açılı olarak yerleştirilmiş ve destek eksenlerine sabitlenmiş iki silindirik manşon 1 ve 2 kullanılarak oluşturulmuştur. Dengeli rotor, silindirlerin üretim hatları boyunca manşonların yüzeyleriyle temas eder; bu da rotor mili ile destek arasındaki temas alanını en aza indirir ve sonuç olarak destekteki sürtünme kuvvetini azaltır. Gerekirse, rotor mili ile temas ettiği alanda destek yüzeyinde aşınma veya hasar olması durumunda, manşonun kendi ekseni etrafında belirli bir açıyla döndürülmesiyle aşınma telafisi sağlanır. Metal olmayan malzemelerden yapılmış destek düzenekleri kullanılırken, çalışma sırasında güçlü statik elektrik yüklerinin oluşma riskini ortadan kaldırmak için dengeli rotorun makine gövdesine topraklanması için yapısal bir olanak sağlanması gerektiği unutulmamalıdır. Bu, öncelikle makinenin ölçüm sisteminin performansını etkileyebilecek elektriksel parazit ve bozulmaları azaltmaya yardımcı olur ve ikincisi, personelin statik elektrik etkisinden etkilenme riskini ortadan kaldırır.

3.2.1.2. Makara Destek Tertibatları

Bu düzenekler tipik olarak, kütlesi 50 kilogramı aşan rotorları dengelemek için tasarlanmış makinelerin desteklerine monte edilir. Kullanımları, prizmatik desteklere kıyasla desteklerdeki sürtünme kuvvetlerini önemli ölçüde azaltarak, dengelenmiş rotorun dönmesini kolaylaştırır. Örnek olarak, Şekil 3.15, ürünün konumlandırılması için makaraların kullanıldığı bir destek düzeneğinin tasarım varyantını göstermektedir. Bu tasarımda, standart rulmanlar 1 ve 2 numaralı makaralar olarak kullanılır ve bunların dış halkaları, makinenin destek gövdesi 3'e sabitlenmiş sabit eksenler üzerinde döner. Şekil 3.16, dengeleme makinelerinin kendi üreticilerinden birinin projesinde uyguladığı daha karmaşık bir makaralı destek düzeneği tasarımının taslağını göstermektedir. Çizimde görüldüğü gibi, silindirin (ve dolayısıyla destekleyici düzeneğin tamamının) yük taşıma kapasitesini artırmak için, silindir gövdesi 3'e bir çift rulman 1 ve 2 takılmıştır. Bu tasarımın, tüm bariz avantajlarına rağmen, pratik uygulaması, silindir gövdesi 3'ün bağımsız olarak imal edilmesi gerekliliğiyle bağlantılı olarak oldukça karmaşık bir görev gibi görünmektedir; bu da geometrik doğruluk ve malzemenin mekanik özellikleri açısından çok yüksek gereksinimler getirmektedir.

Şekil 3.15. Makara Destek Tertibatı Tasarımı Örneği

Şekil 3.16. İki Makaralı Rulmanlı Makaralı Destek Tertibatı Tasarımı Örneği

Şekil 3.17, "Technobalance" LLC uzmanları tarafından geliştirilen, kendiliğinden hizalanan bir makara destek tertibatının tasarım varyantını göstermektedir. Bu tasarımda, makaraların kendiliğinden hizalanma özelliği, onlara iki ek serbestlik derecesi sağlanarak elde edilir ve bu da makaraların X ve Y eksenleri etrafında küçük açısal hareketler yapmasına olanak tanır. Dengelenmiş rotorların montajında yüksek hassasiyet sağlayan bu tür destek tertibatları, genellikle ağır dengeleme makinelerinin desteklerinde kullanılması önerilir.

Şekil 3.17. Kendinden Hizalamalı Makara Destekleme Tertibatı Tasarımı Örneği

Daha önce de belirtildiği gibi, makara destek tertibatları tipik olarak hassas üretim ve sağlamlık için oldukça yüksek gereksinimlere sahiptir. Özellikle, makaraların radyal salgısı için belirlenen toleranslar 3-5 mikronu geçmemelidir.

Pratikte, bu durum tanınmış üreticiler tarafından bile her zaman başarılamamaktadır. Örneğin, yazarın H8V model dengeleme makinesi için yedek parça olarak satın aldığı "K. Shenk" marka yeni silindir destek tertibatlarının radyal salınımını test ederken, silindirlerin radyal salınımı 10-11 mikrona ulaşmıştır.

3.2.1.3. İş Mili Destekleme Tertibatları

Balans makinelerinde flanş montajlı rotorlar (örneğin kardan milleri) balanslanırken, miller balanslanan ürünlerin konumlandırılması, montajı ve döndürülmesi için destek tertibatları olarak kullanılır.

Mil, balans makinelerinin en karmaşık ve kritik bileşenlerinden biridir ve gerekli balans kalitesinin elde edilmesinden büyük ölçüde sorumludur.

Mil tasarımı ve imalatının teori ve pratiği oldukça gelişmiştir ve bunlar arasında, geliştiriciler için en kullanışlı ve erişilebilir olanı Dr. Eng. DN Reshetov tarafından düzenlenen "Metal Kesme Takım Tezgahlarının Detayları ve Mekanizmaları" [1] monografisi olmak üzere çok çeşitli yayınlarda yansıtılmaktadır.

Balans makinesi millerinin tasarım ve imalatında göz önünde bulundurulması gereken temel gereksinimler arasında aşağıdakilere öncelik verilmelidir:

a) Dengeli rotorun balanssızlık kuvvetlerinin etkisi altında oluşabilecek kabul edilemez deformasyonları önlemeye yetecek kadar mil tertibatı yapısının yüksek rijitliğinin sağlanması;

b) İş milinin radyal, eksenel ve eksenel salgılarının izin verilen değerleri ile karakterize edilen iş mili dönüş ekseni konumunun stabilitesini sağlamak;

c) Mil muylularının yanı sıra dengeli ürünlerin montajı için kullanılan oturma ve destek yüzeylerinin uygun aşınma direncinin sağlanması.

Bu gereksinimlerin pratik uygulaması, [1] numaralı çalışmanın VI. Bölümü "Miller ve Destekleri"nde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Özellikle, iş millerinin rijitliğini ve dönme doğruluğunu doğrulamak için metodolojiler, rulman seçimi için öneriler, iş mili malzemesi seçimi ve sertleştirme yöntemleri ve bu konuyla ilgili diğer birçok yararlı bilgi bulunmaktadır.

Çalışma [1], metal kesme takım tezgahlarının çoğu için iş mili tasarımında çoğunlukla iki yataklı bir şema kullanıldığını belirtmektedir.

Freze makinesi millerinde kullanılan bu tür bir iki yataklı şemanın tasarım varyantının bir örneği (ayrıntılar [1] çalışmasında bulunabilir) Şekil 3.18'de gösterilmektedir.

Bu şema, tasarım varyantlarının örnekleri aşağıda Şekil 3.19-3.22'de gösterilen dengeleme makinesi millerinin üretimi için oldukça uygundur.

Şekil 3.18. İki Yataklı Freze Tezgahı Milinin Çizimi

Şekil 3.19, her biri kendi bağımsız yuvasına 1 ve 2 sahip olan iki radyal baskı yatağı üzerinde dönen bir balans makinesinin önde gelen iş mili tertibatının tasarım varyantlarından birini göstermektedir. Bir kardan milinin flanş montajı için tasarlanmış bir flanş 4 ve bir V-kayışı tahriki kullanarak elektrik motorundan mile dönüşü iletmek için kullanılan bir kasnak 5, mil miline 3 monte edilmiştir.

Şekil 3.19. İki Bağımsız Yatak Desteği Üzerinde Mil Tasarımı Örneği

Şekil 3.20 ve 3.21 önde gelen iş mili tertibatlarının birbiriyle yakından ilişkili iki tasarımını göstermektedir. Her iki durumda da mil yatakları, mil milinin takılması için gerekli bir eksenel deliğe sahip olan ortak bir muhafazaya 1 monte edilmiştir. Bu deliğin giriş ve çıkışında, yuvada radyal baskı rulmanlarını (makaralı veya bilyalı) yerleştirmek için tasarlanmış özel delikler (şekillerde gösterilmemiştir) ve rulmanların dış bileziklerini sabitlemek için kullanılan özel flanş kapakları 5 bulunmaktadır.

Şekil 3.20. Ortak Bir Muhafazaya Monte Edilmiş İki Yatak Desteği Üzerinde Öncü Mil Tasarımına Örnek 1

Şekil 3.21. Ortak Bir Muhafazaya Monte Edilmiş İki Yatak Desteği Üzerinde Öncü Mil Tasarımına Örnek 2

Önceki versiyonda olduğu gibi (bkz. Şekil 3.19), mil miline tahrik milinin flanş montajı için bir ön plaka 2 ve kayış tahriki aracılığıyla elektrik motorundan mile dönüşü iletmek için kullanılan bir kasnak 3 monte edilmiştir. Ayrıca, dengeleme sırasında rotora test ve düzeltici ağırlıklar takarken kullanılan ve milin açısal konumunu belirlemek için kullanılan bir uzuv 4 de mil miline sabitlenmiştir.

Şekil 3.22. Tahrikli (Arka) İş Mili Tasarım Örneği

Şekil 3.22 Bir makinenin tahrikli (arka) iş mili tertibatının tasarım varyantını gösterir; bu tertibat öndeki iş milinden sadece tahrik kasnağı ve uzvunun olmamasıyla ayrılır, çünkü bunlara ihtiyaç yoktur.

Şekil 3.23. Tahrikli (arka) milin tasarım uygulamasının örneği

Görüldüğü gibi Şekil 3.20 - 3.22Yukarıda bahsedilen iş mili tertibatları, özel kelepçeler (kayışlar) 6 kullanılarak dengeleme makinelerinin Yumuşak Yatak desteklerine bağlanır. Gerekirse, mil tertibatının destek üzerinde konumlandırılmasında uygun sertlik ve hassasiyetin sağlanması için diğer bağlantı yöntemleri de kullanılabilir.

Şekil 3.23 bir dengeleme makinesinin Sert Yatak desteğine montajı için kullanılabilecek bu mile benzer bir flanş montajı tasarımını göstermektedir.

3.2.1.3.4. Mil Rijitliğinin ve Radyal Salınımın Hesaplanması

Mil rijitliğini ve beklenen radyal salınımı belirlemek için 3.4 numaralı formül kullanılabilir (Şekil 3.24'teki hesaplama şemasına bakınız):

Nerede?

• Y - Mil konsolunun ucundaki milin elastik yer değiştirmesi, cm;
• P - Mil konsoluna etki eden hesaplanan yük, kg;
• A - Milin arka yatak desteği;
• B - Milin ön yatak desteği;
• g - Mil konsolunun uzunluğu, cm;
• c - Milin A ve B destekleri arasındaki mesafe, cm;
• J1 - Destekler arasındaki mil kesitinin ortalama atalet momenti, cm⁴;
• J2 - Mil konsol bölümünün ortalama atalet momenti, cm⁴;
• jB ve jA - Milin ön ve arka destekleri için yatakların rijitliği, sırasıyla, kg/cm.

Formül 3.4'ün dönüştürülmesiyle, iş mili tertibatı sertliğinin istenen hesaplanmış değeri jшп belirlenebilir:

Orta ölçekli balans makineleri için çalışma [1] önerileri dikkate alındığında, bu değer 50 kg/µm'nin altında olmamalıdır.

Radyal salınım hesaplaması için 3.5 numaralı formül kullanılır:

Nerede?

• ∆ iş mili konsol ucundaki radyal salgıdır, µm;
• ∆B, ön iş mili yatağının radyal salgısıdır, µm;
• ∆A, arka mil yatağının radyal salgısıdır, µm;
• g iş mili konsol uzunluğu, cm;
• c, milin A ve B destekleri arasındaki mesafedir, cm.

3.2.1.3.5. İş Mili Denge Gereksinimlerinin Sağlanması

Dengeleme makinelerinin mil tertibatları iyi dengelenmiş olmalıdır, çünkü herhangi bir gerçek dengesizlik, dengelenen rotora ek bir hata olarak yansıyacaktır. Milin artık dengesizliği için teknolojik toleranslar belirlenirken, dengeleme hassasiyet sınıfının, makinede dengelenen ürünün hassasiyet sınıfından en az 1-2 sınıf daha yüksek olması genellikle tavsiye edilir.

Yukarıda tartışılan millerin tasarım özellikleri göz önüne alındığında, dengelemeleri iki düzlemde yapılmalıdır.

3.2.1.3.6. İş Mili Rulmanları için Rulman Yük Kapasitesi ve Dayanıklılık Gerekliliklerinin Sağlanması

Mil tasarımı yapılırken ve rulman boyutları seçilirken, rulmanların dayanıklılığı ve yük kapasitesinin önceden değerlendirilmesi tavsiye edilir. Bu hesaplamaların nasıl yapılacağına dair metodoloji, ISO 18855-94 (ISO 281-89) "Rulmanlar - Dinamik Yük Değerleri ve Kullanım Ömrü" [3] standardında ve çok sayıda (dijital olanlar da dahil) rulman el kitabında ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

3.2.1.3.7. İş Mili Yataklarının Kabul Edilebilir Şekilde Isıtılması için Gerekliliklerin Sağlanması

Çalışma [1] tavsiyelerine göre, iş mili rulmanlarının dış bileziklerinin izin verilen maksimum ısıtması 70°C'yi geçmemelidir. Bununla birlikte, yüksek kaliteli balanslama sağlamak için, dış bileziklerin önerilen ısıtması 40 - 45°C'yi geçmemelidir.

3.2.1.3.8. Kayış Tahrik Tipinin Seçilmesi ve İş Mili için Tahrik Kasnağının Tasarımı

Bir balans makinesinin tahrik milini tasarlarken, düz kayışlı bir tahrik kullanarak dönüşünün sağlanması tavsiye edilir. İş mili çalışması için böyle bir tahrikin doğru kullanımına ilişkin bir örnek şurada sunulmuştur Şekil 3.20 ve 3.23. V kayışlı veya dişli kayışlı tahrik sistemlerinin kullanılması istenmeyen bir durumdur, çünkü kayış ve kasnaklardaki geometrik hassasiyetsizlikler nedeniyle mil üzerine ek dinamik yükler uygulayabilirler; bu da dengeleme sırasında ek ölçüm hatalarına yol açabilir. Düz tahrik kayışları için kasnaklara ilişkin önerilen gereksinimler ISO 17383-73 "Düz tahrik kayışları için kasnaklar" [4] standardında belirtilmiştir.

Tahrik kasnağı, milin arka ucunda, yatak tertibatına mümkün olduğunca yakın (mümkün olan en az çıkıntıyla) konumlandırılmalıdır. Kasnağın sarkık yerleştirilmesine ilişkin tasarım kararı, aşağıda gösterilen milin imalatında verilmiştir Şekil 3.19mil desteklerine etki eden dinamik tahrik yükü momentini önemli ölçüde artırdığı için başarısız olarak kabul edilebilir.

Bu tasarımın bir diğer önemli dezavantajı da, imalat ve montaj hataları nedeniyle iş mili üzerinde istenmeyen ek yük kaynağı olabilen bir v-kayışı tahrikinin kullanılmasıdır.

3.3. Yatak (Çerçeve)

Yatak, balans makinesinin destek direkleri ve tahrik motoru dahil olmak üzere ana unsurlarının dayandığı ana destek yapısıdır. Bir balans makinesinin yatağını seçerken veya üretirken, gerekli sertlik, geometrik hassasiyet, titreşim direnci ve kılavuzlarının aşınma direnci dahil olmak üzere çeşitli gereksinimleri karşıladığından emin olmak gerekir.

Uygulamalar, kendi ihtiyaçları için makine üretirken en yaygın olarak aşağıdaki yatak seçeneklerinin kullanıldığını göstermektedir:

• kullanılmış metal kesme makinelerinden (torna, ahşap işleme vb.) dökme demir yataklar;
• cıvata bağlantıları kullanılarak monte edilen kanallara dayalı monte yataklar;
• kanallara dayalı kaynaklı yataklar;
• Titreşim emici kaplamalı polimer beton yataklar.

Şekil 3.25. Kardan Millerini Dengelemek İçin Bir Makine İmalatında Kullanılmış Bir Ağaç İşleme Makinesi Yatağının Kullanılması Örneği.

3.4. Dengeleme Makineleri için Tahrikler

Müşterilerimizin balans makinelerinin üretiminde kullandıkları tasarım çözümlerinin analizinin gösterdiği gibi, tahriklerin tasarımı sırasında çoğunlukla değişken frekanslı sürücülerle donatılmış AC motorların kullanımına odaklanmaktadırlar. Bu yaklaşım, dengelenmiş rotorlar için minimum maliyetle çok çeşitli ayarlanabilir dönüş hızlarına olanak tanır. Dengelenmiş rotorları döndürmek için kullanılan ana tahrik motorlarının gücü genellikle bu rotorların kütlesine göre seçilir ve yaklaşık olarak şu şekilde olabilir:

• Kütlesi ≤ 5 kg olan rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 0,25 - 0,72 kW;
• Kütlesi > 5 ≤ 50 kg olan rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 0,72 - 1,2 kW;
• 50 kg'dan büyük veya 100 kg'a kadar kütleye sahip rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 1,2 - 1,5 kW;
• Kütlesi > 100 ≤ 500 kg olan rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 1,5 - 2,2 kW;
• 500 kg'dan büyük ve 1000 kg'a kadar kütleye sahip rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 2,2 - 5 kW;
• Kütlesi > 1000 ≤ 3000 kg olan rotorların dengelenmesi için tasarlanmış makineler için 5 - 7,5 kW.

Bu motorlar makine yatağına veya temeline sağlam bir şekilde monte edilmelidir. Makineye (veya kurulum sahasına) monte edilmeden önce, ana tahrik motoru, çıkış miline monte edilmiş kasnakla birlikte dikkatlice dengelenmelidir. Değişken frekanslı sürücünün neden olduğu elektromanyetik paraziti azaltmak için, giriş ve çıkışına ağ filtreleri takılması önerilir. Bunlar, sürücü üreticileri tarafından sağlanan standart hazır ürünler veya ferrit halkalar kullanılarak yapılan ev yapımı filtreler olabilir.

4. Balans Makinelerinin Ölçüm Sistemleri

Dengeleme makineleri üreten amatör firmaların çoğu, LLC "Kinematics" (Vibromera) ile iletişime geçerek tasarımlarında firmamız tarafından üretilen "Balanset" serisi ölçüm sistemlerini kullanmayı planlamaktadır. Bununla birlikte, bu tür ölçüm sistemlerini bağımsız olarak üretmeyi planlayan bazı müşteriler de bulunmaktadır. Bu nedenle, bir dengeleme makinesi için ölçüm sisteminin yapımını daha ayrıntılı olarak ele almak mantıklıdır. Bu sistemler için temel gereksinim, dengelenmiş rotorun dönüş frekansında ortaya çıkan titreşim sinyalinin dönme bileşeninin genliğinin ve fazının yüksek hassasiyetli ölçümlerini sağlamaktır. Bu amaç genellikle aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli teknik çözümlerin bir kombinasyonu kullanılarak elde edilir:

• Yüksek sinyal dönüştürme katsayısına sahip titreşim sensörlerinin kullanılması;
• Modern lazer faz açısı sensörlerinin kullanımı;
• Sensör sinyallerinin yükseltilmesine ve dijital dönüştürülmesine (birincil sinyal işleme) olanak tanıyan donanımın oluşturulması (veya kullanılması);
• Dengeli rotorun dönüş frekansında ortaya çıkan titreşim sinyalinin dönme bileşeninin yüksek çözünürlüklü ve kararlı bir şekilde çıkarılmasını sağlayacak olan titreşim sinyalinin yazılımsal işlenmesinin uygulanması (ikincil işleme).

Aşağıda, bu tür teknik çözümlerin, bilinen birçok dengeleme cihazında uygulanan bilinen varyantlarını ele alacağız.

4.1. Titreşim Sensörlerinin Seçimi

Balans makinelerinin ölçüm sistemlerinde, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli titreşim sensörleri (transdüserler) kullanılabilir:

• Titreşim ivme sensörleri (ivmeölçerler);
• Titreşim hızı sensörleri;
• Titreşim yer değiştirme sensörleri;
• Kuvvet sensörleri.

4.1.1. Titreşim İvme Sensörleri

Titreşim ivme sensörleri arasında, yumuşak yataklı dengeleme makinelerinde etkili bir şekilde kullanılabilen piezo ve kapasitif (çip) ivmeölçerler en yaygın kullanılanlardır. Pratikte, genellikle 10 ila 30 mV/(m/s²) arasında dönüşüm katsayılarına (Kpr) sahip titreşim ivme sensörlerinin kullanılmasına izin verilir. Özellikle yüksek dengeleme hassasiyeti gerektiren dengeleme makinelerinde, Kpr değerleri 100 mV/(m/s²) ve üzeri seviyelere ulaşan ivmeölçerlerin kullanılması tavsiye edilir. Dengeleme makineleri için titreşim sensörü olarak kullanılabilen piezo ivmeölçerlere örnek olarak, Şekil 4.1'de LLC "Izmeritel" tarafından üretilen DN3M1 ve DN3M1V6 piezo ivmeölçerleri gösterilmektedir.

Şekil 4.1. Piezo İvmeölçerler DN 3M1 ve DN 3M1V6

Bu tür sensörleri titreşim ölçüm cihazlarına ve sistemlerine bağlamak için harici veya dahili şarj amplifikatörleri kullanmak gerekir.

Şekil 4.2. LLC "Kinematics" (Vibromera) tarafından üretilen AD1 kapasitif ivmeölçerler.

Piyasada yaygın olarak kullanılan ADXL 345 kapasitif ivmeölçer kartlarını (bkz. Şekil 4.3) içeren bu sensörlerin piezo ivmeölçerlere göre birçok önemli avantaja sahip olduğu unutulmamalıdır. Özellikle, benzer teknik özelliklerle 4 ila 8 kat daha ucuzdurlar. Ayrıca, piezo ivmeölçerler için gerekli olan maliyetli ve hassas şarj amplifikatörlerinin kullanılmasını gerektirmezler.

Balans makinelerinin ölçüm sistemlerinde her iki tip ivmeölçerin de kullanıldığı durumlarda, sensör sinyallerinin donanım entegrasyonu (veya çift entegrasyon) genellikle gerçekleştirilir.

Şekil 4.2. Kapasitif İvmeölçerler AD 1, monte edilmiş.

Şekil 4.2. LLC "Kinematics" (Vibromera) tarafından üretilen AD1 kapasitif ivmeölçerler.

Piyasada yaygın olarak kullanılan ADXL 345 kapasitif ivmeölçer kartlarını (bkz. Şekil 4.3) içeren bu sensörlerin piezo ivmeölçerlere göre birçok önemli avantaja sahip olduğu unutulmamalıdır. Özellikle, benzer teknik özelliklerle 4 ila 8 kat daha ucuzdurlar. Ayrıca, piezo ivmeölçerler için gerekli olan maliyetli ve hassas şarj amplifikatörlerinin kullanılmasını gerektirmezler.

Şekil 4.3. Kapasitif ivmeölçer kartı ADXL 345.

Bu durumda, titreşim ivmesi ile orantılı olan ilk sensör sinyali, titreşim hızı veya yer değiştirmesi ile orantılı bir sinyale dönüştürülür. Titreşim sinyalinin çift entegrasyon prosedürü, dengeleme sırasında alt rotor dönüş frekansı aralığının 120 rpm ve altına ulaşabildiği düşük hızlı dengeleme makinelerinin ölçüm sistemlerinin bir parçası olarak ivmeölçerler kullanıldığında özellikle önemlidir. Balans makinelerinin ölçüm sistemlerinde kapasitif ivmeölçerler kullanıldığında, entegrasyondan sonra sinyallerinin 0,5 ila 3 Hz frekans aralığında ortaya çıkan düşük frekanslı parazit içerebileceği dikkate alınmalıdır. Bu durum, bu sensörlerin kullanılması amaçlanan makinelerde balanslamanın alt frekans aralığını sınırlayabilir.

4.1.2. Titreşim Hızı Sensörleri

4.1.2.1. Endüktif Titreşim Hızı Sensörleri.

Bu sensörler bir endüktif bobin ve bir manyetik çekirdek içerir. Bobin sabit bir çekirdeğe (veya çekirdek sabit bir bobine) göre titreştiğinde, bobinde voltajı sensörün hareketli elemanının titreşim hızıyla doğru orantılı olan bir EMF indüklenir. Endüktif sensörlerin dönüştürme katsayıları (Кпр) genellikle oldukça yüksektir, birkaç on hatta yüzlerce mV/mm/sn'ye ulaşır. Özellikle, Schenck model T77 sensörünün dönüşüm katsayısı 80 mV/mm/sn ve IRD Mechanalysis model 544M sensörü için 40 mV/mm/sn'dir. Bazı durumlarda (örneğin Schenck balans makinelerinde), Кпр'nin 1000 mV/mm/sn'yi aşabildiği mekanik amplifikatörlü özel yüksek hassasiyetli endüktif titreşim hızı sensörleri kullanılır. Dengeleme makinelerinin ölçüm sistemlerinde endüktif titreşim hızı sensörleri kullanılıyorsa, titreşim hızıyla orantılı elektrik sinyalinin donanım entegrasyonu da gerçekleştirilerek titreşim yer değiştirmesiyle orantılı bir sinyale dönüştürülebilir.

Şekil 4.4. IRD Mechanalysis tarafından üretilen Model 544M sensörü.

Şekil 4.5. Schenck tarafından üretilen Model T77 sensörü

Üretimlerindeki emek yoğunluğu nedeniyle endüktif titreşim hızı sensörlerinin oldukça az bulunan ve pahalı ürünler olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, bu sensörlerin bariz avantajlarına rağmen, amatör balans makinesi üreticileri bunları çok nadiren kullanmaktadır.

4.2. Faz Açısı Sensörleri

Dengeli rotorun dönüş açısıyla titreşim ölçüm sürecini senkronize etmek için lazer (fotoelektrik) veya indüktif sensörler gibi faz açısı sensörleri kullanılır. Bu sensörler, hem yerli hem de uluslararası üreticiler tarafından çeşitli tasarımlarda üretilmektedir. Bu sensörlerin fiyat aralığı, yaklaşık 40 ila 200 dolar arasında önemli ölçüde değişebilir. Bu tür bir cihaza örnek olarak, Şekil 4.11'de gösterilen "Diamex" tarafından üretilen faz açısı sensörü verilebilir.

Şekil 4.11: "Diamex" tarafından üretilen Faz Açısı Sensörü"

Bir başka örnek olarak, Şekil 4.12'de, Çin'de üretilen DT 2234C model lazer takometreleri faz açısı sensörü olarak kullanan LLC "Kinematics" (Vibromera) tarafından uygulanan bir model gösterilmektedir. Bu sensörün belirgin avantajları şunlardır:

• Rotor dönüş frekansının dakikada 2,5 ila 99.999 devir arasında, bir devirden az olmayan bir çözünürlükle ölçülmesine olanak tanıyan geniş bir çalışma aralığı;
• Dijital ekran;
• Ölçümler için takometreyi ayarlama kolaylığı;
• Uygun fiyat ve düşük piyasa maliyeti;
• Bir balans makinesinin ölçüm sistemine entegrasyon için modifikasyonun nispeten basitliği.

Şekil 4.12: Lazer Takometre Model DT 2234C

Bazı durumlarda, optik lazer sensörlerin kullanımı herhangi bir nedenle istenmediğinde, bunlar daha önce bahsedilen ISAN E41A modeli veya diğer üreticilerin benzer ürünleri gibi endüktif temassız yer değiştirme sensörleri ile değiştirilebilir.

4.3. Titreşim Sensörlerinde Sinyal İşleme Özellikleri

Dengeleme ekipmanındaki titreşim sinyalinin dönme bileşeninin genlik ve fazının hassas ölçümü için tipik olarak donanım ve yazılım işleme araçlarının bir kombinasyonu kullanılır. Bu araçlar şunları sağlar:

• Sensörün analog sinyalinin geniş bant donanım filtrelemesi;
• Sensörün analog sinyalinin yükseltilmesi;
• Analog sinyalin entegrasyonu ve/veya çift entegrasyonu (gerekirse);
• Bir izleme filtresi kullanarak analog sinyalin dar bant filtrelenmesi;
• Sinyalin analogdan dijitale dönüştürülmesi;
• Dijital sinyalin senkronize filtrelenmesi;
• Dijital sinyalin harmonik analizi.

4.3.1. Geniş Bant Sinyal Filtreleme

Bu işlem, titreşim sensörü sinyalini, cihazın frekans aralığının hem alt hem de üst sınırlarında oluşabilecek potansiyel parazitlerden arındırmak için gereklidir. Bir dengeleme makinesinin ölçüm cihazı için bant geçiren filtrenin alt sınırını 2-3 Hz'ye ve üst sınırını 50 (100) Hz'ye ayarlamak tavsiye edilir. "Alt" filtreleme, çeşitli sensör ölçüm amplifikatörlerinin çıkışında ortaya çıkabilecek düşük frekanslı gürültüleri bastırmaya yardımcı olur. "Üst" filtreleme, birleşik frekanslardan ve makinenin tek tek mekanik bileşenlerinin potansiyel rezonans titreşimlerinden kaynaklanan parazit olasılığını ortadan kaldırır.

4.3.2. Sensörden Gelen Analog Sinyalin Yükseltilmesi

Dengeleme makinesinin ölçüm sisteminin hassasiyetini artırma ihtiyacı varsa, titreşim sensörlerinden ölçüm ünitesinin girişine gelen sinyaller yükseltilebilir. Hem sabit kazançlı standart yükselticiler hem de sensörden gelen gerçek sinyal seviyesine bağlı olarak kazancı programlanabilir şekilde değiştirilebilen çok kademeli yükselticiler kullanılabilir. Programlanabilir çok kademeli yükselticilere örnek olarak, LLC "L-Card" tarafından üretilen E154 veya E14-140 gibi voltaj ölçüm dönüştürücülerinde kullanılan yükselticiler verilebilir.

4.3.3. Entegrasyon

Daha önce de belirtildiği gibi, dengeleme makinelerinin ölçüm sistemlerinde titreşim sensörü sinyallerinin donanım entegrasyonu ve/veya çift entegrasyonu önerilmektedir. Böylece, vibro-ivme ile orantılı ilk ivmeölçer sinyali, vibro-hız (entegrasyon) veya vibro-deplasman (çift entegrasyon) ile orantılı bir sinyale dönüştürülebilir. Benzer şekilde, entegrasyondan sonra vibro-hız sensörü sinyali vibro-deplasman ile orantılı bir sinyale dönüştürülebilir.

4.3.4. Bir İzleme Filtresi Kullanarak Analog Sinyalin Dar Bant Filtrelenmesi

Dengeleme makinelerinin ölçüm sistemlerinde paraziti azaltmak ve titreşim sinyali işleme kalitesini iyileştirmek için dar bantlı izleme filtreleri kullanılabilir. Bu filtrelerin merkez frekansı, rotorun devir sensörü sinyali kullanılarak dengelenmiş rotorun dönüş frekansına otomatik olarak ayarlanır. Bu tür filtreleri oluşturmak için "MAXIM" tarafından üretilen MAX263, MAX264, MAX267, MAX268 gibi modern entegre devreler kullanılabilir.

4.3.5. Sinyallerin Analogdan Dijitale Dönüştürülmesi

Analogdan dijitale dönüştürme, genlik ve faz ölçümü sırasında titreşim sinyali işleme kalitesini iyileştirme olanağı sağlayan çok önemli bir işlemdir. Bu işlem, modern dengeleme makinelerinin tüm ölçüm sistemlerinde uygulanmaktadır. Bu tür ADC'lerin etkili bir şekilde uygulanmasına örnek olarak, LLC "Kinematics" (Vibromera) tarafından üretilen çeşitli dengeleme makinesi ölçüm sistemlerinde kullanılan LLC "L-Card" tarafından üretilen E154 veya E14-140 tipi voltaj ölçüm dönüştürücüleri verilebilir. Ayrıca, LLC "Kinematics" (Vibromera), "Arduino" kontrolcülerine, "Microchip" tarafından üretilen PIC18F4620 mikrodenetleyicisine ve benzeri cihazlara dayalı daha ucuz mikroişlemci sistemlerini kullanma konusunda da deneyime sahiptir.

4.1.2.2. Piezoelektrik İvmeölçerlere Dayalı Titreşim Hızı Sensörleri

Bu tip bir sensör, gövdesinde yerleşik bir şarj yükseltici ve entegratöre sahip olmasıyla standart bir piezoelektrik ivmeölçerden farklıdır; bu da titreşim hızına orantılı bir sinyal üretmesine olanak tanır. Örneğin, yerli üreticiler (ZETLAB şirketi ve LLC "Vibropribor") tarafından üretilen piezoelektrik titreşim hızı sensörleri Şekil 4.6 ve 4.7'de gösterilmiştir.

Şekil 4.6. ZETLAB (Rusya) tarafından üretilen AV02 model sensör

Şekil 4.7. LLC "Vibropribor" tarafından üretilen DVST 2 model sensör."

Bu tür sensörler çeşitli üreticiler (hem yerli hem de yabancı) tarafından üretilmektedir ve şu anda özellikle taşınabilir titreşim ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sensörlerin maliyeti oldukça yüksektir ve yerli üreticilerden bile her biri 20.000 ila 30.000 rubleye ulaşabilir.

4.1.3. Deplasman Sensörleri

Dengeleme makinelerinin ölçüm sistemlerinde, temassız yer değiştirme sensörleri – kapasitif veya indüktif – de kullanılabilir. Bu sensörler statik modda çalışabilir ve 0 Hz'den başlayan titreşim süreçlerinin kaydedilmesine olanak tanır. Kullanımları, özellikle 120 rpm ve altındaki dönüş hızlarına sahip düşük hızlı rotorların dengelenmesi durumunda etkili olabilir. Bu sensörlerin dönüştürme katsayıları 1000 mV/mm ve daha yüksek değerlere ulaşabilir, bu da ek amplifikasyona gerek kalmadan yer değiştirme ölçümünde yüksek doğruluk ve çözünürlük sağlar. Bu sensörlerin belirgin bir avantajı, bazı yerli üreticiler için 1000 rubleyi geçmeyen nispeten düşük maliyetleridir. Bu sensörleri dengeleme makinelerinde kullanırken, sensörün hassas elemanı ile titreşen cismin yüzeyi arasındaki nominal çalışma aralığının sensör bobininin çapı ile sınırlı olduğunu dikkate almak önemlidir. Örneğin, Şekil 4.8'de gösterilen "TEKO" marka ISAN E41A model sensör için, belirtilen çalışma aralığı tipik olarak 3,8 ila 4 mm'dir ve bu da titreşen nesnenin yer değiştirmesinin ±2,5 mm aralığında ölçülmesine olanak tanır.

Şekil 4.8. TEKO (Rusya) tarafından üretilen Endüktif Deplasman Sensörü Modeli ISAN E41A

4.1.4. Kuvvet Sensörleri

Daha önce de belirtildiği gibi, Sert Yatak balans makinelerine monte edilen ölçüm sistemlerinde kuvvet sensörleri kullanılmaktadır. Bu sensörler, özellikle üretim kolaylığı ve nispeten düşük maliyetleri nedeniyle, genellikle piezoelektrik kuvvet sensörleridir. Bu tür sensörlerin örnekleri Şekil 4.9 ve 4.10'da gösterilmektedir.

Şekil 4.9. Kinematika LLC tarafından üretilen Kuvvet Sensörü SD 1

Şekil 4.10: Otomotiv Dengeleme Makineleri için Kuvvet Sensörü, "STO Market" tarafından satılmaktadır."

Çok çeşitli yerli ve yabancı üreticiler tarafından üretilen gerinim ölçer kuvvet sensörleri, sert yataklı balans makinelerinin mesnetlerindeki göreceli deformasyonları ölçmek için de kullanılabilir.

4.4. "Balanset 2" Dengeleme Makinesinin Ölçüm Sisteminin Fonksiyonel Şeması"

"Balanset 2" ölçüm sistemi, dengeleme makinelerinde ölçüm ve hesaplama fonksiyonlarını entegre etmeye yönelik modern bir yaklaşımı temsil etmektedir. Bu sistem, etki katsayısı yöntemi kullanılarak düzeltme ağırlıklarının otomatik olarak hesaplanmasını sağlar ve çeşitli makine konfigürasyonlarına uyarlanabilir.

Fonksiyonel şema, sinyal koşullandırma, analogdan dijitale dönüştürme, dijital sinyal işleme ve otomatik hesaplama algoritmalarını içerir. Sistem, hem iki düzlemli hem de çok düzlemli dengeleme senaryolarını yüksek hassasiyetle işleyebilir.

4.5. Rotor Dengelemede Kullanılan Düzeltme Ağırlıklarının Parametrelerinin Hesaplanması

Düzeltme ağırlıklarının hesaplanması, rotorun farklı düzlemlerdeki test ağırlıklarına nasıl tepki verdiğini belirleyen etki katsayısı yöntemine dayanmaktadır. Bu yöntem, tüm modern dengeleme sistemleri için temeldir ve hem rijit hem de esnek rotorlar için doğru sonuçlar sağlar.

4.5.1. Çift Destekli Rotorların Dengelenmesi Görevi ve Çözüm Yöntemleri

Çift destekli rotorlar için (en yaygın konfigürasyon), dengeleme işlemi, her bir düzeltme düzlemi için birer tane olmak üzere iki düzeltme ağırlığının belirlenmesini içerir. Etki katsayısı yöntemi aşağıdaki yaklaşımı kullanır:

1. İlk ölçüm (Çalıştırma 0): Herhangi bir deneme ağırlığı kullanmadan titreşimi ölçün.
2. İlk deneme sürüşü (1. Sürüş): Bilinen deneme ağırlığını 1. düzleme ekleyin, yanıtı ölçün.
3. İkinci deneme sürüşü (2. Sürüş): Deney ağırlığını 2. düzleme taşıyın, tepkiyi ölçün.
4. Hesaplama: Yazılım, ölçülen yanıtlara dayanarak kalıcı düzeltme ağırlıklarını hesaplar.

Matematiksel temel, deneme ağırlığının etkilerini her iki düzlemde de gerekli düzeltmelerle ilişkilendiren doğrusal denklem sisteminin eş zamanlı olarak çözülmesini içerir.

Şekil 3.26 ve 3.27 burguları dengelemek için özel bir Sert Rulmanlı makine ve silindirik rotorlar için evrensel bir Yumuşak Rulmanlı dengeleme makinesinin üretildiği torna yataklarının kullanım örneklerini göstermektedir. DIY üreticileri için bu tür çözümler, dengeleme makinesi için minimum zaman ve maliyetle, üzerine çeşitli tiplerde (hem Sert Rulmanlı hem de Yumuşak Rulmanlı) destek sehpalarının monte edilebileceği sağlam bir destek sistemi oluşturulmasına olanak tanır. Bu durumda üreticinin ana görevi, destek sehpalarının dayanacağı makine kılavuzlarının geometrik hassasiyetini sağlamaktır (ve gerekirse geri yüklemektir). DIY üretim koşullarında, kılavuzların gerekli geometrik doğruluğunu geri kazanmak için genellikle ince kazıma kullanılır.

Şekil 3.28 iki kanaldan yapılmış montajlı bir yatak versiyonunu göstermektedir. Bu yatağın üretiminde, ek teknolojik işlemler olmaksızın montaj sırasında yatağın deformasyonunun en aza indirilmesine veya tamamen ortadan kaldırılmasına olanak tanıyan sökülebilir cıvatalı bağlantılar kullanılmaktadır. Belirtilen yatağın kılavuzlarının uygun geometrik doğruluğunu sağlamak için, kullanılan kanalların üst flanşlarının mekanik olarak işlenmesi (taşlama, ince frezeleme) gerekebilir.

Şekil 3.29 ve 3.30 iki kanaldan yapılan kaynaklı yatakların varyasyonlarını da sunmaktadır. Bu tür yataklar için üretim teknolojisi, kaynak sırasında oluşan iç gerilimleri gidermek için ısıl işlem gibi bir dizi ek işlem gerektirebilir. Montajlı yataklarda olduğu gibi, kaynaklı yatakların kılavuzlarının uygun geometrik doğruluğunu sağlamak için, kullanılan kanalların üst flanşlarının mekanik olarak işlenmesi (taşlama, ince frezeleme) planlanmalıdır.

4.5.2. Çok Destekli Rotorların Dinamik Dengelenmesi için Metodoloji

Çoklu destekli rotorlar (üç veya dört yatak noktası) daha karmaşık dengeleme prosedürleri gerektirir. Her destek noktası genel dinamik davranışa katkıda bulunur ve düzeltme, tüm düzlemler arasındaki etkileşimleri hesaba katmalıdır.

Bu metodoloji, iki düzlemli yaklaşımı şu şekilde genişletmektedir:

• Tüm destek noktalarında titreşim ölçümü
• birden fazla deneme ağırlığı pozisyonu kullanmak
• Daha büyük doğrusal denklem sistemlerini çözme
• Düzeltme ağırlığı dağılımının optimizasyonu

Kardan milleri ve benzeri uzun rotorlar için bu yaklaşım, tipik olarak ISO kalite sınıfı G6.3 veya daha iyisine karşılık gelen artık dengesizlik seviyelerine ulaşır.

4.5.3. Çok Destekli Rotorların Dengelenmesi için Hesaplayıcılar

Üç destekli ve dört destekli rotor konfigürasyonları için özel hesaplama algoritmaları geliştirilmiştir. Bu hesaplayıcılar Balanset-4 yazılımına entegre edilmiştir ve karmaşık rotor geometrilerini otomatik olarak işleyebilir.

Hesap makineleri şunları hesaba katar:

• Değişken destek sertliği
• Düzeltme düzlemleri arasında çapraz bağlantı
• Erişilebilirlik için ağırlık yerleşiminin optimizasyonu
• Hesaplanan sonuçların doğrulanması

5. Balans Makinelerinin Çalışmasını ve Doğruluğunu Kontrol Etmek için Tavsiyeler

Bir dengeleme makinesinin doğruluğu ve güvenilirliği, mekanik bileşenlerinin geometrik doğruluğu, desteklerin dinamik özellikleri ve ölçüm sisteminin çalışma kapasitesi de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Bu parametrelerin düzenli olarak doğrulanması, tutarlı dengeleme kalitesi sağlar ve potansiyel sorunların üretime etki etmeden önce belirlenmesine yardımcı olur.

5.1. Makinenin Geometrik Doğruluğunun Kontrol Edilmesi

Geometrik doğruluk doğrulaması, desteklerin hizalanmasının, kılavuzların paralelliğinin ve mil tertibatlarının eş merkezliliğinin kontrol edilmesini içerir. Bu kontroller, doğruluğun korunmasını sağlamak için ilk kurulum sırasında ve çalışma sırasında periyodik olarak yapılmalıdır.

5.2. Makinenin Dinamik Özelliklerinin Kontrol Edilmesi

Dinamik karakteristiklerin doğrulanması, desteklerin ve çerçeve bileşenlerinin doğal frekanslarının ölçülmesini ve bunların çalışma frekanslarından doğru şekilde ayrıldığından emin olunmasını içerir. Bu, dengeleme doğruluğunu tehlikeye atabilecek rezonans sorunlarını önler.

5.3. Ölçüm Sisteminin Operasyonel Kapasitesinin Kontrol Edilmesi

Ölçüm sistemi doğrulaması, sensör kalibrasyonu, faz hizalama doğrulaması ve sinyal işleme doğruluğu kontrollerini içerir. Bu, tüm çalışma hızlarında titreşim genliği ve fazının güvenilir bir şekilde ölçülmesini sağlar.

5.4. ISO 20076-2007 Standardına Göre Doğruluk Özelliklerinin Kontrol Edilmesi

ISO 20076-2007 standardı, kalibre edilmiş test rotorları kullanılarak dengeleme makinelerinin doğruluğunu doğrulamak için standartlaştırılmış prosedürler sunar. Bu prosedürler, makinenin performansının uluslararası kabul görmüş standartlara göre doğrulanmasına yardımcı olur.

Edebiyat

1. Reshetov DN (editör). "Metal Kesme Takım Tezgahlarının Detayları ve Mekanizmaları." Moskova: Mashinostroenie, 1972.
2. Kellenberger W. "Silindirik Yüzeylerin Spiral Taşlama İşlemi." Makine, 1963.
3. ISO 18855-94 (ISO 281-89) "Rulmanlar - Dinamik Yük Değerleri ve Kullanım Ömrü.""
4. ISO 17383-73 "Düz tahrik kayışları için kasnaklar.""
5. ISO 1940-1-2007 "Titreşim. Rijit rotorların denge kalitesi için gereksinimler.""
6. ISO 20076-2007 "Terazi makinesi hassasiyet doğrulama prosedürleri.""