Dinamik Mil Dengeleme Talimatı: Statik ve Dinamik, Saha Prosedürü ve ISO 21940 Kaliteleri
Bir saha mühendisinin rotorlara yerinde balans alma için ihtiyaç duyduğu her şey — dengesizlik fiziğinden son doğrulama çalışmasına kadar. Yedi adımlı prosedür, deneme ağırlığı formülleri, düzeltme açısı ölçümü ve ISO tolerans tabloları. Fanlar, malçlayıcılar, kırıcılar ve miller üzerindeki Vibromera saha çalışmalarına dayanır.
Dinamik Dengeleme Nedir?
Dinamik dengeleme Dinamik dengeleme, dönen bir cismin (rotorun) çalışma hızında dönerken kütle dağılımındaki eşitsizliği ölçme ve düzeltme işlemidir. Tek bir düzlemdeki kütle sapmasını düzelten statik dengelemenin aksine, dinamik dengeleme dengesizliği birden fazla düzlemde ele alır. iki veya daha fazla düzlemin aynı anda, Bu sayede, rulman titreşimine neden olan hem merkezkaç kuvveti hem de salınım momenti ortadan kaldırılır.
200 kg'lık bir öğütücü rotorundan 5 gramlık bir dişçi matkap miline kadar her dönen parçada bir miktar artık dengesizlik vardır. Üretim toleransları, malzeme tutarsızlıkları, korozyon ve biriken tortular, kütle merkezini geometrik dönme ekseninden uzaklaştırır. Sonuç olarak, hızın karesiyle artan bir merkezkaç kuvveti oluşur: devir sayısı iki katına çıktığında kuvvet dört katına çıkar.
150 mm yarıçapında sadece 10 g'lık bir dengesizlikle dakikada 3000 devirde dönen bir rotor, yaklaşık 150 N'luk dönme kuvveti üretir; bu da rulmanları haftalar içinde tahrip etmeye yeterlidir. Dinamik dengeleme, bu kuvveti uluslararası standartlar (ISO 21940-11, eski adıyla ISO 1940) tarafından belirtilen bir seviyeye düşürerek rulman ömrünü aylardan yıllara uzatır ve titreşimle ilgili arıza sürelerini azaltır.
Statik ve Dinamik Denge
Rotorun ağırlık merkezi, dönüş ekseninden belirli bir mesafede yer almaktadır. tek düzlem. Keskin kenarlı destekler üzerine yerleştirildiğinde, ağır taraf alta doğru yuvarlanır; bunu döndürmeden de fark edebilirsiniz.
Düzeltme: Ağır noktanın karşısındaki tek bir açısal konumda kütle ekleyin veya çıkarın. Tek bir düzeltme düzlemi yeterlidir.
Şunlar için geçerlidir: L/D oranı yaklaşık 0.5'in altında olan dar disk biçimli parçalar - volanlar, taşlama taşları, tek diskli çarklar, testere bıçakları, fren diskleri.
İki (veya daha fazla) kütle dengelemesi şurada yer almaktadır: farklı düzlemler Rotor uzunluğu boyunca. Statik olarak birbirlerini iptal edebilirler — rotor bıçak sırtı üzerinde hareketsiz durur — ancak bir etki yaratırlar. sallanan çift Döndürme sırasında. Bu çift, döndürme olmadan tespit edilemez veya düzeltilemez.
Düzeltme: İki ayrı düzlemde iki dengeleyici ağırlık. Cihaz, etki katsayısı matrisinden her düzlem için kütleyi ve açıyı hesaplar.
Şunlar için geçerlidir: Uzun rotorlar — şaftlar, geniş pervaneli fanlar, öğütücü rotorları, silindirler, çok kademeli pompa pervaneleri, türbinler.
Dört Tür Dengesizlik
ISO 21940-11, dört temel dengesizlik modelini ayırt eder. Hangisinin baskın olduğunu anlamak, doğru dengeleme stratejisini seçmeye yardımcı olur.
Pratikte, sahada karşılaştığınız hemen her rotorun dinamik dengesizliği vardır; bu, kuvvet ve tork bileşenlerinin birleşimidir. Bu nedenle, ince disk olmayan herhangi bir rotor için varsayılan işlem iki düzlemli dengelemedir.
Tek Düzlemli ve Çift Düzlemli Dengeleme Ne Zaman Kullanılır?
Belirleyici faktör rotorun özellikleridir. geometri oranı L/D (eksenel uzunluğun dış çapa oranı) çalışma hızıyla birlikte.
| Kriter | Tek Düzlem (1 sensör) | İki Düzlem (2 sensör) |
|---|---|---|
| L/D oranı | L/D < 0.5 (dar disk benzeri rotor) | L/D >= 0.5 veya önemli eksenel kütle dağılımı |
| Tipik parçalar | Taşlama taşı, volan, tek diskli pervane, kasnak, fren diski, testere bıçağı | Fan rotoru, malçlama makinesi, şaft, silindir, çok kademeli pompa, türbin, kırıcı |
| Dengesizlik türleri düzeltildi. | Sadece statik (kuvvet) | Statik + çift kuvvet + dinamik (kuvvet + moment) |
| Düzeltme düzlemleri | 1 | 2 |
| Ölçüm işlemleri | 2 (başlangıç + 1 deneme) | 3 (başlangıç + 2 deneme, her düzlem için bir tane) |
| Sahada geçirilen süre | 15-20 dakika | 30–45 dakika |
ISO 21940-11 Terazi Kalite Sınıfları
ISO 21940-11 (ISO 1940-1'in halefi), her döner makine sınıfına bir standart belirler. denge kalite sınıfı G, Rotorun ağırlık merkezinin izin verilen maksimum hızı olarak tanımlanan (mm/s cinsinden) izin verilen artık özgül dengesizlik. ebaşına (g·mm/kg cinsinden) değeri, kalite ve çalışma hızından türetilmiştir:
G — terazi kalite derecesi (örneğin 6,3, 6,3 mm/s anlamına gelir)
ω — açısal hız, rad/s
RPM — çalışma hızı, dev/dak
| Sınıf | e-ω, mm/s | Makine tipleri |
|---|---|---|
G 0.4 |
0.4 | Jiroskoplar, hassas taşlama makinelerinin milleri |
G 1.0 |
1.0 | Turbochargers, small electric armatures with special requirements |
G 2.5 |
2.5 | Electric motors and generators with special requirements (ordinary industrial motors are G 6.3), medium/large turbines, pumps |
G 6.3 |
6.3 | Fanlar, pompalar, proses makineleri, volanlar, santrifüjler, genel endüstriyel makineler |
G 16 |
16 | Tarım makineleri, kırıcılar, tahrik milleri (kardan), kırıcı makinelerin parçaları |
G 40 |
40 | Binek otomobil tekerlekleri, krank mili aksamları (seri üretim) |
G 100 |
100 | Altı veya daha fazla silindire sahip hızlı dizel motor krank mili grupları |
Çalışma Örneği: Fan Rotoru
Santrifüj fan rotorunun ağırlığı 80 kg, çalışma hızı 1450 RPM ve düzeltme yarıçapı 250 mm'dir. Gerekli sınıf: G 6.3.
250 mm düzeltme yarıçapında: maksimum artık kütle = 3320 / 250 = 13,3 g toplam artık kütle
İki düzlemli bir iş için bu toplam toleransı düzlemler arasında dağıtın; basit bir eşit bölüşüm yaklaşık şu değeri verir düzlem başına 6.6 g.
İlgili standartlar: ISO 21940-11 (rijit rotorlar), ISO 21940-12 (esnek rotorlar), ISO 10816-3 (titreşim şiddeti sınırları), ISO 1940 (eski model).
Yedi Adımlı Alan Dengeleme Prosedürü
Bu, taşınabilir bir cihazla uygulanan, iki düzlemli alan dengelemesi için etki katsayısı yöntemidir. Balanset-1A. Aynı mantık, herhangi bir iki kanallı dengeleme analizörü için de geçerlidir.
Mt = Mr × Ksupport × Kvibration / (Rt × (N/100)²) M'nin bulunduğu yerr = rotor mass (g), Ksupport = support stiffness coefficient (0.5–5.0, use 3 for standard pedestals), Ktitreşim = vibration level coefficient (0.5–3.0, use 1.0 for normal vibration of 5–10 mm/s), Rt = montaj yarıçapı (cm), N = RPM. Veya bizimkini kullanın. çevrimiçi deneme ağırlığı hesaplayıcısı — Rotor parametrelerinizi girin ve önerilen kütleyi anında öğrenin.
Deneme Ağırlığı Hesaplaması
The trial weight must be heavy enough to produce a noticeable vibration change, but light enough not to overload bearings or create a dangerous condition. The standard empirical formula accounts for rotor mass, correction radius, operating speed, support stiffness, and the measured vibration level:
Mr — rotor kütlesi, gram
Ksupport — support stiffness coefficient (0.5–5.0: 1 = soft rubber mounts, 2–3 = standard bearing pedestals, 4–5 = massive rigid foundation)
Ktitreşim — vibration level coefficient (0.5–3.0: 0.5 = up to 5 mm/s, 1.0 = 5–10 mm/s, 1.5 = 10–20 mm/s, 2.0 = 20–40 mm/s, 2.5–3.0 = above 40 mm/s)
Rt — deneme ağırlığı montaj yarıçapı, cm
N — çalışma hızı, RPM
Hesaplamaları elle yapmak istemiyor musunuz? Bizim aracımızı kullanın. çevrimiçi deneme kilo hesaplayıcı ↗ — Rotor parametrelerinizi, destek tipinizi ve titreşim seviyenizi girin ve önerilen kütleyi anında alın.
Worked Examples (Ksupport = 3, Ktitreşim = 1.0)
| Makine | Rotor kütlesi | RPM | Yarıçap | Trial weight (Kdestek = 3, Ktitreşim = 1) |
|---|---|---|---|---|
| Öğütücü rotor | 120 kg | 2,200 | 30 cm | 360.000 / (30 × 484) ≈ 25 g |
| Endüstriyel fan | 80 kg | 1,450 | 40 cm | 240.000 / (40 × 210,25) ≈ 29 g |
| Santrifüj tamburu | 45 kg | 3,000 | 15 cm | 135.000 / (15 × 900) = 10 g |
| Kırıcı şaftı | 250 kg | 900 | 25 cm | 750.000 / (25 × 81) ≈ 370 g |
Values shown assume Ksupport = 3 (standard bearing pedestals) and Ktitreşim = 1.0 (normal vibration of 5–10 mm/s); scale accordingly for other support and vibration conditions.
Düzeltme Açısı Ölçümü
Dengeleme cihazı her düzlem için iki sayı üretir: kütle (ne kadar ağırlıkta) ve açı (Nereye yerleştirileceği). Açı her zaman deneme ağırlığının konumuna göre belirlenir.
Açı Nasıl Ölçülür?
- Referans noktası (0°): Deneme ağırlığını yerleştirdiğiniz açısal konumu, deneme çalıştırmasından önce rotor üzerinde açıkça işaretleyin.
- Ölçüm yönü: her zaman rotor dönüş yönünde.
- Açıyı okumak: the result window shows the Correction mass ve Angle for each plane. From the trial weight mark, count that many degrees in the rotation direction — that is where the correction weight goes.
- Kütleyi çıkarmak söz konusuysa: select Remove mass in the Correction method group — the software adds 180° to the computed angle automatically, so drill or grind exactly at the displayed angle.
Ağırlığın Sabit Pozisyonlara Dağılımı
When the rotor has pre‑drilled holes or fixed mounting positions (e.g. fan blade bolts), you may not be able to place a weight at the exact calculated angle. In the Balanset‑1A software this is handled by the Weight Installing Method setting, which offers four modes: Serbest pozisyonlar, Sabit pozisyonlar, Dairesel oluk, ve Drill (material removal, with drilling-depth calculation). With Fixed positions you enter the angles of the two nearest available positions, and the software decomposes the single correction vector into two smaller weights at those positions. The combined effect matches the original vector.
Düzeltme Düzlemleri ve Sensör Yerleşimi
Düzeltme düzlemi, rotor üzerinde kütle eklediğiniz veya çıkardığınız eksenel konumdur. Sensör, en yakın rulmandaki titreşimi ölçer. Birkaç önemli kural:
- Sensör, rulman yuvasına takılır. — Radyal yönde (yatay tercih edilir) yatak merkez çizgisine mümkün olduğunca yakın.
- Düzlem 1, Sensör 1'e karşılık gelir., Düzlem 2'den Sensör 2'ye. Numaralandırmayı tutarlı tutun, aksi takdirde yazılım düzeltme düzlemlerini değiştirecektir.
- Düzlemler arası mesafeyi en üst düzeye çıkarın: İki düzeltme düzlemi arasındaki mesafe ne kadar uzak olursa, tork çözünürlüğü o kadar iyi olur. Minimum pratik ayrım, taşıma açıklığının ⅓'üdür.
- Erişilebilir pozisyonları seçin: Düzeltme düzlemi, fiziksel olarak ağırlık takabileceğiniz bir yer olmalıdır; flanş kenarı, cıvata dairesi, jant veya kaynak yüzeyi gibi.
Yukarıdaki fotoğrafta, bir öğütücü rotorunun iki düzlemde dengeleme işlemi için hazırlandığı görülmektedir. Mavi işaretler 1 ve 2, yatak yuvalarındaki sensör konumlarını göstermektedir. Kırmızı işaretler 1 ve 2 ise düzeltme düzlemlerini göstermektedir; bu durumda, ağırlıkların kaynaklanacağı rotor gövdesinin flanşlı uçlarıdır.
Konsol (Aşırı Çıkıntılı) Rotor
Konsol rotorlar (vantilatör pervaneleri, yatak açıklığının dışına monte edilmiş volanlar, pompa pervaneleri) farklı bir sensör ve düzlem düzeni gerektirir. Her iki düzeltme düzlemi de yatakların aynı tarafındadır ve sensör yerleşimi, aşırı kütlenin tork dengesizliğini hesaba katmalıdır.
Makine Türüne Göre Uygulamalar
Ağırlık Bağlama Yöntemleri
| Yöntem | EK | En iyisi | Sınırlar |
|---|---|---|---|
| Kaynak | Rotor jantına punta kaynağıyla tutturulmuş çelik rondelalar veya plakalar | Öğütücüler, kırıcılar, ağır sanayi rotorları | Kalıcıdır. Özel bir çubuk olmadan alüminyum veya paslanmaz çelik üzerinde kullanılamaz. |
| Cıvatalar ve somunlar | Önceden açılmış deliklerden kilit somunlarıyla geçirilen cıvatalar. | Fan pervaneleri, volanlar, bağlantı flanşları | Mevcut deliklerin açılmasını veya yeni deliklerin açılmasını gerektirir. |
| Hortum kelepçeleri | Ağırlıkla sıkıştırılmış paslanmaz çelik hortum kelepçesi | Sahada kullanılan miller, makaralar, silindirik rotorlar. | Geçici veya yarı kalıcı. Sıkıştırma torkunu doğrulayın. |
| Ayar vidası klipsi | Hazır takılabilir ağırlıklar (lastik ağırlıkları gibi) | Fan kanatları, ince jantlar, hafif rotorlar | Sınırlı kütle aralığı. Yüksek devirlerde kayma yapabilir. |
| Yapıştırıcı (epoksi) | Yüzeye yapıştırılmış ağırlık | Hassas rotorlar, temiz ortamlar | Temiz ve kuru bir yüzey gerektirir. Sıcaklık limiti ~120°C'dir. |
| Malzeme kaldırma | Ağır taraftan malzemeyi delerek veya taşlayarak uzaklaştırma | Turboşarjlar, yüksek hızlı miller, pervaneler | Kalıcı ve kesin, ancak geri döndürülemez. Ağırlık eklemenin güvenli olmadığı durumlarda kullanılır. |
Alan Dengeleme İşleminde Sık Yapılan Hatalar
| # | Hata | Sonuçlar | Düzeltmek |
|---|---|---|---|
| 1 | Koruyucu veya kapak üzerine monte edilmiş sensör | Kapak rezonansı genlik ve faz okumalarını bozuyor → yanlış düzeltme | Her zaman rulman yuvasının metal yüzeyine monte edin. |
| 2 | Deneme ağırlığı çok hafif | Faz ve genlik değişimi gürültü sınırları içindedir → etki katsayıları güvenilir değildir | En az bir sensörde %20-30 genlik değişimi veya 20-30 derecelik faz kayması sağlayın |
| 3 | Koşular arasındaki hız farklılıkları | 1×'deki titreşim RPM² ile değişir — hatta 5% hız değişikliği bile verileri bozar. | Devir sayısını hassas bir şekilde takip etmek için takometre kullanın. Hızın sabitlenmesini bekleyin. |
| 4 | Leaving the trial weight on without telling the software | Correction calculation is skewed by the unaccounted trial weight → result is meaningless | Remove the trial weight before installing correction weights — or tick Leave on rotor in the Trial weight group so the software accounts for it |
| 5 | 1. ve 2. düzlemleri karıştırmak | Düzeltme ağırlıkları yanlış düzlemlere yerleştirilir → titreşim artar | Sensörleri ve düzlemleri açıkça etiketleyin. Sensör 1 → Düzlem 1, Sensör 2 → Düzlem 2 |
| 6 | Dönme yönünün tersine açıyı ölçmek. | Correction goes 360° − f instead of f → the weight lands mirrored about the reference mark — up to 180° away from the correct position | Başlamadan önce dönüş yönünü doğrulayın. Ölçümü her zaman dönüş yönünde yapın. |
| 7 | Çalışmalar sırasında termal genleşme | Soğuk çalıştırmalar arasındaki yatak boşluğu değişiklikleri → ölçümlerde sapmalar | Ya 0. koşudan önce sabit hıza kadar ısının ya da tüm koşuları hızlıca (<5 dakika arayla) tamamlayın. |
| 8 | Uzun bir rotor üzerinde tek düzlem kullanılması | Çift dengesizliği düzeltilmezse → uzak yatakta titreşim daha da artabilir. | L/D >= 0.5 olan, düzlem ayrımı önemli olan veya tek düzlemli düzeltmenin uzak rulmanı etkilediği her rotor için iki düzlemli balans alma kullanın |
Saha Raporu: Malçlama Makinesi Rotor Dengelemesi
Makine: Maschio Bisonte 280 paletli ağaç kesme makinesi, 165 kg rotor, 2.100 RPM PTO hızı. Müşteri, 8 paleti değiştirdikten sonra şiddetli titreşim bildirdi.
Kurulum: Yatak yuvalarında iki ivmeölçer, PTO şaftında lazer takometre. Balanset-1A iki düzlemli mod.
Çalıştırma 0: Sensör 1 = 12,4 mm/s @ 47°, Sensör 2 = 8,9 mm/s @ 213°. ISO 10816-3 D bölgesi (tehlike).
Deneme çalışmaları: Her iki düzlemde de 500 g'lık deneme ağırlığı kullanıldı. Net yanıt — her iki sensörde de genlik değişimi >60%.
Trial mass note: with Ksupport = 3 and Ktitreşim = 1 the trial weight formula suggests only ≈ 37 g for this rotor — the formula result is a minimum, and higher Ksupport/Ktitreşim factors call for heavier weights. The 500 g weight used on this job was well above that minimum; the >60% amplitude response confirmed a valid trial, which is the criterion that actually matters.
Düzeltme: Düzlem 1: 128° açıyla kaynaklanmış 340 g. Düzlem 2: 276° açıyla kaynaklanmış 215 g.
Doğrulama: Sensör 1 = 0,8 mm/s, Sensör 2 = 0,6 mm/s. ISO bölgesi A (iyi). Ayar işlemine gerek yok.
Bir Fanın İki Düzlemde Dinamik Dengelemesi
Endüstriyel fanlar (santrifüj, eksenel ve karışık akışlı) sahada en sık dengelenen rotorlar arasındadır. Aşağıdaki prosedür, Balanset-1A kullanılarak radyal bir fan üzerinde gerçekleştirilen gerçek bir iki düzlemli dengeleme işlemini adım adım göstermektedir.
Düzlemlerin Belirlenmesi ve Sensörlerin Kurulması
Sensör takılacak yüzeyleri kir ve yağdan temizleyin. Sensörler, yatak yuvasının metal yüzeyine sıkıca oturmalıdır; asla kapaklara, koruyuculara veya desteksiz sac panellere monte etmeyin.
- Sensör 1 (kırmızı): Fanın ön tarafına (1. düzlem tarafına) daha yakın bir yere monte edin.
- Sensör 2 (yeşil): Fanın arka tarafına (2. düzlem tarafına) daha yakın bir yere monte edin.
- Düzlem 1 (kırmızı bölge): Pervane diskinin ön tarafına daha yakın olan düzeltme düzlemi.
- Düzlem 2 (yeşil bölge): Düzeltme düzlemi arka plakaya veya göbeğe daha yakın.
Hem titreşim sensörlerini hem de lazer takometreyi Balanset-1A'ya bağlayın. Devir sayısı referansı için şafta veya göbeğe yansıtıcı bant yapıştırın.
Dengeleme Süreci
Fanı çalıştırın ve ilk titreşim ölçümlerini alın (Çalıştırma 0). Düzlem 1'de rastgele bir noktaya bilinen kütleye sahip bir deneme ağırlığı yerleştirin, fanı çalıştırın ve titreşim değişimini kaydedin (Çalıştırma 1). Deneme ağırlığını Düzlem 2'de rastgele bir noktaya taşıyın, fanı tekrar çalıştırın ve kaydedin (Çalıştırma 2). Balanset-1A yazılımı, her düzlem için düzeltme kütlesini ve açısını hesaplamak için üç ölçümü de kullanır.
Fan Düzeltme Ağırlıkları için Açı Ölçümü
Açı, fan dönüş yönünde, deneme ağırlığının konumundan ölçülür; bu ölçüm, tam olarak şurada açıklandığı gibidir. Düzeltme Açısı Ölçümü Yukarıdaki bölümü inceleyin. Deneme ağırlığının yerleştirildiği noktayı (0° referans noktası) işaretleyin, ardından düzeltme ağırlığının konumunu bulmak için dönüş yönü boyunca belirtilen açıyı sayın.
Yazılım tarafından hesaplanan açılar ve kütlelere dayanarak, Düzlem 1 ve Düzlem 2'ye düzeltme ağırlıklarını takın. Fanı bir kez daha çalıştırın ve titreşimin kabul edilebilir bir seviyeye düştüğünü doğrulayın. ISO 21940-11 (Genel amaçlı fanlar için tipik olarak G 6.3). Eğer kalan titreşim hala hedef değerin üzerindeyse, bir deneme çalıştırması yapın.
Sıkça Sorulan Sorular
Tarla Dengeleme Ekipmanları
Balanset-1A Bu, tek düzlemli ve çift düzlemli dinamik dengelemeyi ve titreşim analizini (genel hız, spektrum, dalga formu) gerçekleştirebilen iki kanallı taşınabilir bir cihazdır. Komple bir kit halinde gönderilir:
- manyetik montajlı 2x MEMS titreşim sensörü (ADXL335 tabanlı ivmeölçerler)
- Yansıtıcı bantlı lazer takometre (temassız devir sensörü)
- USB ölçüm cihazı (herhangi bir Windows dizüstü bilgisayara bağlanır)
- Yazılım: dengeleme sihirbazı, titreşim ölçer, spektrum analizörü
- Tüm kabloları ve aksesuarları içeren taşıma çantası.
RPM range: 250-90,000. Vibration range: 0.2-80 mm/s RMS. Frequency range: 5-1000 Hz. Phase accuracy: ±1°. Weight splitting, trim runs, tolerance checking, and report generation included in the software. Full kit weighs approximately 4 kg.
0 Comments