Döner Makinelerde Eksantrikliğin Anlaşılması
İçinde rotor dinamikleri, eksantriklik bir rotorun kütle merkezi (ağırlık merkezi) ile geometrik merkezi — yani milinin gerçek merkezi — arasındaki radyal sapmadır. Mükemmel dengelenmiş bir rotorda bu iki merkez birbiriyle çakışır, ancak üretim kusurları ve malzeme yoğunluğundaki düzensizlikler nedeniyle neredeyse her zaman bir miktar eksantriklik kalır. Eksantrik bir rotor döndüğünde, merkezden sapmış kütle bir merkezkaç kuvvetive bu güç, şunun temel nedenidir dengesizlik titreşim. Başka bir deyişle, eksantriklik, makinelerde en sık rastlanan arızanın ardındaki geometrik nedenidir.
1. Tanım: Eksantriklik nedir?
Eksantriklik, dönme eksenine dik olarak ölçülen ve kütlenin gerçek merkezinin, milin döndüğü noktadan ne kadar uzak olduğunu gösteren bir mesafedir (genellikle birkaç mikrometre). Bu, yüzeyin nasıl göründüğünden ziyade kütlenin nasıl dağıldığına ilişkin bir özellik olduğu için, gerçek kütle eksantrikliği görülemez ve sabit bir rotorda kadranlı gösterge ile okunamaz. Bu, yalnızca rotor döndüğünde ve kaymış kütle her devirde bir kez dışa doğru merkezkaç kuvveti oluşturmaya başladığında ortaya çıkar.
2. Eksantriklik ile Dengesizlik Arasındaki Doğrudan İlişki
Eksantriklik ve dengesizlik, aynı madalyonun iki yüzüdür. Dengesizlik, belirli bir hızda eksantrikliğin etkisinin ölçüsüdür; eksantriklik ise bunun fiziksel nedenidir. Dengesizlik miktarı, rotorun kütlesi ve eksantrikliği ile doğru orantılıdır:
Dengesizlik (U) = Kütle (M) × Eksantriklik (e)
Bu basit ürün, eksantrikliğin neden bu kadar önemli olduğunu açıklıyor. Ürettiği merkezkaç kuvveti, kare dönme hızı nedeniyle, ağır ve yüksek hızlı bir rotordaki birkaç mikrometrelik bir eksantriklik bile muazzam bir kuvvet oluşturarak ciddi titreşim ve hızlı rulman aşınması. Bu kuvvetin kütle, eksantriklik ve hızla nasıl hızla arttığını bir dengesizlikten kaynaklanan merkezkaç kuvveti hesaplayıcısı.
3. Eksantriklik Türleri
Gerçek eksantrikliği, sıklıkla onunla karıştırılan ilgili geometrik kusurlardan ayırt etmek önemlidir.
Kütle Eksantrikliği
Yukarıda tanımlanan gerçek eksantriklik — kütle merkezi ile geometrik merkez arasındaki sapmadır. Dengesizliğe neden olan şey budur ve her dengeleme işleminin hedefidir. Sabit bir rotorda kadranlı gösterge ile doğrudan ölçülemez; yalnızca dinamik olarak, her devirde bir kez ortaya çıkan ve yönü (ağırlık noktası açısı) faz 1× titreşiminin.
Geometrik Eksantriklik (Çevrim Sapması)
Rotor yüzeyinin mükemmel bir daireden sapması — bir milin veya rotorun ne kadar “düzgün olmayan” olduğunun ölçüsü; aynı zamanda mekanik kaçıklık. Bir muylunun şekli hafifçe oval olabilir ya da mil üzerinde merkezden kaydırılarak işlenmiş bir kasnak olabilir. Kütle eksantrikliğinden farklı olarak bu olabilir yavaş bir dönüş sırasında kadranlı gösterge ile ölçülmelidir. Bu, kütle dengesizliğini doğrudan yansıtmaz, ancak eksantrik bir geometrik şekil çoğu zaman buna katkıda bulunur. Belirgin ancak yakından ilişkili olan rotor eksantrikliği bu geometrik kaymayı motorlar ve hava boşluğu bağlamında açıklamaktadır.
Elektriksel Salınım
Hiç de fiziksel bir kusur değil, temassız ölçümlere özgü bir ölçüm hatası yakınlık probları. Mil yüzeyinde manyetik geçirgenlik veya elektriksel iletkenlik farklılıkları olduğu durumlarda, prob geometrik eksantrikliği taklit eden hatalı bir sinyal verir. Bu parazit, genellikle şu yöntemle karakterize edilmeli ve sinyalden çıkarılmalıdır: kablo telafisi ve yavaş dönüşlü salınım çıkarma işlemi — rotor dinamik testleri sırasında; aksi takdirde bu durum gerçek mil hareketi gibi görünür.
4. Eksantrikliğin Nedenleri
Toplu eksantriklik, bir rotora çeşitli yollardan girer:
- Üretim toleransları: Hiçbir işleme, döküm veya montaj süreci kusursuz değildir; bu nedenle küçük hatalar kaçınılmazdır.
- Malzeme yoğunluğundaki düzensizlik: Döküm veya dövme parçalarındaki kalıntılar, boşluklar veya gözeneklilik, malzemeyi homojen olmayan hale getirir ve kütle merkezini kaydırır.
- Asimetrik tasarım: Bazı bileşenler, örneğin krank milleri, doğası gereği asimetriktir.
- Montaj hataları: Mil üzerinde tam olarak ortalanmamış bir kasnak veya yatak, eksantrik bir kütle oluşturur.
- Termal bozulma: Düzensiz ısıtma veya soğutma, rotorun eğrilmesine ve kütle merkezinin geçici olarak kaymasına neden olabilir — bir termal yay, hem büyüklüğü hem de yönü önemli olduğu için genellikle termal vektör olarak tanımlanır.
5. Eksantrikliğin Ele Alınış Şekli
Kütle eksantrikliği dengesizliğin nedeni olduğu için, bu durum şu şekilde düzeltilir: dengeleme. Teknisyen, az miktarda kütle ekleyip çıkararak, rotorun kütle merkezini geometrik merkezine doğru geri çeken zıt bir merkezkaç kuvveti oluşturur; böylece net kuvvet ve bunun sonucunda ortaya çıkan titreşim en aza indirilir. Montajı tamamlanmış bir makinede bu işlem yerinde gerçekleştirilir: örneğin Denge-1a makinenin kendi yataklarındaki 1× genliği ve fazı ölçer, ne kadar düzeltme ağırlığı nereye ekleneceğini belirler ve kalan dengesizlik daha sonra. Dengelemenin etki eksantriklik; geometrik yüzeyi hareket ettirmez; bu nedenle, geometrik eksantrikliği büyük olan bir rotor dengelenmiş olsa bile sürtünebilir veya yakınlık probunda yüksek değerler verebilir.
