Döner Makinelerdeki Dengesizliği Anlamak
Dengesizlik (şununla aynı anlamda kullanılır: DENGESİZLİK) bir rotor kütle merkezinin dönme ekseni üzerinde olmadığı durumlarda. Bu sapma — eksantriklik — kütlenin şaftın etrafında dengesiz bir şekilde dağıldığı anlamına gelir. Rotor döndüğünde, merkezden uzak kütle merkezkaç kuvveti, rulmanları ve tüm makineyi sarsan bir dönme yükü oluşturur. Dengesizlik, açık ara en yaygın nedenidir titreşim dönen ekipmanlarda ve bu arıza dengeleme düzeltmek için var.
1. Tanım ve Arkasındaki Fizik
Nicel olarak, dengesizlik Sen kütlenin eksenden uzaklığı ile yarıçapının çarpımıdır — yoğun bir kütle noktası m yarıçap üzerinde oturmak r U = m·r formülünü verir; bu, şu şekilde ifade edilir: gram-milimetre (g·mm) ya da gram-inç cinsinden ifade edilebilir. Bu, eşdeğer olarak toplam rotor kütlesinin ağırlık merkezinin eksantrikliği ile çarpımı olarak da yazılabilir (U = M·e). Mekanik açıdan önemli olan, bunun yarattığı kuvvettir. Merkezkaç kuvveti, açısal hızın karesiyle orantılı olarak artar:
F = m · r · ω² — hız ve etki kuvveti iki katına çıkar dörtlüler.
Bu karekare ilişkisi, elle çevrildiğinde sorunsuz çalışan bir rotorun çalışma hızında şiddetli bir şekilde titremesinin ve hızlı makinelerin yavaş olanlara göre çok daha hassas bir şekilde dengelenmesi gerektiğinin sebebidir. Kuvvet, şaftla birlikte döner; bu nedenle her devirde yapıyı bir kez tahrik eder — işte dengesizliğin kendine özgü izinin kaynağı budur.
2. Klasik Titreşim İmzası
Dengesizlik, karakteristik belirtileri son derece tutarlı olduğu için teşhis edilmesi en kolay arızalardan biridir:
- Sıklık: titreşim tam olarak 1× dönme hızı (the çalışma hızı). Hızı değiştirdiğinizde, tepe noktası bunu hassas bir şekilde takip eder — bu, onu diğer birçok kusurdan ayıran belirleyici bir özelliktir.
- Yön: enerji ağırlıklı olarak radyal (yatay ve dikey), çok az eksenel (itme) içeriği.
- Genlik: Bu, hızın karesiyle orantılıdır — yukarıdaki fiziksel kuralların öngördüğü gibi, devir sayısını ikiye katlamak tepkiyi kabaca dört katına çıkarır.
- Aşama: 1× faz Ölçüm sonuçları sabit ve tekrarlanabilirdir; işte bu özellik sayesinde yoğunluklu bölgeler tespit edilip düzeltilebilir.
Bu sabit genlik-ve-faz çifti, düzeltme işleminin temelini oluşturur: 1× yanıtının ne kadar büyük olduğunu bilmek ve nerede Bu göstergeler, bir analistin gerekli karşı ağırlığın boyutunu ve açısını hesaplamasına olanak tanır. Düşük eksenel titreşime sahip saf bir 1× tepe noktası dengesizliğe işaret ederken; bunun yerine güçlü bir 2× bileşeni yanlış hizalama veya gevşeklik.
3. Dengesizliğin Üç Türü
Statik dengesizlik
“Kuvvet dengesizliği” olarak da adlandırılan bu durum, en basit örnektir: kütle tek bir düzlemde kaymış durumdadır; tıpkı ince bir disk üzerindeki tek bir ağır nokta gibi. Buna statik çünkü bu durum rotorun hareketsiz olduğu sırada ortaya çıkar — sürtünmesiz bıçak kenarları üzerine yerleştirildiğinde, rotor ağırlık noktası tabana yerleşene kadar yuvarlanır. Bu durum, ağırlık noktasının tam zıt yönüne (180°) yerleştirilen tek bir ağırlıkla düzeltilir; bu, tek düzlem dengeleme.
Çift dengesizliği
Burada, rotorun zıt uçlarında, birbirinden 180° uzaklıkta iki eşit ağırlık noktası bulunmaktadır. Bunlar net kuvvet olarak birbirlerini ortadan kaldırır, ancak bir çift — rotoru baştan aşağı döndürmeye çalışan bir sallanma momenti. Sadece tork dengesizliği olan bir rotor statik olarak dengelidir (bıçak kenarlarında yuvarlanmaz), ancak dönmeye başladığında şiddetli titreşim gösterir. Düzeltme işlemi için, sallanma momentine karşı koyacak şekilde iki ayrı düzlemde iki ağırlık gerekir.
Dinamik dengesizlik
Neredeyse tüm gerçek makinelerde görülen bir durum olan dinamik dengesizlik, statik ve tork bileşenlerinin birleşiminden oluşur. Bunu düzeltmek için rotor boyunca en az iki düzlemde kütle değişiklikleri yapılması gerekir — bu süreç dinamik (iki düzlemli) balans ayarı. Statik ve çift etkilerinin aynı açısal konumu paylaştığı, buna çok benzeyen bir duruma yarı-statik dengesizlik.
4. Dengesizliğin Yaygın Nedenleri
Dengesizlik, üretim aşamasından itibaren mevcut olabilir veya kullanım sırasında ortaya çıkabilir. Tipik nedenler şunlardır:
- Üretim kusurları: Dökümlerde gözeneklilik, düzensiz malzeme yoğunluğu ve işleme toleransları.
- Montaj hataları: yanlış takılmış bileşenler, dengesiz sıkılmış cıvatalar veya kütle dağılımını bozan yanlış hizalanmış anahtarlar.
- Aşınma ve yıpranma: düzensiz erozyon, korozyon veya giymek fan kanatları ve pompa üzerinde Çarklar.
- Malzeme birikmesi: fanların, üfleyicilerin ve santrifüjlerin rotorlarında kir, toz veya ürün birikmesi.
- Parça arızası: Dengeleyici ağırlığın yerinden çıkması veya bıçağın kırılması, anında ciddi bir dengesizlik durumuna yol açar.
5. Dengesizliği Gidermenin Neden Önemli Olduğu
Dengesizliği ciddi boyutta olan bir makineyi çalıştırmak, makineye sürekli olarak zarar verir; çünkü dönme kuvveti, her devirde gövdeyi sarsar:
- Yerinden çıkma: Rulmanlar yüksek dinamik yükleri taşır ve hızla aşınır.
- Yorulma ve çatlama: döngüsel gerilim birikir tükenmişlik şaft, temel ve yapıda meydana gelen hasar.
- Verimlilik düşüşü: enerji, yararlı iş yerine titreşim ve ısı olarak boşa harcanır.
- Güvenlik riskleri: Ciddi bir dengesizlik, felaketle sonuçlanacak bir arızaya yol açabilir.
6. Dengesizliğin Ölçülmesi, Düzeltilmesi ve Toleranslandırılması
Dengesizlik, sistematik bir dengeleme prosedürüyle giderilir; bu, makine güvenilirliğini artırmanın en uygun maliyetli yollarından biridir. Montajı tamamlanmış bir makinede bu işlem, bir dengeleme tezgahında değil, yerinde gerçekleştirilir. dengeleme makinesi. Şu tür bir taşınabilir iki kanallı analiz cihazı: Denge-1a 1× genliği ve fazını ölçer, rotorun etki katsayıları bir deneme ağırlığıve mühendise tek düzlemli veya çift düzlemli düzeltme için gereken kütle ve açıyı bildirir alan dengeleme. Çalışma hızında makinenin kendi yataklarında çalıştığı için, gerçek çalışma durumunu yansıtmaktadır.
Dengeleme asla sıfıra ulaşmakla ilgili değildir — dengesizliği belirli bir sınırın altına indirmekle ilgilidir. Bu sınır, balans kalite sınıfı (G sınıfı) sistemi ISO 21940-11 (bu standart, uzun süredir bilinen ISO 1940-1 standardının yerini almıştır). Eğim ve hizmet hızı, izin verilen kalan dengesizlik g-mm cinsinden; serbest Kalan Dengesizlik Hesaplayıcı (ISO 21940-11) seçilen eğim ve devir sayısını her bir düzlem için izin verilen değere dönüştürür.
