Розуміння ексцентриситету в обертових машинах

Визначення: Що таке ексцентриситет?

У контексті динаміки ротора, ексцентричність стосується радіальної відстані або зміщення між центром мас ротора (також званим центром тяжіння) та його геометричним центром (істинним центром його форми або вала). У ідеально збалансованому роторі ці два центри збігаються. Однак через виробничі недоліки та неоднорідну щільність матеріалу майже завжди існує певний властивий ексцентриситет. Коли ексцентричний ротор обертається, зміщений центр мас створює відцентрову силу, яка є основною причиною вібрації, спричиненої дисбаланс.

Прямий зв'язок між ексцентричністю та дисбалансом

Ексцентриситет і дисбаланс фундаментально пов'язані. Дисбаланс – це *міра* впливу ексцентриситету за заданої швидкості, тоді як ексцентриситет – це *фізична причина*. Величина дисбалансу прямо пропорційна масі ротора та його ексцентриситету.

Формула проста:

Дисбаланс (U) = Маса (M) × Ексцентриситет (e)

Цей взаємозв'язок підкреслює, чому ексцентриситет є настільки важливим. Навіть дуже малий ексцентриситет (лише кілька мікрометрів) на важкому, високошвидкісному роторі може створити величезну силу дисбалансу, що призводить до сильної вібрації та швидкого зносу підшипників.

Види ексцентриситету

Важливо розрізняти різні форми ексцентриситету та пов'язані з ними геометричні недосконалості:

1. Ексцентриситет маси

Це справжній ексцентриситет, як визначено вище, — зміщення між центром мас і геометричним центром. Це тип, який викликає дисбаланс і є метою всіх процедур балансування. Його неможливо побачити або виміряти безпосередньо за допомогою індикатора годинникового типу, коли ротор нерухомий.

2. Геометрична ексцентриситетність (биття)

Це стосується відхилення поверхні ротора від ідеального кола. Це міра того, наскільки «неокруглий» вал або ротор. Це також відомо як механічне биттяНаприклад, шийка вала може бути трохи овальною, або шків може бути оброблений трохи не по центру на валу. Цей тип дефекту *можна* виміряти за допомогою індикатора годинникового типу під час повільного обертання. Хоча це не відображає безпосередньо дисбаланс маси, ексцентрична геометрична форма часто сприяє дисбалансу маси.

3. Електричне биття

Це не фізичний дефект, а похибка вимірювання, яка виникає з безконтактними датчиками близькості. Якщо поверхня ротора має варіації магнітної проникності або електропровідності, датчик може видавати хибні показники, що імітують геометричне биття. Цей «шум» необхідно враховувати під час динамічних випробувань ротора.

Причини ексцентричності

Ексцентриситет маси вводиться в ротори різними способами:

• Виробничі допуски: Жоден виробничий процес не є ідеальним. Завжди будуть незначні помилки в обробці, литті та складанні.
• Неоднорідна щільність матеріалу: Включення, пустоти або пористість у виливку або поковці означають, що матеріал не є ідеально однорідним, що призводить до зміщення центру мас.
• Асиметричний дизайн: Такі компоненти, як колінчасті вали, за своєю суттю асиметричні.
• Помилки складання: Шків або підшипник, не ідеально відцентрований на валу, створюватиме ексцентричну масу.
• Теплове спотворення: Нерівномірне нагрівання або охолодження може призвести до вигину ротора, тимчасово зміщуючи його центр мас. Це називається тепловим вектором.

Як боротися з ексцентричністю

Оскільки ексцентриситет маси є причиною дисбалансу, його коригують за допомогою процесу балансуванняДодаючи або видаляючи невелику кількість ваги, технік створює протилежну силу, яка ефективно вирівнює центральну лінію маси ротора з його геометричною центральною лінією, мінімізуючи чисту відцентрову силу та результуючу вібрацію.

← Назад до головного індексу