Послуги з балансування › Двоплощинне (динамічне) балансування

Двоплощинне (динамічне) балансування — метод, фізика та польова процедура

Коли ротор достатньо широкий і дисбаланс відрізняється на кожному його кінці, однієї площини корекції недостатньо. Двоплощинне динамічне балансування одночасно усуває як статичну, так і моментну складові дисбалансу — за допомогою метод коефіцієнтів впливу — щоб ротор обертався плавно по всій своїй довжині, а не лише в центрі.

Придбайте Balanset-1A Запитайте нашого інженера

Двоплощинне динамічне балансування широкого ротора методом коефіцієнтів впливу

Коротше кажучи: Двоплощинне (динамічне) балансування необхідне тоді, коли ротор має одночасно статичний дисбаланс і моментну складову — тобто дисбаланс розподілений вздовж осі вала, а не зосереджений в одному диску. Датчик вібрації на кожному корпусі підшипника та лазерний тахометр на валу використовуються для вимірювання відгуку ротора на пробні маси, послідовно встановлювані в кожній площині; Balanset-1A потім одночасно обчислює точну коригувальну масу та кут в обох площинах. Демонтаж з машини не потрібен — вся чотирипрогінна процедура виконується на робочій швидкості, у власних підшипниках ротора і займає менше однієї години для більшості роторів.

Ознаки того, що ротору необхідне двоплощинне балансування

Однопланова корекція може заглушити один підшипник, тоді як інший продовжує вібрувати. Якщо Ви спостерігаєте будь-який із наведених нижче симптомів, двоплощинне балансування є правильним рішенням:

Вібрація на обох корпусах підшипників Різна амплітуда або фаза на двох кінцях ротора свідчить про розподілений дисбаланс, який неможливо усунути однією площиною корекції.

Балансування покращується на одному боці, але погіршується на іншому Встановлення маси в одній площині переміщує вібрацію до протилежного підшипника — класична ознака моментної складової дисбалансу, яка вимагає двоплощинного балансування.

Широкі або довгі ротори Барабани, широкі робочі колеса, карданні вали та багатоступінчасті ротори концентрують масу в кількох осьових положеннях вздовж вала.

Високошвидкісні ротори з вигином На підвищених оборотах (RPM) форми вигину розподіляють дисбаланс по-різному; однопланова корекція може фактично посилити проблему на протилежному кінці ротора.

Повторний вихід з ладу підшипника на одному кінці Якщо один підшипник виходить з ладу повторно, незважаючи на попереднє балансування, корекція, ймовірно, була застосована в неправильній площині або виконувалась однопланово, тоді як насправді потрібні були дві площини.

Стійка залишкова вібрація після балансування в одній площині Ротор, який продовжує вібрувати після балансування в одній площині, майже завжди має моментний дисбаланс, що вимагає балансування у двох площинах.

Одна площина чи дві: коли необхідне балансування у двох площинах?

Вибір між однією та двома площинами корекції залежить від геометрії ротора та характеру його дисбалансу. Розуміння трьох видів дисбалансу допомагає прийняти рішення одразу.

Три види дисбалансу

Статичний дисбаланс — центр мас зміщений від осі обертання, але головна вісь інерції паралельна їй. Достатньо однієї площини корекції: додайте масу з важкого боку — і ротор збалансований. Типові ротори: тонкі шківи, вузькі шліфувальні круги, дискові робочі колеса вентиляторів з однією площиною.

Моментний дисбаланс — центр мас знаходиться на осі, але головна вісь інерції нахилена. Ротор гойдається, а не биє. Це неможливо виправити в одній площині; для усунення кутового моменту необхідні дві рівні та протилежно спрямовані маси, розташовані під кутом 180° одна від одної у двох рознесених площинах. Типові ротори: довгі циліндричні барабани, якорі електродвигунів, вальні вузли.

Динамічний (комбінований) дисбаланс — загальний випадок: присутні як статична, так і моментна складові. Корекція потребує двох площин, довільно розташованих вздовж валу. Усі реальні серійні ротори належать до цієї категорії.

Балансування в одній чи двох площинах: посібник з вибору
Фактор	Одноплощинне (статичне)	Дві площини (динамічне)
Форма ротора	Тонкий диск; осьова ширина значно менша за діаметр	Широкий ротор; осьова ширина порівнянна з діаметром або перевищує його
Unbalance type	Лише статичний дисбаланс	Моментний або комбінований (динамічний) дисбаланс
Співвідношення Д/Д (осьова довжина / діаметр)	Д/Д < 0,5 (приблизно)	L/D ≥ 0,5, або ротор перевищує свою першу критичну швидкість
Кількість датчиків	1 датчик вібрації + 1 лазерний тахометр	2 датчики вібрації + 1 лазерний тахометр
Кількість вимірювальних пусків	3 пуски (контрольний + пробний + коригувальний)	4 пуски (контрольний + пробний у площині 1 + пробний у площині 2 + коригувальний)
Площини корекції	1	2
Типове обладнання	Вузькі робочі колеса вентиляторів, шківи, одноступеневі диски	Барабани, карданні вали, широкі робочі колеса, багатоступеневі ротори, ротори електродвигунів
Стандартне посилання	ISO 21940-11 (жорсткий ротор, 1 площина)	ISO 21940-11 (жорсткий ротор, 2 площини)

Емпіричне правило: якщо вібрація ротора, виміряна на одному підшипнику, змінюється у протилежному напрямку відносно вібрації на іншому підшипнику при переміщенні пробної маси, це свідчить про наявність моментної складової і необхідність балансування у двох площинах.

Чому широкі ротори втрачають динамічний баланс — і чого це коштує

Коли ротор виготовляється або ремонтується, маса рідко розподіляється симетрично вздовж його осі. Ерозія швидше руйнує один торець робочого колеса, ніж інший; зварювальний ремонт додає матеріал в одному осьовому перерізі; відкладення продукту нерівномірно накопичуються вздовж барабана. Результатом є не лише статичний дисбаланс, а й пара складова, що створює кутовий момент. Лише одночасна корекція у двох площинах усуває обидві. Оскільки відцентрова сила зростає з квадрат частоти обертання, помірний моментний дисбаланс при 500 RPM перетворюється на руйнівну силу при 3 000 RPM.

Ігнорування моментної складової означає, що обидва підшипники зазнають підвищених динамічних навантажень при кожному оберті. Накопичується втомне руйнування підшипників, виходять з ладу ущільнення, слабшають кріпильні елементи, структурні тріщини поширюються від опорних лап назовні. Економічні втрати — підшипники, ущільнення, простій виробництва, аварійні роботи — як правило, у рази перевищують вартість належного балансування у двох площинах.

×10термін служби підшипників при зменшенні вібрації вдвічі

-70%типове зниження вібрації після одного сеансу

2площини відкориговано за один виїзд

4запусків до завершення: базовий вимір, пробна маса П1, пробна маса П2, перевірка

Чому зменшення вібрації вдвічі збільшує термін служби підшипників

ISO 281 визначає номінальний термін служби підшипників кочення як L₁₀ = (C/P)^p, де P - динамічне навантаження, що сприймається підшипником, і показник степеня p = 3 для кулькових підшипників і 10/3 для роликових підшипників. Залишковий дисбаланс є що обертове радіальне навантаження P, а амплітуда вібрації безпосередньо залежить від нього - тому зменшення вібрації вдвічі зменшує P вдвічі і збільшує термін служби підшипника в 2 рази^p: про 8× для кулькових підшипників і ~10× для роликових підшипників (2^10/3 ≈ 10). Проведіть власні розрахунки в нашому калькулятор терміну служби підшипників.

Двоплощинне балансування — покроковий польовий порядок виконання

Balanset-1A застосовує метод коефіцієнтів впливу. Два вібродатчики та один лазерний тахометр повністю характеризують ротор і визначають коригувальні маси для обох площин корекції за одну виїзну сесію:

Встановіть датчики. Закріпіть акселерометр вібрації на кожному корпусі підшипника (площини 1 і 2) та наведіть лазерний тахометр на світловідбивну мітку на валу. Розбирання не потрібне — ротор працює у звичайних робочих умовах протягом усієї процедури.
Виміряйте базову лінію. Один прогін на повній робочій швидкості одночасно записує амплітуду вібрації та кут фази в обох опорах підшипників, отримуючи початкові вектори 1× RPM, що визначають початковий стан дисбалансу в обох площинах.
Встановіть пробну масу в площині 1. Відома маса затискається у визначеному кутовому положенні в першій площині корекції. Другий прогін фіксує вплив цієї маси на вібрацію у обидва опорах підшипників, отримуючи два з чотирьох коефіцієнтів впливу.
Перенесіть пробну масу в площину 2. Та сама маса переноситься до другої площини корекції, і ще один прогін реєструє перехресний вплив на обидва датчики. Тепер пристрій має всі чотири коефіцієнти впливу, необхідні для системи 2×2.
Дозвольте пристрою порахувати. Balanset-1A розв'язує рівняння методу коефіцієнтів впливу для двох площин і одночасно видає точне значення коригувальної маси та кутове положення для кожної площини — без ручних обчислень.
Встановіть коригувальні маси та виконайте перевірку. Коригувальні маси встановлюються у розрахованих положеннях на обох площинах. Контрольний прогін підтверджує, що залишковий дисбаланс відповідає допуску ISO 21940-11 для зазначеного ступеня якості G, а Balanset-1A зберігає задокументований звіт про балансування.

Що ми балансуємо у двох площинах

Широкі робочі колеса відцентрових вентиляторів та двостороннього всмоктування
Молотильні та подрібнювальні барабани зернозбиральних комбайнів
Карданні вали та карданні передачі
Ротори багатоступеневих насосів та пакети робочих коліс компресорів
Валки паперових машин та друкарські/лакувальні циліндри
Гвинтові конвеєри та шнеки завдовжки більше ~500 мм
Ротори електродвигунів та генераторів зі значною осьовою довжиною
Ротори турбокомпресорів та ротори парових турбін (польова перевірка вібрації)
Будь-який ротор, у якого балансування в одній площині не усуває вібрацію на одному з підшипників

Допуски та стандарти

ISO 21940-11 (раніше ISO 1940-1) визначає ступені якості балансування від G0.4 до G4000 для жорстких роторів. Двоплощинне балансування є обов'язковим методом, коли відношення осьової довжини ротора до його діаметра перевищує приблизно 0,5, або коли ротор працює вище першої критичної швидкості. Допустимий залишковий дисбаланс на площину розраховується як:

U_за (g·mm) = e_за × m / 2, where e_за = G × 9549 / n (mm/s × rpm → μm ексцентриситет), m — маса ротора в кг, а коефіцієнт 2 розподіляє допуск між двома площинами.

Ротори вентиляторів зазвичай балансують до G6.3 або G2.5 за ISO 14694; шпинделі прецизійних верстатів і високошвидкісне турбообладнання орієнтовані на G1.0 або точніше. Скористайтеся нашим калькулятор залишкового небалансу щоб визначити допустимий допуск для Вашого класу G, маси ротора та робочої швидкості перед початком роботи.

Balanset-1A - ваш повний комплект для балансування поля

Двоплощинне динамічне балансування будь-якого жорсткого ротора — вентиляторів, барабанів, карданних валів, багатоступінчастих насосних вузлів — виконується за допомогою одного портативного приладу: Балансет-1а. Це двоканальний динамічний балансувальник і аналізатор вібрації, що балансує ротори у власних підшипниках, на робочій швидкості, використовуючи метод коефіцієнтів впливу — одна площина за три пуски, дві площини за чотири. Програмне забезпечення обчислює точну коригувальну масу та кут для обох площин і зберігає звіт.

Повний комплект балансування Balanset-1A з датчиками, лазерним тахометром, шкалою та кейсом

Що входить до повного комплекту

1975 євро - Повний комплект, на складі, рахунок-фактура з ПДВ

Одиниця вимірювання інтерфейсу (USB, 2 канали)
Два вібраційних акселерометра (кабель 4 м, 10 м опціонально)
Лазерний тахометр / оптичний датчик фази (50-500 мм)
Магнітна підставка для датчика
Цифрові ваги для пробних та коригувальних зважувань
Програмне забезпечення для балансування та аналізу Windows
Пластиковий футляр для транспортування

Переглянути Balanset-1A Запитайте нашого інженера

Рекомендовано

Повний комплект

Блок · 2 датчики · лазерний тахометр · магнітна стійка · цифрові ваги · програмне забезпечення · транспортний кейс. Все необхідне для початку двоплощинного балансування прямо з коробки.

OEM-виробник

Штатний комплект

Блок - 2 датчики - лазерний тахометр - програмне забезпечення. Для інтеграторів, які вже мають стенд, ваги та кейс, або вбудовують блок в балансувальний верстат.

Основні технічні характеристики
Параметр	Значення
Вимірювальні канали	2 (одно- та двоплощинне балансування)
Діапазон швидкості вібрації	0,05-100 мм/с
Діапазон частот	5-300 Гц
Точність вимірювання	±5% від повної шкали
Метод	Коефіцієнт впливу на 3 прогони (1 або 2 площини)
Аналіз	Амплітуда та фаза при 1×, спектр та форма сигналу БПФ, збережені звіти
Ноутбук	Не входить до комплекту (ПК з Windows, надається за запитом)

✓ В наявності✓ DHL Португалія €35✓ DHL по всьому світу €110✓ 2-річна гарантія✓ Рахунок-фактура з ПДВ✓ Інженерна підтримка

Реальні випадки двоплощинного балансування

Двоплощинне балансування молотильного барабана зернозбирального комбайна за допомогою Balanset-1A

Балансування барабана комбайна (2 площини)

Обидві площини корекції збалансовані за один польовий сеанс на сільськогосподарському комбайні.

Динамічне балансування карданного вала у двох площинах на робочій швидкості

Карданний вал (2 площини)

Динамічне балансування довгого карданного вала з коригувальним вантажем на кожному торцевому фланці.

Двоплощинне балансування робочого колеса широкого промислового ексгаустера на місці експлуатації

Широке робоче колесо ексгаустера

Двоплощинна корекція широкого промислового робочого колеса ексгаустера, збалансованого на місці.

Двоплощинне балансування — безпосередньо в полі

Налаштування методом коефіцієнтів впливу

Два датчики та один лазерний тахометр розташовані так, щоб одночасно характеризувати обидві площини корекції.

Широкий ротор збалансований у власних підшипниках на місці експлуатації без демонтажу

Відбалансовано на місці

Ротор залишається у власних підшипниках і коригується на робочій швидкості — демонтаж не потрібен.

Екран програмного забезпечення Balanset-1A з результатами маси та кута корекційних вантажів для двох площин

Обидві площини вирішено

Коригувальна маса та кут обчислюються для площини 1 і площини 2 одночасно в одному сеансі.

Протокол перевірки залишкового дисбалансу Balanset-1A після двоплощинного балансування

Підтверджений результат

Фінальний пуск підтверджує, що залишковий дисбаланс відповідає допуску ISO 21940-11 в обох площинах.

Безкоштовні калькулятори для двоплощинного балансування

Калькулятор пробного вантажу Залишковий дисбаланс (ISO 1940) Відцентрова сила від дисбалансу Калькулятор терміну служби підшипників

Питання та відповіді про двоплощинне балансування

Коли достатньо одноплощинного балансування?

Корекція в одній площині достатня для тонких, дископодібних роторів — вузьких робочих коліс, шківів або шліфувальних кругів — де осьовий розподіл маси є рівномірним, а співвідношення L/D менше приблизно 0,5. Щойно ротор стає широким відносно свого діаметра або балансування в одній площині покращує стан одного підшипника, погіршуючи інший, для усунення моментної складової необхідне двоплощинне балансування.

Як метод коефіцієнтів впливу працює для двох площин?

Пристрій встановлює датчики на обох опорах підшипників та вимірює вектор вібрації (амплітуда + фаза), що виникає від кожного пробного вантажу по черзі. При двох площинах і двох датчиках отримують чотири коефіцієнти впливу — два прямі (у тій самій площині) і два перехресні. Потім Balanset-1A розв'язує лінійну систему 2×2, щоб знайти маси корекційних вантажів, які одночасно зводять обидва вектори вібрації до нуля або до меж допуску, заданого за ISO.

Скільки вимірювальних пусків потребує робота з двома площинами?

Як правило, чотири: один базовий пуск, один пуск із пробним вантажем у площині 1, один пуск із пробним вантажем у площині 2 та один заключний перевірочний пуск після встановлення корекційних вантажів. Якщо перша корекція виконана майже бездоганно, роботу завершено за чотири пуски. Для складних роторів або при неточному розміщенні пробних вантажів може знадобитися друга ітерація корекції, однак це рідкість при дотриманні процедури з Balanset-1A.

Чи потрібно знімати ротор із машини?

Ні. Метод коефіцієнтів впливу працює у власних підшипниках ротора на робочій швидкості. Balanset-1A — портативний польовий прилад, балансувальний верстат не потрібен. Демонтаж необхідний лише в тому разі, якщо ротор неможливо безпечно запустити на місці з прикріпленими пробними вантажами або якщо інші ремонтні роботи роблять розбирання неминучим.

До якого класу точності балансування слід прагнути для мого ротора?

Клас G6.3 за ISO 21940-11 охоплює більшість загальнопромислових роторів; вентилятори та повітродувки зазвичай балансують до класу G6.3 або G2.5 за ISO 14694. Високошвидкісні шпинделі та прецизійне турбообладнання орієнтуються на G1.0 або точніше. Наш калькулятор залишкового небалансу перетворює будь-який клас G та масу ротора в допустимий залишковий дисбаланс у грам·міліметрах, розподілений між двома площинами.

Чи може наша бригада технічного обслуговування виконувати двоплощинне балансування за допомогою Balanset-1A?

Так. Balanset-1A розроблений для роботи бригад технічного обслуговування без спеціальної підготовки. Покроковий програмний інтерфейс супроводжує кожен вимірювальний пуск, автоматично застосовує алгоритм коефіцієнтів впливу та виводить масу й кут корекційного вантажу для кожної площини у зрозумілих числових значеннях. Якщо Ви стикаєтеся з незвичайною геометрією ротора або хочете підтвердити свій підхід перед початком роботи, на Вашому розпорядженні є наш форум спільноти.

Вивчіть теорію

Двоплощинне балансування Динамічне балансування Балансування на місці Баланс оцінок якості Залишковий дисбаланс

Виконайте балансування в обох площинах за один виїзд — на робочій швидкості, без демонтажу

Balanset-1A проведе Вас через повну процедуру двоплощинного балансування методом коефіцієнтів впливу: базовий пуск, пробний вантаж у площині 1, пробний вантаж у площині 2, корекція та перевірка — все на робочій швидкості, у власних підшипниках ротора. Задокументований залишковий дисбаланс згідно з ISO 21940-11, ISO 14694 та API 610. Готовий до відвантаження.

Переглянути Balanset-1A Задати питання на форумі