Що таке пробна гиря при балансуванні ротора?

Пробний вантаж (також званий випробувальним або калібрувальним) – це відома маса, тимчасово прикріплена до ротора на відомому радіусі під час балансування в одній площині. Вимірюючи зміну вібрації, спричинену пробним вантажем, балансувальний прилад розраховує правильну постійну коригувальну масу та кут. Пробний вантаж знімається після вимірювального циклу.

Як вибрати правильний розмір пробної ваги?

Ідеальна пробна гиря повинна створювати вимірювану зміну вібрації без перевантаження ротора чи підшипників. Загальноприйнятим інженерним правилом є використання допустимого залишкового дисбалансу (згідно з ISO 21940) від 5% до 10%, поділеного на радіус корекції. Занадто мала пробна гиря може не дати достовірних показників; занадто велика може спричинити надмірну вібрацію або загрозу безпеці.

Що станеться, якщо пробна вага занадто велика?

Надмірно важка пробна гиря може спричинити небезпечно високу вібрацію під час пробного запуску, потенційно пошкодивши підшипники, ущільнення або сам ротор. Вона також може перевищувати лінійний діапазон датчиків вібрації, що призводить до неточних результатів балансування. Завжди починайте з розрахованого мінімуму (5% U_per / r) і збільшуйте його лише тоді, коли зміна вібрації недостатня.

Де на роторі слід розмістити пробну вагу?

Розмістіть пробний вантаж на площині корекції — осьовому місці, куди будуть додані постійні балансувальні вантажі. Для радіального положення закріпіть його на максимально доступному радіусі, щоб мінімізувати необхідну масу. Звичайні методи кріплення включають кріплення болтами до існуючих отворів, використання магнітних вантажів або приклеювання вантажів до поверхні ротора стрічкою. Переконайтеся, що пробний вантаж надійно закріплений і не може від'єднатися під час обертання.

Чому для пробної ваги використовується допустимий дисбаланс 5–10%?

Серія 5–10% – це практичний інженерний принцип, який поєднує дві вимоги: випробувальний вантаж має бути достатньо важким, щоб створити чітко вимірювану зміну вібрації (співвідношення сигнал/шум), але достатньо легким, щоб уникнути надмірної вібрації. Використання допустимого дисбалансу як еталону забезпечує відповідне масштабування випробувального вантажу відповідно до маси, швидкості та ступеня балансування ротора.

Інструмент вільного інжинірингу

Калькулятор пробної ваги для балансування ротора

Розрахуйте рекомендовану масу пробного вантажу для балансування ротора в одній площині. Враховуйте масу ротора, швидкість, радіус корекції, жорсткість опори та інтенсивність вібрації.

Метод вібромери Жорсткість підтримки Рівень вібрації

Маса ротора (Mr) (кг)

Швидкість ротора (N) (обороти за хвилину)

Радіус встановлення (RT) (мм)

Жорсткість опори (Ksupp) (0,5–5,0)

Рівень вібрації (мм/с RMS)

Швидкі пресети

Результати

Рекомендована пробна вага (мт)

—

Маса ротора (Mr)

—

Радіус випробування (Rt)

—

Жорсткість опори (Ksupp)

—

Коефіцієнт вібрації (Kvib)

—

Радіус у см (Rt)

—

Коефіцієнт швидкості (Н/100)²

—

Формула пробної ваги

Масу пробної ваги розраховують за допомогою практичної інженерної формули, яка враховує умови опори та інтенсивність вібрації:

Гора — маса пробної гирі (г)
Пан — маса ротора (г) — вводиться в кг, перетворена на грами внутрішньо
Ксупп — коефіцієнт жорсткості опори (0,5–5,0)
Квіб — коефіцієнт рівня вібрації (0,5–3,0) — отриманий на основі виміряної вібрації в мм/с
Права — радіус встановлення пробної ваги (см) — вводиться в мм, конвертується в см внутрішньо
Н — швидкість ротора (об/хв)

Коефіцієнт жорсткості опори (Ksupp)

Цей коефіцієнт враховує, як опорна конструкція машини впливає на вібраційну реакцію на дисбаланс:

Ксупп	Тип підтримки	Опис
5.0	Дуже жорсткий	Масивний бетонний блок, жорстка сталева конструкція. Вібрація майже не змінюється через дисбаланс — потреба важчий пробна вага (високий Ksupp).
4.0	Жорсткий	Бетонний фундамент, жорстка основа. Типово для великих насосів та компресорів.
2,0–3,0	Середній	Стандартне промислове кріплення, опорна плита на бетоні. Найпоширеніший варіант для вентиляторів, двигунів та загального обладнання.
1.0	Гнучкий	Пружинні кріплення, гумові ізолятори. Машина вільно вібрує — запальничка достатня пробна вага (низький Ksupp.).
0.5	Дуже гнучкий	Підвісне кріплення, м'які ізолятори, балансувальне пристосування/колиска. Максимальна вібраційна реакція — найменша випробувальна вага.

Емпіричне правило: Жорсткі опори (Ksupp = 4–5) “поглинають” вібрацію, тому для досягнення вимірюваних змін потрібна важча пробна вага. Гнучкі опори (Ksupp = 0,5–1) підсилюють реакцію, тому легша пробна вага працює краще.

Коефіцієнт рівня вібрації (Kvib)

Цей коефіцієнт відображає поточний рівень вібрації машини перед балансуванням:

Квіб	Рівень вібрації	Хвороба
1	Низький (< 2 мм/с)	Машина працює плавно. Тільки точне налаштування. Менша пробна вага — інакше може пересилити існуючий сигнал дисбалансу.
2	Помірний (2–4,5 мм/с)	Помітна вібрація. Стандартна робота з балансування.
3	Підвищений (4,5–7,1 мм/с)	Усунення проблеми дисбалансу. Типовий сценарій балансування поля. Вибір за замовчуванням.
5	Висока (7,1–11 мм/с)	Значний дисбаланс. Потрібне термінове балансування. Більша пробна вага в порядку — вібрація вже висока.
8	Дуже високий (> 11 мм/с)	Небезпечний рівень. Великий дисбаланс. Більша пробна вага прийнятна для забезпечення вимірюваної зміни вектора.

Чому ця формула працює

Формула Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) відображає ключові фізичні принципи:

Важчі ротори потрібні важчі пробні ваги (лінійні з Mr)
Вищі швидкості генерують більше відцентрової сили на грам, тому потрібна менша пробна маса (обернено квадратична величина N)
Більший радіус означає більший момент на грам, тому потрібна менша вага (обернена величина Rt)
Жорсткіші опори потрібна більша вага для виникнення помітної зміни вібрації (вище Ksupp = 4–5)
Гнучкі опори підсилюють відгук, тому потрібна менша вага (нижчий Ksupp = 0,5–1)
Вища існуюча вібрація означає більший існуючий дисбаланс — пропорційно більша пробна вага (вищий Kvib)

Практичний приклад

Приклад — відцентровий вентилятор

Дано: Mr = 111 кг = 111 000 г, N = 1111 об/хв, Rt = 111 мм = 11,1 см, Ksupp = 1,0, Вібрація = 11 мм/с → Kvib = 1,5

Крок 1: Коефіцієнт швидкості: (Н/100)² = (1111/100)² = 11,11² = 123,43

Крок 2: Знаменник: Rt(см) × (Н/100)² = 11,1 × 123,43 = 1370,1

Крок 3: Чисельник: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111 000 × 1,0 × 1,5 = 166 500

Крок 4: Мт = 166 500 / 1 370,1 = 121,5 г

Результат: Використати приблизно 122 г пробна гиря на радіусі 111 мм.

⚠️ Примітка щодо безпеки: Надмірно важка пробна гиря може спричинити небезпечно високу вібрацію. Якщо розрахована вага здається занадто великою, почніть з половини та поступово збільшуйте її. Завжди переконайтеся, що пробна гиря надійно закріплена та не може від’єднатися під час обертання.

Порівняння з методом ISO 21940

Класичний підхід ISO використовує клас балансування G для розрахунку допустимого дисбалансу, а потім приймає 5–10% як пробну вагу. Ця формула Vibromera є практичним скороченим варіантом для польових умов, який дає подібні результати, безпосередньо враховуючи реальні умови (жорсткість опори та поточний рівень вібрації), які метод ISO вважає ідеальними.