Розуміння ексцентриситету ротора

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,358.31

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.47

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$148.07

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,123.32

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.93

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.94

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,071.73

Визначення: Що таке ексцентриситет ротора?

Ексцентриситет ротора (також називається ексцентричність або геометричне биття) – це стан, коли геометричний центр ротор або компонент ротора не збігається з віссю обертання (центральною лінією, визначеною опорними підшипниками). Це зміщення створює ситуацію, коли, навіть якщо маса ідеально збалансована, зовнішня поверхня ротора рухається “не по центру”, що призводить до обертання центру мас навколо осі обертання під час обертання ротора, створюючи вібрація ідентичний масі дисбаланс.

Ексцентриситет особливо поширений в електродвигунах (через зміщення ротора відносно отвору), насосах і вентиляторах (через зміщення кріплення робочого колеса), а також будь-яких зібраних роторах, де накладання виробничих допусків може призвести до геометричного биття. Це є суттєвою проблемою в прецизійному машинобудуванні, де підтримка точної концентричності є критично важливою.

Типи ексцентриситету ротора

1. Статичний ексцентриситет (паралельне зміщення)

• Опис: Центр ротора зміщений відносно осі обертання, але паралельний їй
• Геометрія: Постійне радіальне зміщення вздовж довжини ротора
• Ефект: Створює дисбаланс маси (геометричний центр ≠ центр обертання)
• Поширені в: Однодискові компоненти, такі як робочі колеса, шківи
• Виправлення: Часто виправляється шляхом балансування або повторне встановлення

2. Динамічний ексцентриситет (кутове зміщення)

• Опис: Центральна лінія ротора під кутом до осі обертання
• Геометрія: Биття змінюється вздовж довжини ротора
• Ефект: Створює дисбаланс пари та різне биття
• Поширені в: Довгі ротори з кількома етапами складання
• Виправлення: Потрібне переналаштування або спеціалізоване балансування

3. Складний ексцентриситет

• Поєднання паралельного та кутового зміщення
• Найпоширеніша реальна ситуація
• Складний малюнок биття
• Потрібен ретельний аналіз, щоб відрізнити від інших проблем

Поширені причини

Виробничі допуски

• Биття отвору: Отвір підшипника не концентричний із зовнішнім діаметром
• Биття вала: Неточності обробки шийок валів
• Стек-ап: Кілька компонентів, зібраних з накопиченням допусків
• Варіації кастингу: Зсув серцевини у виливках, що призводить до зміни товщини стінки

Помилки складання

• Зміщене кріплення: Робоче колесо або компонент ротора не відцентрований на валу
• Зведена установка: Компонент нахилився під час пресування
• Проблеми зі шпонкою/шпонковою канавкою: Встановлення шпонкової канавки з великим розміром або ексцентрикової шпонки
• Проблеми з термопідгонкою: Збірка з усадкою або розширювальною посадкою, що створює зміщення

Операційні причини

• Знос підшипників: Надмірне оформлення дозволяє валу рухатися не по центру
• Згинання вала: Постійний або термічний вигин, що створює ефективний ексцентриситет
• Пластична деформація: Перевантаження, що спричиняє постійну деформацію вала або компонента
• Розпушеність: Компонент ослаб та змістився

Наслідки та симптоми

Симптоми вібрації

• 1× Синхронна вібрація: Первинний симптом, схожий на дисбаланс маси
• Високий Вибіг: Вимірюване радіальне биття навіть при низьких швидкостях кочення
• Постійна фаза: На відміну від деяких інших несправностей, фазово стабільні.
• Відгук, пов'язаний з квадратом швидкості: Вібрація зростає зі швидкістю², як і дисбаланс

Електричні ефекти (електродвигуни/генератори)

• Варіація повітряного зазору: Ексцентричний ротор створює неоднорідний повітряний зазор
• Магнітний дисбаланс тягового зусилля (UMP): Асиметричні магнітні сили
• Поточні коливання: Змінна опірність впливає на споживання струму
• Перегрів: Локалізований нагрів при мінімальному повітряному зазорі
• Електромагнітний шум: 2× вібрація та шум лінійної частоти

Механічне напруження

• Збільшене навантаження на підшипники від сил дисбалансу
• Циклічне напруження згину у валу
• Зменшені зазори в місцях мінімального зазору
• Можливість тертя при малих зазорах

Діагностика та диференціація

Ексцентриситет проти дисбалансу маси

Функція	Дисбаланс маси	Ексцентричність
Частота вібрацій	1× швидкість бігу	1× швидкість бігу
Повільний перекат	Мінімальний	Високий (пропорційний ексцентриситету)
Реакція на балансування	Зменшення вібрації	Обмежене покращення (додає дисбаланс маси для компенсації)
Електричні ефекти	Жоден	Зміна повітряного зазору, UMP (у двигунах/генераторах)
Виправлення	Додати балансувальні вантажі	Знову встановіть компонент, замініть його, якщо він має виробничий дефект

Діагностичні тести

Вимірювання биття

• Виміряйте радіальне биття за допомогою індикатора годинникового типу або датчика близькості
• Повільно обертайте вал (< 100 об/хв)
• Велике биття (зазвичай > 0,05 мм або 2 міли) вказує на ексцентриситет або вигнутий вал
• Биття, навіть коли не обертається, підтверджує геометричну проблему

Тест на балансування реакції

• Спробуйте збалансувати з пробні ваги
• Ексцентриситет обмежує досяжну якість балансу
• Може досягти прийнятної вібрації, але потрібні високі коригувальні вантажі
• Вантажі “відстежують” геометричне зміщення, а не коригують розподіл маси

Методи корекції

Механічна корекція

• Перемонтувати компонент: Зняти та встановити знову з кращою концентричністю
• Поверхні машин: Перерозточити посадкові місця підшипників або обробити вал для покращення биття
• Замінити компонент: У разі виробничого дефекту, заміна може бути єдиним варіантом
• Регулювання прокладки: Для зібраних компонентів відрегулюйте положення

Балансування компенсації

• Додайте балансувальні вантажі для створення протидії дисбалансу
• Зменшує вібрацію, але не вирішує геометричні проблеми
• Прийнятно, якщо ексцентриситет у межах допуску та вібрація належним чином зменшені
• Документоване обмеження для прецизійних застосувань

Для електродвигунів/генераторів

• Змініть положення ротора, щоб мінімізувати зміни повітряного зазору
• У важких випадках потрібне розточування статора або його заміна
• Електромагнітна компенсація іноді можлива за допомогою розширеного керування

Ексцентриситет ротора – це геометрична недосконалість, яка створює динамічні наслідки, подібні до дисбалансу маси, але з чіткими діагностичними ознаками. Розпізнавання ексцентриситету шляхом вимірювання биття та розуміння його обмежень у балансуванні дозволяє вживати належних коригувальних дій – механічну корекцію, коли це можливо, або прийняття з компенсацією балансу, коли геометрична модифікація недоцільна.

---

← Назад до головного індексу