Розуміння статичного балансування (балансування в одній площині)
Статичне балансування є найпростішою формою ротора балансування. It corrects статичний дисбаланс — стан, при якому роторЦентр маси відхилений від осі обертання, утворюючи єдину «вагову точку». Оскільки ця вагова точка виявляється виключно під дією сили тяжіння, корекцію, в принципі, можна провести, коли ротор перебуває в стані спокою: розмістіть ротор у чистому статичному дисбаланс на поверхні без тертя, наприклад на лезах ножів, і вона буде котитися, доки важча частина не опуститься на дно. Виправлення здійснюється в одній площині — один коригувальний вантаж, розміщений на 180° навпроти важкої точки, щоб повернути центр мас на вісь обертання. Ця одноплощинна простота є головною перевагою методу і, як ми побачимо, водночас його визначальним обмеженням.
1. Статичний дисбаланс проти динамічного дисбалансу
Статичний дисбаланс також називають «силовим дисбалансом», оскільки він спричиняє відцентрова сила діючи радіально назовні від центру обертання. Важливо, що це не створює “моменту” або коливального руху. Це відрізняє його від динамічний дисбаланс, що поєднує силу та моментний дисбаланс і для повного усунення цього ефекту необхідні корегування щонайменше у двох площинах. Ротор може бути ідеально збалансований у статичному стані, але при цьому мати значний динамометричний дисбаланс, який спричиняє сильні вібрації під час обертання — саме тому статичне балансування саме по собі підходить лише для певного класу роторів.
2. У яких випадках достатньо статичного балансування?
Статичне балансування підходить лише для певного класу роторів. Зазвичай його застосовують до деталей, що мають дуже вузьку або дископодібну форму, у яких осьова довжина незначна порівняно з діаметром. У таких роторів значний крутний дисбаланс, як правило, відсутній, тому корекція в одній площині цілком вирішує проблему.
До типових випадків, коли зазвичай достатньо одноплощинного статичного балансування, належать:
- Шліфувальні круги
- Автомобільні диски та шини
- Одинарні, вузькі колеса вентилятора або повітродувки
- Маховики
- Шківи та шківи
Для будь-якого ротора значної довжини — якоря двигуна, багатоступеневого насоса або довгого вала — одного лише статичного балансування недостатньо, і динамічне балансування в два літаки необхідно. Сам підхід на основі однієї площини описано далі в розділі балансування в одній площині.
3. Методи статичного балансування
1. Балансування на ножових опорах
Це класичний метод без обертання. Ротор розміщують на парі паралельних, рівних лез з низьким коефіцієнтом тертя. Він котиться, доки його найважча точка не опиниться внизу; потім у верхній частині (на протилежному боці під кутом 180°) додають тимчасовий вантаж, доки ротор не зупиниться в будь-якому положенні без кочення. Після цього цей вантаж роблять постійним. Для цього не потрібні ні джерело живлення, ні електроніка — лише терпіння та справжня, рівна пара лез — і це залишається цілком прийнятним польовим тестом для вузького диска.
2. Вертикальний балансувальний верстат
Сучасне статичне балансування часто виконується у вертикальному положенні балансувальна машина. Ротор — наприклад, маховик або шина — розміщується на горизонтальній платформі, яка підтримується датчиками сили. Апарат обертає його з низькою швидкістю, а датчики вимірюють величину та напрямок сили дисбалансу, відображаючи необхідні корегувальні дії на екрані. Що стосується саме коліс і шин, то калькулятор балансувальних грузиків перетворює ці значення на розміри накладних або клейких обважнювачів.
3. Балансування на місці в одній площині (Balanset-1A)
Статичне (одноплощинне) балансування також можна проводити на повністю зібраній машині за допомогою портативної балансувальної системи — суть балансування на місці. With the Balanset-1AУ режимі «Балансування в одній площині («статичне»)» вимірюється швидкість обертання ротора (об/хв) та вектор 1× vibration — its СКЗ value and фаза. На основі вимірювань «Run #0» та «Run #1» програма автоматично обчислює маса і кут установки необхідної коригувальної ваги для зменшення дисбалансу ротора, використовуючи коефіцієнт впливу метод.
Результати балансування зберігаються в архіві, а після завершення звіт про збалансування можна створювати, редагувати та друкувати у вбудованому редакторі звітів.
Як виконується одноплощинне балансування в програмі Balanset-1A
- Встановіть датчики та підключіть систему. Встановіть датчик вібрації у вибраній точці вимірювання та підключіть його до пристрою. Встановіть фазовий датчик (тахометр), apply світловідбиваюча стрічка на роторі та підключіть пристрій до ноутбука з ОС Windows.
- Запустити режим одноплощинного балансування. У головному робочому вікні виберіть режим «Одноплощинне» та розпочніть балансування. Програма відкриє вікно архіву одноплощинного балансування.
- Створіть архівний запис. Введіть назву ротора, місце встановлення, допуски (вібрація та залишковий дисбаланс) та дату. Програма створить архівну папку, в якій будуть збережені графіки та файли звітів.
- Встановіть параметри балансування в розділі «Налаштування балансування».
- Коефіцієнт впливу: виберіть «Новий ротор» (дві серії вимірювань для калібрування) або «Збережені коефіцієнти» (одна серія вимірювань для машин того самого типу із збереженими коефіцієнтами впливу).
- Пробна маса: виберіть «Грам» або «Відсоток». Якщо ви плануєте згодом використовувати режим «Збережені коефіцієнти», введіть пробний вантаж маса в грамах (зважте на вагах).
- Метод прикріплення ваги: виберіть «По колу» (будь-який кут по колу) або «Фіксоване положення» (фіксовані отвори/лопаті/положення; введіть кількість положень).
- Радіус масового кріплення: введіть радіус, який використовується для встановлення пробного та коригувального вантажів.
- Залиште пробний вантаж у Площині 1: увімкніть цю опцію, тільки якщо ви не можете зняти пробний вантаж під час процесу.
- Запуск #0 (початковий запуск, без пробного вантажу). Доведіть машину до стабільної частоти обертання та запустіть «Run #0», щоб виміряти початкову вібрацію. Програма реєструє частоту обертання, середньоквадратичне значення та фазу вібраційної складової 1×. На вкладці «Charts» відображаються форма сигналу та спектр.
- Встановіть пробний вантаж. Зупиніть машину та встановіть пробний вантаж на відомій відстані. Пробний вантаж повинен суттєво змінювати амплітуду або фазу коливань. Поширеним критерієм є «правило 30/30»: пробний вантаж повинен змінювати амплітуду приблизно на 30 % (у бік зменшення або збільшення) або фазу приблизно на 30° чи більше. Якщо ви плануєте згодом використовувати режим «Збережені коефіцієнти», встановіть пробний вантаж під тим самим кутом, що й відбиваючий маркер.
- Запуск #1 (встановлено пробний вантаж). Перезапустіть машину, дочекайтеся стабілізації швидкості та виконайте «Запуск № 1». Програма розрахує параметри коригувального навантаження.
- Встановіть коригувальний вантаж. Зупиніть верстат, зніміть пробний вантаж і встановіть коригувальний вантаж. Кут установлення відраховується від положення пробного вантажу в напрямку обертання ротора. Встановіть коригувальний вантаж на тому самому радіусі, що й пробний вантаж.
- RunTrim (перевірка якості балансу). Виконайте команду «RunTrim», щоб перевірити результат. Якщо залишкова вібрація та/або залишковий дисбаланс якщо дотримано допуски, балансування можна завершити. Якщо ні, програма розраховує додатковий коригувальний грузик, і балансування продовжується методом послідовних наближень.
Візуалізація результатів: полярний графік та фіксовані позиції
«Balanset-1A» може відображати масу та кут коригувального вантажу в вигляд у полярних координатах. Якщо вибрано опцію «Фіксоване розташування», програма може автоматично розділити коригувальний вантаж на дві частини та показати номери позицій, де слід встановити кожну з них — така зручність відображається у калькулятор корекції лез для вентиляторів та робочих коліс із фіксованими точками кріплення.
4. Порівняння результату з допуском
Статичне балансування вважається «завершеним» лише тоді, коли залишкові вібрації та залишковий дисбаланс не виходять за межі встановлених допусків, і саме тут набирає особливого значення етап RunTrim. Допустимий залишковий дисбаланс зазвичай визначається відповідно до класу якості балансування G-клас згідно із сучасним ISO 21940-11 стандарт (який замінив старий стандарт ISO 1940-1). Перерахувати клас G та робочу швидкість у допустиме значення «грам-міліметр» — а також вибрати доцільну початкову пробну вагу — можна швидко за допомогою калькулятор залишкового дисбалансу (ISO 21940-11) і калькулятор пробної ваги. Реєстрація як початкового, так і кінцевого залишкового дисбалансу дає об’єктивну оцінку ефективності виконаних робіт і становить основу звіту про балансування.
5. Limitations
Головним недоліком статичного балансування є неможливість виявити або усунути динамометричний дисбаланс. Застосування статичного балансування до ротора, який насправді має динамічний дисбаланс, іноді може погіршити ситуацію — виправляючи компонент сили, ігноруючи або навіть посилюючи компонент моменту. З цієї причини для більшості промислового обладнання двоплощинне динамічне балансування є стандартною та обов'язковою практикою, а статичне балансування найкраще застосовувати для вузьких роторів у формі диска, де припущення про одноплощинність дійсно справджується.
