Розуміння дисбалансу в обертових машинах

Визначення: Що таке дисбаланс?

Дисбаланс (часто використовується як взаємозамінний термін з дисбалансом) – це стан ротора, коли центр мас (або центр ваги) не вирівняний з центром обертання. Це зміщення, відоме як ексцентричність, означає, що маса не розподілена рівномірно навколо осі обертання. Коли ротор обертається, цей нерівномірний розподіл маси створює чисту відцентрову силу, яка відтягує ротор від його центру, що призводить до вібрації всієї машини. Дисбаланс є найпоширенішим джерелом вібрації в обертових машинах.

Класична ознака дисбалансу

Дисбаланс має дуже чітку та впізнавану вібраційну сигнатуру, що робить його відносно легкою діагностикою:

• Частота: Вібрація виникає точно о 1x швидкість обертання ротора. Якщо машина прискорюється або сповільнюється, частота вібрації буде ідеально їй відповідати.
• Напрямок: Вібрація переважно присутня в радіальний напрямок (горизонтальний та вертикальний). Зазвичай осьова (тягова) вібрація дуже незначна.
• Амплітуда: Амплітуда вібрації пропорційна квадрату швидкості обертання. Якщо подвоїти швидкість, сила дисбалансу (і результуюча вібрація) зростуть у чотири рази.
• Фаза: Вимірювання фазового дисбалансу зазвичай стабільне та повторюване.

Типи дисбалансу

Дисбаланс можна розділити на три основні типи:

1. Статичний дисбаланс

Також відомий як «дисбаланс сил», це найпростіший тип. Він виникає, коли маса нерівномірно розподілена в одній площині, як-от одна важка пляма на тонкому диску. Це називається «статичним», тому що його можна виявити, коли ротор знаходиться в стані спокою; якщо його розмістити на лезах ножа без тертя, ротор котитиметься, доки важка пляма не опиниться внизу. Це можна виправити за допомогою однієї вантажу, розміщеного під кутом 180° навпроти важкої плями.

2. Дисбаланс у парі

Це трапляється, коли на протилежних кінцях ротора є дві однакові важкі точки, розташовані під кутом 180° одна від одної. Це створює «парний» або гойдальний рух, який намагається скручувати ротор з кінця в кінець. Ротор з чистим парним дисбалансом є статично збалансованим (він не котиться по лезах ножа), але сильно вібрує під час обертання. Для протидії гойданню потрібні два коригувальні вантажі у двох окремих площинах.

3. Динамічний дисбаланс

Це найпоширеніший стан, що зустрічається в реальних машинах. Це поєднання статичного та парного дисбалансу. Виправлення динамічного дисбалансу вимагає внесення корективів маси щонайменше у двох різних площинах вздовж ротора, процес, відомий як динамічне балансування.

Поширені причини дисбалансу

Дисбаланс може бути присутнім з моменту виробництва або виникнути під час експлуатації. До поширених причин належать:

• Виробничі недосконалості: Пористість у виливках, нерівномірна щільність матеріалу та допуски на обробку.
• Помилки складання: Неправильно встановлені компоненти, нерівномірно затягнуті болти або неправильно вирівняні шпонки.
• Знос: Нерівномірна ерозія, корозія або знос лопатей вентилятора або робочих коліс насоса.
• Накопичення матеріалу: Накопичення бруду, пилу або продукту на роторах вентиляторів, повітродувок та центрифуг.
• Відмова компонента: Кинутий балансир або зламане лезо миттєво створять серйозний дисбаланс.

Чому виправлення дисбалансу є критично важливим

Робота машини зі значним дисбалансом шкідлива для її справності. Постійна циклічна сила спричиняє:

• Передчасний вихід підшипника з ладу: Підшипники піддаються високим динамічним навантаженням, що призводить до швидкого зносу.
• Втома та розтріскування: Вібрація викликає втомні напруження на валу, фундаменті та інших компонентах.
• Знижена ефективність: Енергія витрачається у вигляді вібрації та тепла замість виконання корисної роботи.
• Ризики безпеки: Серйозний дисбаланс може призвести до катастрофічної поломки.

Дисбаланс виправляється за допомогою систематичної процедури балансування, яка є одним із найефективніших способів підвищення надійності машин.

← Назад до головного індексу