Hiểu về sự mất cân bằng trong máy móc quay

Định nghĩa: Mất cân bằng là gì?

Mất cân bằng (thường được dùng thay thế cho mất cân bằng) là tình trạng trong rô-to khi trọng tâm (hoặc trọng tâm) không thẳng hàng với tâm quay. Độ lệch này, được gọi là sự lập dị, nghĩa là khối lượng không được phân bổ đều quanh trục quay. Khi rô-to quay, sự phân bổ khối lượng không đều này tạo ra một lực ly tâm ròng kéo rô-to ra khỏi tâm của nó, khiến toàn bộ máy rung. Mất cân bằng là nguyên nhân phổ biến nhất gây rung động trong máy móc quay.

Chữ ký cổ điển của sự mất cân bằng

Sự mất cân bằng có dấu hiệu rung động rất riêng biệt và dễ nhận biết, giúp chẩn đoán tương đối dễ dàng:

• Tính thường xuyên: Sự rung động xảy ra chính xác ở 1x tốc độ quay của rôto. Nếu máy tăng tốc hoặc giảm tốc, tần số rung động sẽ theo sát hoàn hảo.
• Phương hướng: Sự rung động chủ yếu ở xuyên tâm hướng (ngang và dọc). Thông thường có rất ít rung động dọc trục (lực đẩy).
• Biên độ: Biên độ dao động tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ quay. Nếu tốc độ tăng gấp đôi, lực mất cân bằng (và độ rung động sinh ra) sẽ tăng gấp bốn.
• Phase: Phép đo pha để phát hiện sự mất cân bằng thường ổn định và có thể lặp lại.

Các loại mất cân bằng

Sự mất cân bằng có thể được phân loại thành ba loại chính:

1. Mất cân bằng tĩnh

Còn được gọi là "mất cân bằng lực", đây là loại đơn giản nhất. Hiện tượng này xảy ra khi khối lượng phân bố không đều trên một mặt phẳng, giống như một điểm nặng duy nhất trên một đĩa mỏng. Nó được gọi là "tĩnh" vì có thể phát hiện được khi rô-to đứng yên; nếu đặt trên các cạnh dao không ma sát, rô-to sẽ lăn cho đến khi điểm nặng nằm ở đáy. Hiện tượng này có thể được khắc phục bằng cách đặt một vật nặng duy nhất ở góc 180° đối diện với điểm nặng.

2. Sự mất cân bằng của cặp đôi

Hiện tượng này xảy ra khi có hai điểm nặng bằng nhau ở hai đầu đối diện của rotor, nằm cách nhau 180°. Điều này tạo ra một "cặp" chuyển động lắc lư cố gắng xoắn rotor từ đầu này sang đầu kia. Một rotor bị mất cân bằng cặp thuần túy sẽ được cân bằng tĩnh (nó sẽ không lăn trên cạnh sắc), nhưng nó sẽ rung mạnh khi quay. Cần có hai quả cân hiệu chỉnh trên hai mặt phẳng riêng biệt để chống lại chuyển động lắc lư.

3. Mất cân bằng động

Đây là tình trạng phổ biến nhất thường gặp trong máy móc thực tế. Nó là sự kết hợp của cả mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng động. Việc hiệu chỉnh mất cân bằng động đòi hỏi phải thực hiện hiệu chỉnh khối lượng trên ít nhất hai mặt phẳng khác nhau dọc theo rotor, một quá trình được gọi là dynamic balancing.

Nguyên nhân phổ biến gây mất cân bằng

Sự mất cân bằng có thể xuất hiện từ lúc sản xuất hoặc phát triển trong quá trình vận hành. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Những khiếm khuyết trong sản xuất: Độ xốp trong vật đúc, mật độ vật liệu không đồng đều và dung sai gia công.
• Lỗi lắp ráp: Các bộ phận lắp đặt không đúng cách, bu lông siết không đều hoặc chìa khóa không thẳng hàng.
• Hao mòn: Sự xói mòn, ăn mòn hoặc mài mòn không đều trên cánh quạt hoặc cánh bơm.
• Tích tụ vật liệu: Sự tích tụ bụi bẩn, bụi hoặc sản phẩm trên cánh quạt trong quạt, máy thổi và máy ly tâm.
• Lỗi linh kiện: Một vật nặng cân bằng bị ném đi hoặc một lưỡi dao bị gãy sẽ ngay lập tức tạo ra tình trạng mất cân bằng nghiêm trọng.

Tại sao việc hiệu chỉnh sự mất cân bằng lại quan trọng

Việc để máy móc hoạt động mất cân bằng đáng kể sẽ gây hại cho sức khỏe của máy. Lực tuần hoàn liên tục gây ra:

• Hỏng ổ trục sớm: Vòng bi phải chịu tải trọng động cao, dẫn đến hao mòn nhanh chóng.
• Mệt mỏi và nứt nẻ: Sự rung động gây ra ứng suất mỏi cho trục, nền móng và các bộ phận khác.
• Giảm hiệu quả: Năng lượng bị lãng phí dưới dạng rung động và nhiệt thay vì thực hiện công việc có ích.
• Rủi ro an toàn: Sự mất cân bằng nghiêm trọng có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc.

Sự mất cân bằng được khắc phục thông qua quy trình cân bằng có hệ thống, đây là một trong những cách hiệu quả nhất để cải thiện độ tin cậy của máy móc.

← Quay lại Mục lục chính