1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG CÂN BẰNG

Balanset-1A balancer cung cấp dịch vụ cân bằng động một mặt phẳng và hai mặt phẳng cho quạt, đá mài, trục chính, máy nghiền, máy bơm và các máy móc quay khác.

Bộ cân bằng Balanset-1A bao gồm hai cảm biến rung (gia tốc kế), cảm biến pha laser (máy đo tốc độ), bộ giao diện USB 2 kênh với bộ tiền khuếch đại, bộ tích hợp và mô-đun thu thập ADC và phần mềm cân bằng chạy trên Windows. Balanset-1A yêu cầu máy tính xách tay hoặc máy tính tương thích Windows khác (WinXP…Win11, 32 hoặc 64 bit).

Balancing software provides the correct balancing solution for single-plane and two-plane balancing automatically. Balanset-1A is simple to use for non-vibration experts.

All balancing results saved in archive and can be used to create the reports.

Features:

• Easy to use
• Storage of unlimited balancing data
• User selectable trial mass
• Split weight calculation, drill calculation
• Trial mass validity automatically popup message
• Measuring RPM, amplitude and phase of vibrovelocity overall and 1x vibration
• FFT spectrum
• Dual-channel simultaneous data collection
• Waveform and spectrum display
• Storage of vibration values and vibration waveform and spectra
• Balancing using saved influence coefficients
• Trim balancing
• Balancing mandrel eccentricity calculations
• Remove or leave trial weights
• Balancing tolerance calculation (ISO 1940 G-classes)
• Changing correction planes calculations
• Polar graph
• Manual data input
• RunDown charts (experimental option)

2. SPECIFICATION

3. PACKAGE

Bộ cân bằng Balanset-1A bao gồm hai máy đo gia tốc trục đơn, máy đánh dấu tham chiếu pha laser (máy đo tốc độ kỹ thuật số), bộ giao diện USB 2 kênh với bộ tiền khuếch đại, bộ tích hợp và mô-đun thu thập ADC và phần mềm cân bằng chạy trên Windows.

Delivery set

4. BALANCE PRINCIPLES

4.1. “Balanset-1A” bao gồm (hình 4.1) đơn vị giao diện USB (1), hai máy đo gia tốc (2) and (3), điểm đánh dấu tham chiếu pha (4) và máy tính xách tay (không được cung cấp) (5).

Bộ giao hàng cũng bao gồm chân đế từ tính (6) được sử dụng để gắn điểm đánh dấu tham chiếu pha và cân kỹ thuật số 7.

X1 and X2 connectors intended for connection of the vibration sensors respectively to 1 and 2 measuring channels, and the X3 connector used for connection of the phase reference marker.

The USB cable provides power supply and connection of the USB interface unit to the computer.

Hình 4.1. Bộ giao hàng của “Balanset-1A”

Rung động cơ học tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ thuận với gia tốc rung động ở đầu ra của cảm biến rung động. Tín hiệu số hóa từ mô-đun ADC được truyền qua USB đến máy tính xách tay. (5). Bộ đánh dấu pha tham chiếu tạo ra tín hiệu xung dùng để tính toán tần số quay và góc pha rung động. Phần mềm chạy trên nền tảng Windows cung cấp giải pháp cân bằng một mặt phẳng và hai mặt phẳng, phân tích phổ, biểu đồ, báo cáo, lưu trữ hệ số ảnh hưởng.

5. SAFETY PRECAUTIONS

6. CÀI ĐẶT PHẦN MỀM VÀ PHẦN CỨNG

6.1. USB drivers and balancing software installation

Before working install drivers and balancing software.

Danh sách các thư mục và tập tin

Installation disk (flash drive) contains the following files and folders:

• Bs1Av###Setup – thư mục chứa phần mềm cân bằng “Balanset-1A” (### – số phiên bản)
• ArdDrv – Trình điều khiển USB
• Hướng dẫn sử dụng EBalancer.pdf – hướng dẫn này
• Bal1Av###Setup.exe – tệp cài đặt. Tệp này chứa tất cả các tệp và thư mục đã lưu trữ được đề cập ở trên. ### – phiên bản phần mềm “Balanset-1A”.
• Ebalanc.cfg – giá trị độ nhạy
• Bal.ini – một số dữ liệu khởi tạo

Quy trình cài đặt phần mềm

For installing drivers and specialized software run file Bal1Av###Setup.exe and follow setup instructions by pressing buttons «Next», «ОК» etc.

Choose setup folder. Usually the given folder should not be changed.

Then the program requires specifying Program group and desktop folders. Press button Next.

7. PHẦN MỀM CÂN BẰNG

7.1. Tổng quan

Initial window

Khi chạy chương trình “Balanset-1A”, cửa sổ Khởi tạo, hiển thị trong Hình 7.1, sẽ xuất hiện.

Hình 7.1. Cửa sổ ban đầu của “Balanset-1A”

Có 9 nút trong cửa sổ ban đầu với tên của các chức năng được thực hiện khi nhấp vào chúng.

F1-«About»

Hình 7.2. Cửa sổ F1-«Giới thiệu»

F2-«Single plane», F3-«Two plane»

Nhấn “F2– Một mặt phẳng" (hoặc F2 phím chức năng trên bàn phím máy tính) chọn độ rung đo trên kênh X1.

After clicking this button, the computer display diagram shown in Fig. 7.1 illustrating a process of measuring the vibration only on the first measuring channel (or the balancing process in a single plane).

Nhấn nút “F3–Hai mặt phẳng" (hoặc F3 function key on the computer keyboard) selects the mode of vibration measurements on two channels X1 and X2 simultaneously. (Fig. 7.3.)

Hình 7.3. Cửa sổ ban đầu của “Balanset-1A”. Cân bằng hai mặt phẳng.

F4 – «Cài đặt»

Hình 7.4. Cửa sổ “Cài đặt”
In this window you can change some Balanset-1A settings.

• Sensitivity. The nominal value is 13 mV / mm/s.

• Averaging – number of averaging (number of revolutions of the rotor over which data is averaged to more accuracy)
• Tacho channel# – channel# the Tacho is connected. By default – 3rd channel.
• Unevenness – the difference in duration between adjacent tacho pulses, which above gives the warning “Failure of the tachometer“
• Imperial/Metric – Select the system of units.

Com port number is assigned automatically.

F5 – «Máy đo độ rung»

Pressing this button (or a function key of F5 on the computer keyboard) activates the mode of vibration measurement on one or two measuring channels of virtual Vibration meter depending on the buttons condition “F2-single-plane”, “F3-two-plane”.

F6 – «Báo cáo»

Pressing this button (or F6 function key on the computer keyboard) switches on the balancing Archive, from which you can print the report with the results of balancing for a specific mechanism (rotor).

F7 – «Balancing»

Pressing this button (or function key F7 on your keyboard) activates balancing mode in one or two correction planes depending on which measurement mode is selected by pressing the buttons “F2-single-plane”, “F3-two-plane”.

F8 – «Charts»

Pressing this button (or F8 function key on the computer’s keyboard) enables graphic Vibration meter, the implementation of which displays on a display simultaneously with the digital values of the amplitude and phase of the vibration graphics of its time function.

F10 – «Thoát»

Pressing this button (or F10 phím chức năng trên bàn phím máy tính) hoàn thành chương trình “Balanset-1A”.

7.2. “Máy đo độ rung”

Before working in the “Vibration meter”, lắp đặt cảm biến rung động trên máy và kết nối chúng với các đầu nối X1 và X2 của bộ giao diện USB. Cảm biến tốc độ vòng quay phải được kết nối với đầu vào X3 của bộ giao diện USB.

Fig. 7.5 USB interface unit

Dán băng phản quang lên bề mặt rô-to để đo tốc độ.

Hình 7.6. Băng phản quang.

Recommendations for the installation and configuration of sensors are given in Annex 1.

Để bắt đầu đo ở chế độ Máy đo độ rung, hãy nhấp vào nút “F5 – Vibration Meter” trong cửa sổ Khởi tạo của chương trình (xem hình 7.1).

Vibration Meter window appears (see. Fig.7.7)

Fig. 7.7. Vibration meter mode. Wave and Spectrum.

Để bắt đầu đo độ rung, hãy nhấp vào nút “F9 – Chạy” (hoặc nhấn phím chức năng F9 on the keyboard).

If Chế độ kích hoạt Tự động is checked – the results of vibration measurements will be periodically displayed on the screen.

Trong trường hợp đo độ rung đồng thời trên kênh thứ nhất và thứ hai, các cửa sổ nằm bên dưới chữ “Plane 1" Và "Plane 2sẽ được lấp đầy.

Vibration measuring in the “Vibration” mode also may be carried out with disconnected phase angle sensor. In the Initial window of the program the value of the total RMS vibration (V1s, V2s) will only be displayed.

Có các thiết lập tiếp theo trong chế độ Đo độ rung

• RMS Thấp, Hz – tần số thấp nhất để tính RMS của rung động tổng thể
• Băng thông – băng thông tần số rung động trong biểu đồ
• Averages – number of average for more measure accuracy

Để hoàn thành công việc ở chế độ “Máy đo độ rung”, hãy nhấp vào nút “F10 – Exit” và quay lại cửa sổ Ban đầu.

Fig. 7.8. Vibration meter mode. Rotation speed Unevenness, 1x vibration wave form.

7.3 Quy trình cân bằng

Before balancing measure vibration in Vibration meter mode (F5 button) to be sure that mainly vibration is 1x vibration.

Fig. 7.10. Vibration meter mode. Checking overall (V1s,V2s) and 1x (V1o,V2o) vibration.

Nếu giá trị rung động tổng thể V1s (V2s) gần bằng biên độ rung động ở tần số quay (1x rung động) V1o (V2o), có thể giả định rằng nguyên nhân chính gây ra rung động là do sự mất cân bằng của rotor. Nếu giá trị rung động tổng thể V1s (V2s) cao hơn nhiều so với thành phần rung động 1x V1o (V2o), nên kiểm tra tình trạng của cơ cấu – tình trạng ổ trục, vị trí lắp đặt trên đế, đảm bảo không có tiếp xúc giữa các bộ phận cố định và rotor trong quá trình quay, v.v.

Bạn cũng nên chú ý đến độ ổn định của các giá trị đo được ở chế độ đo rung động – biên độ và pha của rung động không được thay đổi quá 10-15% trong quá trình đo. Nếu không, có thể giả định rằng cơ cấu đang hoạt động trong vùng gần cộng hưởng. Trong trường hợp này, hãy thay đổi tốc độ quay của rôto, và nếu không thể thực hiện được điều này – hãy thay đổi điều kiện lắp đặt máy trên nền móng (ví dụ, lắp tạm thời trên giá đỡ lò xo).

Để cân bằng rotor phương pháp hệ số ảnh hưởng nên sử dụng phương pháp cân bằng (phương pháp 3 lần chạy).

Trial runs are done to determine the effect of trial mass on vibration change, mass and place (angle) of installation of correction weights.

First determine the original vibration of a mechanism (first start without weight), and then set the trial weight to the first plane and made the second start. Then, remove the trial weight from the first plane, set in a second plane and made the second start.

The program then calculates and indicates on the screen the weight and location (angle) of installation of correction weights.

When balancing in a single plane (static), the second start is not required.

Trial weight is set to an arbitrary location on the rotor where it is convenient, and then the actual radius is entered in the setup program.

(Position Radius is used only for calculating the unbalance amount in grams * mm)

Fig. 7.11. Correction weight mounting.

Khuyến khích!

Trước khi thực hiện cân bằng động, nên đảm bảo độ mất cân bằng tĩnh không quá cao. Đối với rotor trục ngang, rotor có thể được xoay thủ công một góc 90 độ so với vị trí hiện tại. Nếu rotor mất cân bằng tĩnh, nó sẽ được xoay đến vị trí cân bằng. Khi rotor đạt đến vị trí cân bằng, cần lắp đặt trọng lượng cân bằng ở điểm trên cùng, gần giữa chiều dài rotor. Trọng lượng nên được chọn sao cho rotor không bị dịch chuyển ở bất kỳ vị trí nào.

Việc cân bằng trước như vậy sẽ làm giảm lượng rung động khi khởi động lần đầu một rôto mất cân bằng mạnh.

Lắp đặt và gắn cảm biến

V.ibration sensor must be installed on the machine in the selected measuring point and connected to the input X1 of the USB interface unit.

Có hai cấu hình lắp đặt:

• Nam châm
• Threaded studs M4

Optical tacho sensor should be connected to the input X3 of the USB interface unit. Furthermore, for use of this sensor a special reflecting mark should be applied on surface of a rotor.

Detailed requirements on site selection of the sensors and their attachment to the object when balancing are set out in Annex 1.

7.4 Cân bằng mặt phẳng đơn

Hình 7.12. “Cân bằng mặt phẳng đơn”

Lưu trữ cân bằng

Để bắt đầu làm việc trên chương trình trong “Single-Plane balancing” chế độ, nhấp vào “F2-Single-plane” (hoặc nhấn phím F2 trên bàn phím máy tính).

Sau đó nhấp vào “F7 – Balancing” nút, sau đó Single Plane balancing archive window will appear, in which the balancing data will be saved (see Fig. 7.13).

Fig. 7.13 The window for selecting the balancing archive in single plane.

In this window, you need to enter data on the name of the rotor (Rotor name), place of rotor installation (Place), tolerances for vibration and residual imbalance (Tolerance), date of measurement. This data is stored in a database. Also, a folder Arc### is created in, where ### is the number of the archive in which the charts, a report file, etc. will be saved. After the balancing is completed, a report file will be generated that can be edited and printed in the built-in editor.

Sau khi nhập dữ liệu cần thiết, bạn cần nhấp vào “F10-OK”, sau đó là nút “Single-Plane balancingcửa sổ sẽ mở ra (xem Hình 7.13)

Balancing settings (1-plane)

Fig. 7.14. Single plane. Balancing settings

Phía bên trái của cửa sổ này hiển thị dữ liệu đo độ rung và các nút điều khiển đo lường “Run # 0“, “Run # 1“, “RunTrim“.

Ở phía bên phải của cửa sổ này có ba tab:

• Balancing settings
• Charts
• Result

The “Balancing settingsTab ” được sử dụng để nhập cài đặt cân bằng:

1. “Hệ số ảnh hưởng” –
   • “New Rotor” – lựa chọn cân bằng rôto mới, trong đó không có hệ số cân bằng được lưu trữ và cần hai lần chạy để xác định khối lượng và góc lắp đặt của trọng lượng hiệu chỉnh.
   • “Saved coeff.” – lựa chọn cân bằng lại rôto, trong đó có các hệ số cân bằng được lưu và chỉ cần chạy một lần để xác định trọng lượng và góc lắp đặt của trọng lượng hiệu chỉnh.
2. “Khối lượng thử nghiệm” –
   • “Percent” – trọng lượng hiệu chỉnh được tính theo tỷ lệ phần trăm của trọng lượng thử nghiệm.
   • “Gram” – the known mass of the trial weight is entered and the mass of the corrective weight is calculated in grams or in oz for Imperial system.

   Attention!

   Nếu cần thiết phải sử dụng “Saved coeff.” Chế độ cho công việc tiếp theo trong quá trình cân bằng ban đầu, khối lượng của quả cân thử phải được nhập bằng gam hoặc oz, không phải bằng %. Cân được bao gồm trong gói giao hàng.

3. “Phương pháp gắn trọng lượng”
   • “Free position” – có thể lắp đặt các quả nặng ở các vị trí góc tùy ý trên chu vi của rôto.
   • “Fixed position” – Có thể lắp đặt trọng lượng ở các vị trí góc cố định trên rotor, ví dụ, trên cánh quạt hoặc lỗ (ví dụ: 12 lỗ – 30 độ), v.v. Số lượng vị trí cố định phải được nhập vào trường tương ứng. Sau khi cân bằng, chương trình sẽ tự động chia trọng lượng thành hai phần và chỉ ra số vị trí cần thiết để xác định khối lượng thu được.
   • “Circular groove” – dùng để cân bằng đá mài Trong trường hợp này, 3 đối trọng được sử dụng để loại bỏ sự mất cân bằng
     

     Fig. 7.17 Grinding wheel balancing with 3 counterweights

     

     Fig. 7.18 Grinding wheel balancing. Polar graph.

Fig. 7.15. Result tab. Fixed position of correction weight mounting.

Z1 và Z2 – vị trí lắp đặt quả cân hiệu chỉnh, được tính toán từ vị trí Z1 theo hướng quay. Z1 là vị trí lắp đặt quả cân thử.

Fig. 7.16 Fixed positions. Polar diagram.

• “Mass mount radius, mm” – “Mặt phẳng 1” – Bán kính của quả cân thử nghiệm trong mặt phẳng 1. Cần tính toán độ lớn của mất cân bằng ban đầu và mất cân bằng còn lại để xác định mức độ tuân thủ dung sai mất cân bằng còn lại sau khi cân bằng.
• “Leave trial weight in Plane1.” Usually the trial weight is removed during the balancing process. But in some cases it is impossible to remove it, then you need to set a check mark in this to account for the trial weight mass in the calculations.
• “Manual data input” – dùng để nhập thủ công giá trị rung động và pha vào các trường thích hợp ở phía bên trái của cửa sổ và tính toán khối lượng và góc lắp đặt của trọng lượng hiệu chỉnh khi chuyển sang “Results” tab
• Button “Restore session data“. During balancing, the measured data is saved in the session1.ini file. If the measurement process was interrupted due to computer freezing or for other reasons, then by clicking this button you can restore the measurement data and continue balancing from the moment of interruption.
• Mandrel eccentricity elimination (Index balancing) Balancing with additional start to eliminate the influence of the eccentricity of the mandrel (balancing arbor). Mount the rotor alternately at 0° and 180° relative to the. Measure the unbalances in both positions.
• Balancing tolerance Entering or calculating residual imbalance tolerances in g x mm (G-classes)
• Use Polar Graph Use polar graph to display balancing results

1-plane Balancing. New rotor

Như đã lưu ý ở trên, “New Rotor“Việc cân bằng đòi hỏi phải chạy thử hai lần và ít nhất một lần cân chỉnh máy cân bằng.

Run#0 (Initial run)

Sau khi lắp đặt các cảm biến trên rôto cân bằng và nhập các thông số cài đặt, cần bật chế độ quay của rôto và khi đạt tốc độ làm việc, hãy nhấn nút “Run#0” để bắt đầu đo lường. Nút “ChartsTab "" sẽ mở ra ở bảng bên phải, nơi dạng sóng và phổ rung động sẽ được hiển thị. Ở phần dưới cùng của tab, một tệp lịch sử được lưu trữ, trong đó kết quả của tất cả các lần bắt đầu với một mốc thời gian được lưu lại. Trên ổ đĩa, tệp này được lưu trong thư mục lưu trữ với tên memo.txt.

Fig. 7.19. Balancing in one plane. Initial run (Run#0). Charts Tab

After measurement process finished, in the Run#0 section in the left panel the results of measuring appears – the rotor speed (RPM), RMS (Vo1) and phase (F1) of 1x vibration.

The “F5-Back to Run#0” (hoặc phím chức năng F5) được sử dụng để quay lại phần Run#0 và nếu cần, lặp lại phép đo các thông số rung động.

Run#1 (Trial mass Plane 1)

Trước khi bắt đầu đo các thông số rung động trong phần “Run#1 (Trial mass Plane 1), một trọng lượng thử nghiệm nên được lắp đặt theo “Trial weight mass" cánh đồng.

The goal of installing a trial weight is to evaluate how the vibration of the rotor changes when a known weight is installed at a known place (angle). Trial weight must changes the vibration amplitude by either 30% lower or higher of initial amplitude or change phase by 30 degrees or more of initial phase.

Nếu cần thiết phải sử dụng “Saved coeff.”cân bằng cho công việc tiếp theo, vị trí (góc) lắp đặt quả cân thử phải giống với vị trí (góc) của dấu phản quang.

Bật lại vòng quay của rotor máy cân bằng và đảm bảo tần số quay ổn định. Sau đó nhấp vào “F7-Run#1” button (or press the F7 key on the computer keyboard).

Sau khi đo trong các cửa sổ tương ứng của “Run#1 (Trial mass Plane 1)” phần, kết quả đo tốc độ rôto (RPM), cũng như giá trị thành phần RMS (Vо1) và pha (F1) của dao động 1x xuất hiện.

At the same time, the “Result” tab mở ra ở phía bên phải của cửa sổ.

This tab displays the results of calculating the mass and angle of corrective weight, which must be installed on the rotor to compensate imbalance.

Hơn nữa, trong trường hợp sử dụng hệ tọa độ cực, màn hình sẽ hiển thị giá trị khối lượng (M1) và góc lắp đặt (f1) của quả cân hiệu chỉnh.

Trong trường hợp của “Fixed positions”số lượng các vị trí (Zi, Zj) và khối lượng thử nghiệm đã tách sẽ được hiển thị.

Fig. 7.20. Balancing in one plane. Run#1 and balancing result.

If Polar graph is checked polar diagram will be shown.

Fig. 7.21. The result of balancing. Polar graph.

Fig. 7.22. The result of balancing. Weight splitted (fixed positions)

Ngoài ra nếu “Polar graph” đã được chọn, đồ thị cực sẽ được hiển thị.

Fig. 7.23. Weight splitted on fixed positions. Polar graph

Sau khi lắp trọng lượng hiệu chỉnh vào rôto cân bằng trong cửa sổ vận hành, cần thực hiện RunC (cắt) và đánh giá hiệu quả của quá trình cân bằng đã thực hiện.

RunC (Check balance quality)

Để thực hiện phép đo độ rung trong “RunC (Check balance quality)”, nhấp vào “F7 – RunTrim” (hoặc nhấn phím F7 trên bàn phím).

Sau khi hoàn tất thành công quá trình đo lường, trong “RunC (Check balance quality)” phần ở bảng bên trái, kết quả đo tốc độ rôto (RPM) xuất hiện, cũng như giá trị của thành phần RMS (Vo1) và pha (F1) của độ rung 1x.

In the “Result” tab, the results of calculating the mass and installation angle of the additional corrective weight are displayed.

Fig. 7.24. Balancing in one plane. Performing a RunTrim. Result Tab

This weight can be added to the correction weight that is already mounted on the rotor to compensate for the residual imbalance. In addition, the residual rotor unbalance achieved after balancing is displayed in the lower part of this window.

In the case when the amount of residual vibration and / or residual unbalance of the balanced rotor meets the tolerance requirements established in the technical documentation, the balancing process can be completed.

Otherwise, the balancing process may continue. This allows the method of successive approximations to correct possible errors that may occur during the installation (removal) of the corrective weight on a balanced rotor.

Khi tiếp tục quá trình cân bằng trên rôto cân bằng, cần phải lắp (tháo) thêm khối lượng hiệu chỉnh, các thông số của khối lượng hiệu chỉnh này được chỉ ra trong phần “Correction masses and angles“.

Influence coefficients (1-plane)

The “F4-Inf.Coeff” button in the “Result” Tab này được sử dụng để xem và lưu trữ trong bộ nhớ máy tính các hệ số cân bằng rôto (Hệ số ảnh hưởng) được tính toán từ kết quả của các lần hiệu chuẩn.

Khi nhấn vào, “Influence coefficients (single plane)Cửa sổ "" xuất hiện trên màn hình máy tính, trong đó hiển thị các hệ số cân bằng được tính toán từ kết quả của các lần hiệu chuẩn (thử nghiệm). Nếu trong quá trình cân bằng tiếp theo của máy này, cần sử dụng ""Saved coeff.” Mode, các hệ số này phải được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính.

Để thực hiện việc này, hãy nhấp vào “F9 – Save” và đi đến trang thứ hai của “Hệ số ảnh hưởng. Lưu trữ. Mặt phẳng đơn.“

Fig. 7.25. Balancing coefficients in the 1st plane

Sau đó, bạn cần nhập tên máy này vào ô “Rotor” cột và nhấp vào “F2-Save” để lưu dữ liệu đã chỉ định vào máy tính.

Sau đó, bạn có thể quay lại cửa sổ trước đó bằng cách nhấn vào “F10-Exit” (hoặc phím chức năng F10 trên bàn phím máy tính).

Hình 7.26. “Hệ số ảnh hưởng. Lưu trữ. Mặt phẳng đơn.”

Balancing report

Sau khi cân bằng tất cả dữ liệu đã lưu và tạo báo cáo Cân bằng. Bạn có thể xem và chỉnh sửa báo cáo trong trình soạn thảo tích hợp. Trong cửa sổ “Cân bằng kho lưu trữ trên một mặt phẳng” (Hình 7.9) nhấn nút “F9 -Report” để truy cập vào trình chỉnh sửa báo cáo cân bằng.

Hình 7.27. Báo cáo cân bằng.

Quy trình cân bằng hệ số đã lưu với các hệ số ảnh hưởng đã lưu trong 1 mặt phẳng

Thiết lập hệ thống đo lường (nhập dữ liệu ban đầu)

Saved coeff. balancing can be performed on a machine for which balancing coefficients have already been determined and entered into the computer memory.

Input of the initial data for Saved coeff. balancing (như trong trường hợp chính(“New rotor“) cân bằng) bắt đầu trong “Single plane balancing. Balancing settings.“.

In this case, in the “Influence coefficients” section, select the “Saved coeff” mục. Trong trường hợp này, trang thứ hai của “Influence coeff. archive. Single plane.”, nơi lưu trữ kho lưu trữ các hệ số cân bằng đã lưu.

Fig. 7.28. Balancing with saved influence coefficients in 1 plane

Di chuyển qua bảng lưu trữ này bằng các nút điều khiển “►” hoặc “◄”, bạn có thể chọn bản ghi mong muốn với hệ số cân bằng của máy mà chúng ta quan tâm. Sau đó, để sử dụng dữ liệu này trong các phép đo hiện tại, hãy nhấn nút “F2 – Select” button.

Sau đó, nội dung của tất cả các cửa sổ khác của “Single plane balancing. Balancing settings.” được điền tự động.

After completing the input of the initial data, you can begin to measure.

Các phép đo trong quá trình cân bằng với các hệ số ảnh hưởng đã lưu

Balancing with saved influence coefficients requires only one initial run and at least one test run of the balancing machine.

Để thực hiện phép đo các thông số rung động trong “Run#0 (Initial, no trial mass)phần ”, nhấn “F7 – Run#0” (hoặc nhấn phím F7 trên bàn phím máy tính).

Fig. 7.29. Balancing with saved influence coefficients in one plane. Results after one run.

Trong các trường tương ứng của “Run#0” phần, kết quả đo tốc độ rôto (RPM), giá trị thành phần RMS (Vо1) và pha (F1) của dao động 1x xuất hiện.

At the same time, the “Result” tab displays the results of calculating the mass and angle of the corrective weight, which must be installed on the rotor to compensate imbalance.

Hơn nữa, trong trường hợp sử dụng hệ tọa độ cực, màn hình sẽ hiển thị giá trị khối lượng và góc lắp đặt của quả cân hiệu chỉnh.

In the case of splitting of the corrective weight on the fixed positions, the numbers of the positions of the balancing rotor and the mass of weight that need to be installed on them are displayed.

Further, the balancing process is carried out in accordance with the recommendations set out in section 7.4.2. for primary balancing.

Mandrel eccentricity elimination (Index balancing)

If during balancing the rotor is installed in a cylindrical mandrel, then the eccentricity of the mandrel may introduce an additional error. To eliminate this error, the rotor should be deployed in the mandrel 180 degrees and carry out an additional start. This is called index balancing.

To carry out index balancing, a special option is provided in the Balanset-1A program. When checked Mandrel eccentricity elimination an additional RunEcc section appears in the balancing window.

Fig. 7.30. The working window for Index balancing.

After running Run # 1 (Trial mass Plane 1), a window will appear

Fig. 7.31 Index balancing attention window.

Sau khi lắp rotor xoay 180°, cần hoàn tất lệnh Run Ecc. Chương trình sẽ tự động tính toán độ mất cân bằng rotor thực tế mà không ảnh hưởng đến độ lệch tâm của trục.

7.5 Cân bằng hai mặt phẳng

Before starting work in the Two plane balancing mode, it is necessary to install vibration sensors on the machine body at the selected measurement points and connect them to the inputs X1 and X2 of the measuring unit, respectively.

An optical phase angle sensor must be connected to input X3 of the measuring unit. In addition, to use this sensor, a reflective tape must be glued onto the accessible rotor surface of the balancing machine.

Detailed requirements for choosing the installation location of sensors and their mounting at the facility during balancing are set out in Appendix 1.

Công việc trên chương trình trong “Two plane balancing” mode starts from the Main window of the programs.

Click on the “F3-Two plane” button (or press the F3 key on the computer keyboard).

Tiếp theo, nhấp vào nút “F7 – Cân bằng”, sau đó một cửa sổ làm việc sẽ xuất hiện trên màn hình máy tính (xem Hình 7.13), lựa chọn kho lưu trữ để lưu dữ liệu khi cân bằng trên hai mặt phẳng.

Fig. 7.32 Two plane balancing archive window.

Trong cửa sổ này, bạn cần nhập dữ liệu của rôto cân bằng. Sau khi nhấn nút “F10-OK”, một cửa sổ cân bằng sẽ xuất hiện.

Balancing settings (2-plane)

Fig. 7.33. Balancing in two planes window.

Phía bên phải của cửa sổ là “Balancing settings” tab để nhập cài đặt trước khi cân bằng.

• Influence coefficients – Cân bằng rotor mới hoặc cân bằng bằng hệ số ảnh hưởng đã lưu trữ (hệ số cân bằng)
• Mandrel eccentricity elimination – Cân bằng với khởi động bổ sung để loại bỏ ảnh hưởng của độ lệch tâm của trục
• Weight Attachment Method – Lắp đặt các quả cân hiệu chỉnh ở vị trí tùy ý trên chu vi của rôto hoặc ở vị trí cố định. Tính toán khoan khi tháo khối lượng.
  • “Free position” – có thể lắp đặt các quả nặng ở các vị trí góc tùy ý trên chu vi của rôto.
  • “Fixed position” – Có thể lắp đặt trọng lượng ở các vị trí góc cố định trên rotor, ví dụ, trên cánh quạt hoặc lỗ (ví dụ: 12 lỗ – 30 độ), v.v. Số lượng vị trí cố định phải được nhập vào trường tương ứng. Sau khi cân bằng, chương trình sẽ tự động chia trọng lượng thành hai phần và chỉ ra số vị trí cần thiết để xác định khối lượng thu được.
• Trial weight mass – Trọng lượng thử nghiệm
• Leave trial weight in Plane1 / Plane2 – Bỏ hoặc giữ lại quả cân thử khi cân bằng.
• Mass mount radius, mm – Bán kính của quả cân thử và quả cân hiệu chỉnh
• Balancing tolerance – Nhập hoặc tính toán dung sai mất cân bằng còn lại theo g-mm
• Use Polar Graph – Sử dụng đồ thị cực để hiển thị kết quả cân bằng
• Manual data input – Nhập dữ liệu thủ công để tính toán trọng lượng cân bằng
• Restore last session data – Khôi phục dữ liệu đo lường của phiên trước trong trường hợp không thể tiếp tục cân bằng.

2 planes balancing. New rotor

Thiết lập hệ thống đo lường (nhập dữ liệu ban đầu)

Input of the initial data for the New rotor balancing trong “Cân bằng hai mặt phẳng. Cài đặt“.

In this case, in the “Influence coefficients” section, select the “New rotor” item.

Further, in the section “Trial weight mass“, you must select the unit of measurement of the mass of the trial weight – “Gram” or “Percent“.

Khi chọn đơn vị đo lường “Percent“, tất cả các tính toán tiếp theo về khối lượng của trọng lượng hiệu chỉnh sẽ được thực hiện dưới dạng phần trăm so với khối lượng của trọng lượng thử nghiệm.

Khi chọn “Gram” đơn vị đo lường, tất cả các phép tính tiếp theo về khối lượng của quả cân hiệu chỉnh sẽ được thực hiện bằng gam. Sau đó, nhập vào các cửa sổ nằm bên phải dòng chữ “Gram” the mass of trial weights that will be installed on the rotor.

Calculation of tolerance for residual imbalance (Balancing tolerance)

Dung sai mất cân bằng dư (Dung sai cân bằng) có thể được tính toán theo quy trình được mô tả trong ISO 1940 về Độ rung. Yêu cầu chất lượng cân bằng cho rôto ở trạng thái không đổi (cứng). Phần 1. Đặc điểm kỹ thuật và kiểm tra dung sai cân bằng.

Fig. 7.34. Balancing tolerance calculation window

Initial run (Run#0)

Khi cân bằng trên hai mặt phẳng trong “New rotor” chế độ cân bằng đòi hỏi ba lần hiệu chuẩn và ít nhất một lần chạy thử máy cân bằng.

Đo độ rung khi khởi động máy lần đầu được thực hiện trong “Two plane balance” cửa sổ làm việc trong “Run#0” section.

Hình 7.35. Kết quả đo khi cân bằng trên hai mặt phẳng sau lần chạy đầu tiên.

To measure vibration parameters in the Run#0 phần, nhấp vào “F7 – Run#0” (hoặc nhấn phím F7 trên bàn phím máy tính)

Kết quả đo tốc độ rôto (RPM), giá trị RMS (VО1, VО2) và pha (F1, F2) của dao động 1x xuất hiện trong các cửa sổ tương ứng của Run#0 section.

Run#1.Trial mass in Plane1

Before starting to measure vibration parameters in the “Run#1.Trial mass in Plane1” section, you should stop the rotation of the rotor of the balancing machine and install a trial weight on it, the mass selected in the “Trial weight mass” section.

After this, it is necessary to turn on the rotation of the rotor of the balancing machine again and make sure that it has entered the operating mode.

To measure vibration parameters in the “Run # 1.Trial mass in Plane1”, nhấp vào “F7 – Run#1” button (or press the F7 key on the computer keyboard).

Sau khi hoàn tất quá trình đo lường, bạn sẽ được đưa trở lại tab kết quả đo lường.

In this case, in the corresponding windows of the “Run#1. Trial mass in Plane1” section, the results of measuring the rotor speed (RPM), as well as the value of the components of the RMS (Vо1, Vо2) and phases (F1, F2) of 1x vibration.

“Chạy # 2. Khối lượng thử nghiệm trong Plane2”

Before starting to measure vibration parameters in the section “Run # 2.Trial mass in Plane2“, you must perform the following steps:

• dừng quay của rotor máy cân bằng;
• tháo bỏ quả nặng thử nghiệm được lắp trên mặt phẳng 1;
• lắp một quả cân thử nghiệm vào mặt phẳng 2, khối lượng được chọn trong phần “Trial weight mass“.

After this, turn on the rotation of the rotor of the balancing machine and make sure that it has entered the operating speed.

Để bắt đầu đo độ rung động trong “Run # 2.Trial mass in Plane2”, nhấp vào “F7 – Run # 2” (hoặc nhấn phím F7 trên bàn phím máy tính). Sau đó, nút “ResultTab mở ra.

In the case of using the Weight Attachment Method” – “Free positions, màn hình hiển thị các giá trị khối lượng (M1, M2) và góc lắp đặt (f1, f2) của trọng lượng hiệu chỉnh.

Fig. 7.36. Results of calculation of corrective weights – free position

Hình 7.37. Kết quả tính toán trọng số hiệu chỉnh – vị trí tự do. Sơ đồ cực

In the case of using the Weight Attachment Method” – “Fixed positions

Hình 7.38. Kết quả tính toán trọng số hiệu chỉnh – vị trí cố định.

Hình 7.39. Kết quả tính toán trọng số hiệu chỉnh – vị trí cố định. Biểu đồ cực.

Trong trường hợp sử dụng Phương pháp Gắn Trọng lượng” – “Circular groove“

Hình 7.40. Kết quả tính toán trọng lượng hiệu chỉnh – Rãnh tròn.

RunC (Trim run)

After installing the correction weight on the balancing rotor it is necessary to carry out a RunC (trim) and evaluate the effectiveness of the performed balancing.

Để đo các thông số rung động trong phần RunTrim (Kiểm tra chất lượng cân bằng), hãy nhấp vào “F7 – RunTrim” button (or press the F7 key on the computer keyboard).

The results of measuring the rotor rotation frequency (RPM), as well as the value of the RMS component (Vо1) and phase (F1) of 1x vibration will be shown.

The “Result” xuất hiện ở bên phải cửa sổ làm việc với bảng kết quả đo lường, hiển thị kết quả tính toán các thông số của trọng số hiệu chỉnh bổ sung.

These weights can be added to corrective weights that are already installed on the rotor to compensate for residual imbalance.

In addition, the residual rotor unbalance achieved after balancing is displayed in the lower part of this window.

Trong trường hợp giá trị rung động dư và/hoặc mất cân bằng dư của rôto cân bằng đáp ứng các yêu cầu về dung sai được thiết lập trong tài liệu kỹ thuật, quá trình cân bằng có thể được hoàn tất.

Otherwise, the balancing process may continue. This allows the method of successive approximations to correct possible errors that may occur during the installation (removal) of the corrective weight on a balanced rotor.

When continuing the balancing process on the balancing rotor, it is necessary to install (remove) additional corrective mass, the parameters of which are indicated in the “Result” window.

In the “Result” window there are two control buttons can be used – “F4-Inf.Coeff“, “F5 – Change correction planes“.

Influence coefficients (2 planes)

The “F4-Inf.Coeff” (hoặc phím chức năng F4 trên bàn phím máy tính) được sử dụng để xem và lưu hệ số cân bằng rôto trong bộ nhớ máy tính, được tính toán từ kết quả của hai lần hiệu chuẩn.

Khi nhấn vào, “Influence coefficients (two planes)Cửa sổ làm việc sẽ xuất hiện trên màn hình máy tính, trong đó hiển thị các hệ số cân bằng được tính toán dựa trên kết quả của ba lần hiệu chuẩn đầu tiên.

Fig. 7.41. Working window with balancing coefficients in 2 planes.

Trong tương lai, khi cân bằng loại máy này, người ta cho rằng cần phải sử dụng “Saved coeff.” chế độ và hệ số cân bằng được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính.

To save coefficients, click the “F9 – Save” button and go to the “Influence coefficients archive (2planes)” windows (see Fig. 7.42)

Fig. 7.42. The second page of the working window with balancing coefficients in 2 planes.

Change correction planes

The “F5 – Change correction planesNút ” được sử dụng khi cần thay đổi vị trí của các mặt phẳng hiệu chỉnh, khi cần tính toán lại khối lượng và góc lắp đặt trọng lượng hiệu chỉnh.

This mode is primarily useful when balancing rotors of complex shape (for example, crankshafts).

Khi nhấn nút này, cửa sổ làm việc “Recalculation of correction weights mass and angle to other correction planes” được hiển thị trên màn hình máy tính.

In this working window, you should select one of the 4 possible options by clicking corresponding picture.

Các mặt phẳng hiệu chỉnh ban đầu (Н1 và Н2) được đánh dấu màu xanh lá cây và các mặt phẳng mới (K1 và K2), mà nó tính toán, được đánh dấu màu đỏ.

Sau đó, trong “Calculation data”, nhập dữ liệu được yêu cầu, bao gồm:

• khoảng cách giữa các mặt phẳng hiệu chỉnh tương ứng (a, b, c);
• giá trị mới của bán kính lắp đặt trọng lượng hiệu chỉnh trên rôto (R1 ', R2').

After entering the data, you must press the button “F9-calculate“

Kết quả tính toán (khối lượng M1, M2 và góc lắp đặt của trọng lượng hiệu chỉnh f1, f2) được hiển thị trong phần tương ứng của cửa sổ làm việc này.

Hình 7.43 Thay đổi mặt phẳng hiệu chỉnh. Tính toán lại khối lượng hiệu chỉnh và góc sang các mặt phẳng hiệu chỉnh khác.

Lưu hệ số cân bằng trong 2 mặt phẳng

Saved coeff. balancing can be performed on a machine for which balancing coefficients have already been determined and saved in the computer memory.

Việc nhập dữ liệu ban đầu để cân bằng lại bắt đầu trong “Cân bằng hai mặt phẳng. Cài đặt cân bằng“.

In this case, in the “Influence coefficients” section, select the “Saved coeff.” Mục. Trong trường hợp này, cửa sổ “Influence coefficients archive (2planes)” sẽ xuất hiện, trong đó lưu trữ các hệ số cân bằng đã xác định trước đó.

Di chuyển qua bảng lưu trữ này bằng các nút điều khiển “►” hoặc “◄”, bạn có thể chọn bản ghi mong muốn với hệ số cân bằng của máy mà chúng ta quan tâm. Sau đó, để sử dụng dữ liệu này trong các phép đo hiện tại, hãy nhấn nút “F2 – OK” và quay lại cửa sổ làm việc trước đó.

Fig. 7.44. The second page of the working window with balancing coefficients in 2 planes.

Sau đó, nội dung của tất cả các cửa sổ khác của “Cân bằng trong 2 pl. Dữ liệu nguồn” được điền tự động.

Saved coeff. Balancing

“Saved coeff.”việc cân bằng chỉ cần một lần khởi động điều chỉnh và ít nhất một lần khởi động thử máy cân bằng.

Vibration measurement at the tuning start (Run # 0) của máy được thực hiện trong “Balancing in 2 planes” cửa sổ làm việc với một bảng kết quả cân bằng trong Run # 0 section.

To measure vibration parameters in the Run # 0 phần, nhấp vào “F7 – Run#0” button (or press the F7 key on the computer keyboard).

The results of measuring the rotor speed (RPM), as well as the value of the components of the RMS (VО1, VО2) and phases (F1, F2) of the 1x vibration appear in the corresponding fields of the Run # 0 section.

At the same time, the “ResultTab mở ra, hiển thị kết quả tính toán các thông số của trọng lượng hiệu chỉnh phải được lắp trên rôto để bù cho sự mất cân bằng của rôto.

Hơn nữa, trong trường hợp sử dụng hệ tọa độ cực, màn hình sẽ hiển thị giá trị khối lượng và góc lắp đặt của quả cân hiệu chỉnh.

In the case of decomposition of corrective weights on the blades, the numbers of the blades of the balancing rotor and the mass of weight that need to be installed on them are displayed.

Further, the balancing process is carried out in accordance with the recommendations set out in section 7.6.1.2. for primary balancing.

Loại bỏ độ lệch tâm của trục (Cân bằng chỉ số) – Hai mặt phẳng

If during balancing the rotor is installed in a cylindrical mandrel, then the eccentricity of the mandrel may introduce an additional error. To eliminate this error, the rotor should be deployed in the mandrel 180 degrees and carry out an additional start. This is called index balancing.

To carry out index balancing, a special option is provided in the Balanset-1A program. When checked Mandrel eccentricity elimination an additional RunEcc section appears in the balancing window.

Fig. 7.45. The working window for Index balancing.

After running Run # 2 (Trial mass Plane 2), a window will appear

Fig. 7.46. Attention windows

Sau khi lắp rotor xoay 180°, cần hoàn tất lệnh Run Ecc. Chương trình sẽ tự động tính toán độ mất cân bằng rotor thực tế mà không ảnh hưởng đến độ lệch tâm của trục.

7.6 Chế độ biểu đồ

Làm việc ở chế độ “Biểu đồ” bắt đầu từ cửa sổ Khởi tạo (xem Hình 7.1) bằng cách nhấn “F8 – Biểu đồ”. Sau đó mở ra cửa sổ “Đo độ rung trên hai kênh. Biểu đồ” (xem Hình 7.19).

Hình 7.47. Cửa sổ vận hành “Đo độ rung trên hai kênh. Biểu đồ”.

While working in this mode it is possible to plot four versions of vibration chart.

The first version allows to get a timeline function of the overall vibration (of vibration velocity) on the first and second measuring channels.

The second version allows you to get graphs of vibration (of vibration velocity), which occurs on rotation frequency and its higher harmonical components.

These graphs are obtained as a result of the synchronous filtering of the overall vibration time function.

The third version provides vibration charts with the results of the harmonical analysis.

The fourth version allows to get a vibration chart with the results of the spectrum analysis.

Biểu đồ rung động tổng thể

To plot a overall vibration chart in the operating window “Measurement of vibration on two channels. Charts”cần phải chọn chế độ hoạt động”overall vibration” by clicking the appropriate button. Then set the measurement of vibration in the box “Duration, in seconds,” by clicking on the button «▼» and select from the drop-down list the desired duration of the measurement process, which may be equal to 1, 5, 10, 15 or 20 seconds;

Khi đã sẵn sàng, hãy nhấn (nhấp) vào “F9- Nút “Đo” sau đó quá trình đo độ rung sẽ bắt đầu đồng thời trên hai kênh.

After completion of the measurement process in the operating window appear charts of time function of the overall vibration of the first (red) and the second (green) channels (see. Fig. 7.47).

On these charts time is plotted on X-axis and the amplitude of the vibration velocity (mm/sec) is plotted on Y-axis.

Hình 7.48. Cửa sổ hoạt động cho đầu ra của hàm thời gian của biểu đồ rung động tổng thể

There are also marks (blue-colored) in these graphs connecting charts of overall vibration with the rotation frequency of the rotor. In addition, each mark indicates beginning (end) of the next revolution of the rotor.

In need of the scale change of the chart on X-axis the slider, pointed by an arrow on fig. 7.20, can be used.

Biểu đồ rung động 1x

To plot a 1x vibration chart in the operating window “Measurement of vibration on two channels. Charts”cần phải chọn chế độ hoạt động”1x vibration” bằng cách nhấp vào nút thích hợp.

Sau đó xuất hiện cửa sổ hoạt động “rung 1x”.

Nhấn (nhấp) vào “F9- Nút “Đo” sau đó quá trình đo độ rung sẽ bắt đầu đồng thời trên hai kênh.

Hình 7.49. Cửa sổ hoạt động để xuất biểu đồ rung động 1x.

After completion of the measurement process and mathematical calculation of results (synchronous filtering of the time function of the overall vibration) on display in the main window on a period equal to one revolution of the rotor appear charts of the 1x vibration on two channels.

In this case, a chart for the first channel is depicted in red and for the second channel in green. On these charts angle of the rotor revolution is plotted (from mark to mark) on X-axis and the amplitude of the vibration velocity (mm/sec) is plotted on Y-axis.

Ngoài ra, ở phần trên của cửa sổ làm việc (bên phải nút “F9 – Đo lường“) các giá trị số của phép đo độ rung của cả hai kênh, tương tự như những giá trị chúng ta nhận được trong “Vibration meter” mode, are displayed.

In particular: RMS value of the overall vibration (V1s, V2s), the magnitude of RMS (V1o, V2o) and phase (Fi, Fj) of the 1x vibration and rotor speed (Nrev).

Biểu đồ rung động với kết quả phân tích sóng hài

Để vẽ biểu đồ với kết quả phân tích hài hòa trong cửa sổ vận hành “Measurement of vibration on two channels. Charts”cần phải chọn chế độ hoạt động”Harmonical analysis” bằng cách nhấp vào nút thích hợp.

Sau đó, một cửa sổ hoạt động sẽ xuất hiện để đồng thời xuất ra biểu đồ chức năng tạm thời và phổ các khía cạnh điều hòa rung động có chu kỳ bằng hoặc nhiều lần tần số quay của rôto.

Hình 7.50. Cửa sổ hoạt động của sóng hài dao động 1x.

Khi đã sẵn sàng, hãy nhấn (nhấp) vào “F9- Nút “Đo” sau đó quá trình đo độ rung sẽ bắt đầu đồng thời trên hai kênh.

Sau khi hoàn tất quá trình đo lường, biểu đồ hàm thời gian (biểu đồ trên) và sóng hài của dao động 1x (biểu đồ dưới) sẽ xuất hiện trong cửa sổ vận hành.

The number of harmonic components is plotted on X-axis and RMS of the vibration velocity (mm/sec) is plotted on Y-axis.

Biểu đồ miền thời gian và phổ rung động

Để vẽ biểu đồ quang phổ, hãy sử dụng “F5-Phổ” tab:

Sau đó xuất hiện một cửa sổ hoạt động để xuất đồng thời biểu đồ sóng và quang phổ rung động.

Hình 7.51. Cửa sổ vận hành để xuất ra phổ rung động.

Khi đã sẵn sàng, hãy nhấn (nhấp) vào “F9- Nút “Đo” sau đó quá trình đo độ rung sẽ bắt đầu đồng thời trên hai kênh.

Sau khi hoàn tất quá trình đo lường, biểu đồ hàm thời gian (biểu đồ trên) và phổ rung động (biểu đồ dưới) sẽ xuất hiện trong cửa sổ vận hành.

The vibration frequency is plotted on X-axis and RMS of the vibration velocity (mm/sec) is plotted on Y-axis.

In this case, a chart for the first channel is depicted in red and for the second channel in green.

8. Hướng dẫn chung về vận hành và bảo trì thiết bị

8.1 Tiêu chí cân bằng chất lượng (Tiêu chuẩn ISO 2372)

Chất lượng cân bằng có thể được đánh giá bằng cách sử dụng các mức độ rung được thiết lập theo tiêu chuẩn ISO 2372. Bảng dưới đây thể hiện các mức độ rung chấp nhận được cho các loại máy khác nhau:

Lưu ý: Các giá trị này chỉ mang tính hướng dẫn để đánh giá chất lượng cân bằng. Luôn tham khảo thông số kỹ thuật cụ thể của nhà sản xuất thiết bị và các tiêu chuẩn áp dụng cho ứng dụng của bạn.

8.2 Yêu cầu bảo trì

PHỤ LỤC 1. CÂN BẰNG ROTOR

Rotor là một vật thể quay quanh một trục nhất định và được giữ bởi các bề mặt chịu lực của nó trong các giá đỡ. Các bề mặt chịu lực của rotor truyền trọng lượng đến các giá đỡ thông qua các ổ trục lăn hoặc trượt. Khi sử dụng thuật ngữ "bề mặt chịu lực", chúng tôi chỉ đơn giản đề cập đến ổ trục* hoặc các bề mặt thay thế ổ trục.

*Tâm trục (Zapfen trong tiếng Đức có nghĩa là “tâm trục”, “chốt”) – là một phần của trục hoặc trục được mang bởi giá đỡ (hộp ổ trục).

fig.1 Rotor and centrifugal forces.

In a perfectly balanced rotor, its mass is distributed symmetrically regarding the axis of the rotation. This means that any element of the rotor can correspond to another element located symmetrically in a relation to the axis of the rotation. During rotation, each rotor element acts upon by a centrifugal force directed in the radial direction (perpendicular to the axis of the rotor rotation). In a balanced rotor, the centrifugal force influencing any element of the rotor is balanced by the centrifugal force that influences the symmetrical element. For example, elements 1 and 2 (shown in fig.1 and colored in green) are influenced by centrifugal forces F1 and F2: equal in value and absolutely opposite in directions. This is true for all symmetrical elements of the rotor and thus the total centrifugal force influencing the rotor is equal to 0 the rotor is balanced. But if the symmetry of the rotor is broken (in Figure 1, the asymmetric element is marked in red), then the unbalanced centrifugal force F3 begins to act on the rotor.

Khi quay, lực này thay đổi hướng cùng với chuyển động quay của rô-to. Tải trọng động do lực này tạo ra được truyền đến các ổ trục, khiến chúng bị mài mòn nhanh hơn. Ngoài ra, dưới tác động của lực biến thiên này, các giá đỡ và nền tảng cố định rô-to bị biến dạng theo chu kỳ, tạo ra rung động. Để loại bỏ sự mất cân bằng của rô-to và rung động đi kèm, cần phải đặt các khối cân bằng để khôi phục tính đối xứng của rô-to.

Rotor balancing is an operation to eliminate imbalance by adding balancing masses.

The task of balancing is to find the value and places (angle) of the installation of one or more balancing masses.

Các loại rotor và sự mất cân bằng

Considering the strength of the rotor material and the magnitude of the centrifugal forces influencing it, the rotors can be divided into two types: rigid and flexible.

Roto cứng trong điều kiện vận hành dưới tác động của lực ly tâm có thể bị biến dạng nhẹ nhưng do đó có thể bỏ qua ảnh hưởng của biến dạng này trong các phép tính.

Deformation of flexible rotors on the other hand should never be neglected. The deformation of flexible rotors complicates the solution for the balancing problem and requires the use of some other mathematical models in comparison with the task of balancing rigid rotors. It is important to mention that the same rotor at low speeds of rotation can behave like rigid one and at high speeds it will behave like flexible one. Further on we will consider the balancing of rigid rotors only.

Tùy thuộc vào sự phân bố khối lượng mất cân bằng dọc theo chiều dài rotor, có thể phân biệt hai loại mất cân bằng - tĩnh và động. Điều này cũng áp dụng cho cân bằng rotor tĩnh và rotor động.

The static imbalance of the rotor occurs without the rotation of the rotor. In other words, it is quiescent when the rotor is under the influence of gravity and in addition it turns the “heavy point” down. An example of a rotor with the static imbalance is presented in Fig.2

Fig.2

The dynamic imbalance occurs only when the rotor spins.

An example of a rotor with the dynamic imbalance is presented in Fig.3.

Fig.3. Dynamic imbalance of rotor – couple of the centrifugal forces

Trong trường hợp này, các khối lượng bằng nhau không cân bằng M1 và M2 nằm ở các bề mặt khác nhau - ở các vị trí khác nhau dọc theo chiều dài của rôto. Ở vị trí tĩnh, tức là khi rôto không quay, rôto chỉ có thể chịu ảnh hưởng của trọng lực và do đó các khối lượng sẽ cân bằng với nhau. Trong động lực học, khi rôto quay, các khối lượng M1 và M2 bắt đầu chịu ảnh hưởng của lực ly tâm FЎ1 và FЎ2. Các lực này có giá trị bằng nhau và ngược chiều. Tuy nhiên, vì chúng nằm ở các vị trí khác nhau dọc theo chiều dài của trục và không nằm trên cùng một đường thẳng, nên các lực này không bù trừ cho nhau. Các lực của FЎ1 và FЎ2 tạo ra một mômen tác dụng lên rôto. Đó là lý do tại sao sự mất cân bằng này có một tên gọi khác là "tức thời". Theo đó, các lực ly tâm không được bù trừ tác động lên các giá đỡ ổ trục, có thể vượt quá đáng kể các lực mà chúng ta dựa vào và cũng làm giảm tuổi thọ của ổ trục.

Since this type of imbalance occurs only in dynamics during the rotor spinning, thus it is called dynamic. It can not be eliminated in the static balancing (or so called “on the knives”) or in any other similar ways. To eliminate the dynamic imbalance, it is necessary to set two compensating weights that will create a moment equal in value and opposite in direction to the moment arising from the masses of M1 and M2. Compensating masses do not necessarily have to be installed opposite to the masses M1 and M2 and be equal to them in value. The most important thing is that they create a moment that fully compensates right at the moment of imbalance.

Nhìn chung, khối lượng M1 và M2 có thể không bằng nhau, do đó sẽ có sự kết hợp của mất cân bằng tĩnh và động. Về mặt lý thuyết, đã được chứng minh rằng để một rôto cứng loại bỏ sự mất cân bằng của nó, cần và đủ để lắp hai trọng lượng cách nhau dọc theo chiều dài của rôto. Các trọng lượng này sẽ bù cho cả mô men do mất cân bằng động và lực ly tâm do sự không đối xứng của khối lượng so với trục rôto (mất cân bằng tĩnh). Như thường lệ, mất cân bằng động là điển hình đối với các rôto dài, chẳng hạn như trục, và mất cân bằng tĩnh - đối với rôto hẹp. Tuy nhiên, nếu rôto hẹp được lắp lệch so với trục, hoặc tệ hơn, bị biến dạng (cái gọi là "lắc lư bánh xe"), trong trường hợp này sẽ khó loại bỏ mất cân bằng động (xem Hình 4), do thực tế là khó đặt trọng lượng hiệu chỉnh, tạo ra mô men bù chính xác.

Fig.4 Dynamic balancing of the wobbling wheel

Since the narrow rotor shoulder creates a short moment, it may require correcting weights of a large mass. But at the same time there is an additional so-called “induced imbalance” associated with the deformation of the narrow rotor under the influence of centrifugal forces from the correcting masses.

See the example:

” Methodical instructions on rigid rotors balancing” ISO 1940-1:2003 Mechanical vibration – Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state – Part 1: Specification and verification of balance tolerances

This is visible for narrow fan wheels, which, in addition to the power imbalance, also influences an aerodynamic imbalance. And it is important to bear in mind that the aerodynamic imbalance, in fact the aerodynamic force, is directly proportional to the angular velocity of the rotor, and to compensate it, the centrifugal force of the correcting mass is used, which is proportional to the square of the angular velocity. Therefore, the balancing effect may only occur at a specific balancing frequency. At other speeds there would be an additional gap. The same can be said about electromagnetic forces in an electromagnetic motor, which are also proportional to the angular velocity. In other words it is impossible to eliminate all causes of vibration of the mechanism by any means of balancing.

Cơ sở của rung động

Rung động là phản ứng của thiết kế cơ cấu đối với tác động của lực kích thích tuần hoàn. Lực này có thể có bản chất khác nhau.

• Lực ly tâm phát sinh do sự mất cân bằng của rotor là lực không bù trừ tác động lên “điểm nặng”. Đặc biệt, lực này và cả độ rung do nó gây ra đều được loại bỏ nhờ quá trình cân bằng rotor.
• Các lực tương tác, mang tính chất "hình học" và phát sinh do lỗi trong quá trình chế tạo và lắp đặt các bộ phận ăn khớp. Các lực này có thể xảy ra do, ví dụ, do cổ trục không tròn, sai lệch biên dạng răng trong bánh răng, độ gợn sóng của rãnh ổ trục, độ lệch của trục ăn khớp, v.v. Trong trường hợp cổ trục không tròn, trục sẽ dịch chuyển tùy thuộc vào góc quay của trục. Mặc dù rung động này thể hiện ở tốc độ rotor, nhưng gần như không thể loại bỏ nó bằng phương pháp cân bằng.
• Aerodynamic forces arising from the rotation of the impeller fans and other blade mechanisms. Hydrodynamic forces arising from the rotation of hydraulic pump impellers, turbines, etc.
• Lực điện từ phát sinh từ quá trình vận hành máy điện do kết quả của sự không đối xứng của các cuộn dây rôto, sự xuất hiện của các vòng dây bị ngắn mạch, v.v.

The magnitude of vibration (for example, its amplitude AB) depends not only on the magnitude of the excitation force Fт acting on the mechanism with the circular frequency ω, but also on the stiffness k of the structure of the mechanism, its mass m, and damping coefficient C.

Various types of sensors can be used to measure vibration and balance mechanisms, including:

• absolute vibration sensors designed to measure vibration acceleration (accelerometers) and vibration velocity sensors;
• cảm biến rung động tương đối dòng điện xoáy hoặc điện dung, được thiết kế để đo độ rung.

In some cases (when the structure of the mechanism allows it) sensors of force can also be used to examine its vibration weight.

Particularly, they are widely used to measure the vibration weight of the supports of hardbearing balancing machines.

Therefore vibration is the reaction of the mechanism to the influence of external forces. The amount of vibration depends not only on the magnitude of the force acting on the mechanism, but also on the rigidity of the mechanism. Two forces with the same magnitude can lead to different vibrations. In mechanisms with a rigid support structure, even with the small vibration, the bearing units can be significantly influenced by dynamic weights. Therefore, when balancing mechanisms with stiff legs apply the force sensors, and vibration (vibro accelerometers). Vibration sensors are only used on mechanisms with relatively pliable supports, right when the action of unbalanced centrifugal forces leads to a noticeable deformation of the supports and vibration. Force sensors are used in rigid supports even when significant forces arising from imbalance do not lead to significant vibration.

Sự cộng hưởng của cấu trúc

We have previously mentioned that rotors are divided into rigid and flexible. The rigidity or flexibility of the rotor should not be confused with the stiffness or mobility of the supports (foundation) on which the rotor is located. The rotor is considered rigid when its deformation (bending) under the action of centrifugal forces can be neglected. The deformation of the flexible rotor is relatively large: it cannot be neglected.

Trong bài viết này, chúng ta chỉ nghiên cứu việc cân bằng rotor cứng. Rotor cứng (không biến dạng) có thể được đặt trên các giá đỡ cứng hoặc di động (dẻo). Rõ ràng là độ cứng/di động của các giá đỡ này là tương đối tùy thuộc vào tốc độ quay của rotor và độ lớn của lực ly tâm sinh ra. Đường biên thông thường là tần số dao động tự do của giá đỡ/nền tảng rotor. Đối với các hệ thống cơ học, hình dạng và tần số của các dao động tự do được xác định bởi khối lượng và độ đàn hồi của các phần tử trong hệ thống cơ học. Nghĩa là, tần số dao động tự do là một đặc tính nội tại của hệ thống cơ học và không phụ thuộc vào các lực bên ngoài. Khi bị lệch khỏi trạng thái cân bằng, các giá đỡ có xu hướng trở lại vị trí cân bằng do tính đàn hồi. Nhưng do quán tính của rotor lớn, quá trình này mang bản chất của các dao động tắt dần. Các dao động này là các dao động riêng của hệ thống rotor-giá đỡ. Tần số của chúng phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng rôto và độ đàn hồi của giá đỡ.

When the rotor begins to rotate and the frequency of its rotation approaches the frequency of its own oscillations, the vibration amplitude increases sharply, which can even lead to the destruction of the structure.

There is a phenomenon of mechanical resonance. In the resonance region, a change in the speed of rotation by 100 rpm can lead to an increase in a vibration tenfold. In this case (in the resonance region) the vibration phase changes by 180°.

Nếu thiết kế cơ cấu kém, và tốc độ vận hành của rô-to gần với tần số dao động tự nhiên, cơ cấu sẽ không thể hoạt động do độ rung quá cao không thể chấp nhận được. Các phương pháp cân bằng tiêu chuẩn cũng không khả thi, vì các thông số thay đổi đáng kể ngay cả khi tốc độ quay chỉ thay đổi một chút. Các phương pháp đặc biệt trong lĩnh vực cân bằng cộng hưởng được sử dụng, nhưng chúng không được mô tả chi tiết trong bài viết này. Bạn có thể xác định tần số dao động tự nhiên của cơ cấu khi chạy hết tốc độ (khi rô-to tắt) hoặc bằng cách va chạm với phân tích phổ tiếp theo về phản ứng của hệ thống đối với va chạm. "Balanset-1" cung cấp khả năng xác định tần số tự nhiên của các cấu trúc cơ học bằng các phương pháp này.

For mechanisms whose operating speed is higher than the resonance frequency, that is, operating in the resonant mode, supports are considered as mobile ones and vibration sensors are used to measure, mainly vibration accelerometers that measure the acceleration of structural elements. For mechanisms operating in hard bearing mode, supports are considered as rigid. In this case, force sensors are used.

Mô hình tuyến tính và phi tuyến tính của hệ thống cơ học

Mathematical models (linear) are used for calculations when balancing rigid rotors. The linearity of the model means that one model is directly proportionally (linearly) dependent on the other. For example, if the uncompensated mass on the rotor is doubled, then the vibration value will be doubled correspondingly. For rigid rotors you can use a linear model because such rotors are not deformed. It is no longer possible to use a linear model for flexible rotors. For a flexible rotor, with an increase of the mass of a heavy point during rotation, an additional deformation will occur, and in addition to the mass, the radius of the heavy point will also increase. Therefore, for a flexible rotor, the vibration will more than double, and the usual calculation methods will not work. Also, a violation of the linearity of the model can lead to a change in the elasticity of the supports at their large deformations, for example, when small deformations of the supports work some structural elements, and when large in the work include other structural elements. Therefore it is impossible to balance the mechanisms that are not fixed at the base, and, for example, are simply established on a floor. With significant vibrations, the unbalance force can detach the mechanism from the floor, thereby significantly changing the stiffness characteristics of the system. The engine legs must be securely fastened, bolted fasteners tightened, the thickness of the washers must provide sufficient rigidity, etc. With broken bearings, a significant displacement of the shaft and its impacts is possible, which will also lead to a violation of linearity and the impossibility of carrying out high-quality balancing.

Methods and devices for balancing

As mentioned above, balancing is the process of combining the main Central axis of inertia with the axis of rotation of the rotor.

The specified process can be executed in two ways.

The first method involves the processing of the rotor axles, which is performed in such a way that the axis passing through the centers of the section of the axles with the main Central axis of inertia of the rotor. This technique is rarely used in practice and will not be discussed in detail in this article.

The second (most common) method involves moving, installing or removing corrective masses on the rotor, which are placed in such a way that the axis of inertia of the rotor is as close as possible to the axis of its rotation.

Moving, adding or removing corrective masses during balancing can be done using a variety of technological operations, including: drilling, milling, surfacing, welding, screwing or unscrewing screws, burning with a laser beam or electron beam, electrolysis, electromagnetic welding, etc.

The balancing process can be performed in two ways:

• Lắp ráp rôto cân bằng (trong ổ trục riêng của nó);
• cân bằng rôto trên máy cân bằng.

To balance the rotors in their own bearings we usually use specialized balancing devices (kits), which allows us to measure the vibration of the balanced rotor at the speed of its rotation in a vector form, i.e. to measure both the amplitude and phase of vibration.

Currently, these devices are manufactured on the basis of microprocessor technology and (in addition to the measurement and analysis of vibration) provide automated calculation of the parameters of corrective weights that must be installed on the rotor to compensate its imbalance.

These devices include:

• đơn vị đo lường và tính toán, được chế tạo trên cơ sở máy tính hoặc bộ điều khiển công nghiệp;
• hai (hoặc nhiều hơn) cảm biến rung;
• cảm biến góc pha;
• thiết bị lắp đặt cảm biến tại cơ sở;
• phần mềm chuyên dụng được thiết kế để thực hiện toàn bộ chu trình đo các thông số mất cân bằng rôto trên một, hai hoặc nhiều mặt phẳng hiệu chỉnh.

For balancing rotors on balancing machines in addition to a specialized balancing device (measuring system of the machine) it is required to have an “unwinding mechanism” designed to install the rotor on the supports and ensure its rotation at a fixed speed.

Currently, the most common balancing machines exist in two types:

• quá cộng hưởng (với sự hỗ trợ mềm dẻo);
• ổ trục cứng (có giá đỡ cứng).

Over-resonant machines have a relatively pliable supports, made, for example, on the basis of the flat springs.

The natural oscillation frequency of these supports is usually 2-3 times lower than the speed of the balanced rotor, which is mounted on them.

Vibration sensors (accelerometers, vibration velocity sensors, etc.) are usually used to measure the vibration of the supports of a resonant machine.

In the hardbearing balancing machines are used relatively-rigid supports, natural oscillation frequencies of which should be 2-3 times higher than the speed of the balanced rotor.

Force sensors are usually used to measure the vibration weight on the supports of the machine.

The advantage of the hard bearing balancing machines is that they can be balanced at relatively low rotor speeds (up to 400-500 rpm), which greatly simplifies the design of the machine and its foundation, as well as increases the productivity and safety of balancing.

Balancing technique

Balancing is the subject to technically serviceable mechanisms, the design of which ensures the absence of resonances at the operating speed, securely fixed on the foundation, installed in serviceable bearings.

The main task of balancing is to find the mass and the place (angle) of installation of compensating weights, which are balanced by centrifugal forces.

As mentioned above, for rigid rotors it is generally necessary and sufficient to install two compensating weights. This will eliminate both the static and dynamic rotor imbalance. A general scheme of the vibration measurement during balancing looks like the following:

fig.5 Dynamic balancing – correction planes and measure points

Vibration sensors are installed on the bearing supports at points 1 and 2. The speed mark is fixed right on the rotor, a reflective tape is glued usually. The speed mark is used by the laser tachometer to determine the speed of the rotor and the phase of the vibration signal.

hình 6. Lắp đặt cảm biến trong quá trình cân bằng trên hai mặt phẳng, sử dụng Balanset-1
1,2-vibration sensors, 3-phase, 4- USB measuring unit, 5-laptop

In most cases, dynamic balancing is carried out by the method of three starts. This method is based on the fact that test weights of an already-known mass are installed on the rotor in series in 1 and 2 planes; so the masses and the place of installation of balancing weights are calculated based on the results of changing the vibration parameters.

Vị trí lắp đặt trọng lượng được gọi là mặt phẳng hiệu chỉnh. Thông thường, các mặt phẳng hiệu chỉnh được chọn ở khu vực ổ trục đỡ mà rô-to được lắp đặt.

Độ rung ban đầu được đo ở lần khởi động đầu tiên. Sau đó, một quả cân thử nghiệm có khối lượng đã biết được lắp đặt trên rotor gần một trong các giá đỡ. Tiếp theo, lần khởi động thứ hai được thực hiện và chúng tôi đo các thông số rung động, các thông số này sẽ thay đổi do việc lắp đặt quả cân thử nghiệm. Sau đó, quả cân thử nghiệm ở mặt phẳng thứ nhất được tháo ra và lắp vào mặt phẳng thứ hai. Lần khởi động thứ ba được thực hiện và các thông số rung động được đo. Khi quả cân thử nghiệm được tháo ra, chương trình sẽ tự động tính toán khối lượng và vị trí (góc) lắp đặt các quả cân cân bằng.

The point in setting up test weights is to determine how the system responds to the imbalance change. When we know the masses and the location of the sample weights, the program can calculate the so-called influence coefficients, showing how the introduction of a known imbalance affects the vibration parameters. The coefficients of influence are the characteristics of the mechanical system itself and depend on the stiffness of the supports and the mass (inertia) of the rotor-support system.

For the same type of mechanisms of the same design, the coefficients of influence will be similar. You can save them in your computer memory and use them afterwards for balancing the same type of mechanisms without carrying out test runs, which greatly improves the performance of the balancing. We should also note that the mass of test weights should be chosen as such so that the vibration parameters vary markedly when installing test weights. Otherwise, the error in calculating the coefficients of the affect increases and the quality of balancing deteriorates.

Hướng dẫn sử dụng thiết bị Balanset-1 cung cấp một công thức để xác định gần đúng khối lượng của quả cân thử, tùy thuộc vào khối lượng và tốc độ quay của rô-to cân bằng. Như bạn có thể thấy từ Hình 1, lực ly tâm tác dụng theo hướng xuyên tâm, tức là vuông góc với trục rô-to. Do đó, các cảm biến rung động nên được lắp đặt sao cho trục độ nhạy của chúng cũng hướng theo hướng xuyên tâm. Thông thường, độ cứng của bệ theo phương ngang thấp hơn, do đó độ rung theo phương ngang cao hơn. Do đó, để tăng độ nhạy của các cảm biến, nên lắp đặt sao cho trục độ nhạy của chúng cũng có thể hướng theo phương ngang. Mặc dù không có sự khác biệt cơ bản nào. Ngoài độ rung theo hướng xuyên tâm, cần phải kiểm soát độ rung theo hướng trục, dọc theo trục quay của rô-to. Độ rung này thường không phải do mất cân bằng mà do các nguyên nhân khác, chủ yếu là do sự lệch và lệch trục của các trục được kết nối thông qua khớp nối. Độ rung này không thể loại bỏ bằng cách cân bằng, trong trường hợp này cần phải cân chỉnh. Trên thực tế, trong các cơ cấu như vậy, thường xảy ra hiện tượng mất cân bằng rotor và lệch trục, khiến việc loại bỏ rung động trở nên rất khó khăn. Trong những trường hợp như vậy, trước tiên cần phải căn chỉnh và sau đó cân bằng cơ cấu. (Mặc dù mất cân bằng mô-men xoắn mạnh, rung động cũng xảy ra theo hướng trục do kết cấu móng bị "xoắn").

Độ chính xác đo lường và phân tích lỗi

Hiểu rõ độ chính xác của phép đo là rất quan trọng đối với các hoạt động cân bằng chuyên nghiệp. Balanset-1A cung cấp độ chính xác đo lường sau:

Tiêu chí đánh giá chất lượng cơ chế cân bằng

Quality of rotor (mechanisms) balancing can be estimated in two ways. The first method involves comparing the value of the residual imbalance determined during the balancing with the tolerance for the residual imbalance. The specified tolerances for various classes of rotors installed in the standard ISO 1940-1-2007. «Vibration. Requirements for the balancing quality of rigid rotors. Part 1. Determination of permissible imbalance”.

Tuy nhiên, việc áp dụng các dung sai này không thể đảm bảo hoàn toàn độ tin cậy vận hành của cơ cấu liên quan đến việc đạt được mức độ rung động tối thiểu. Điều này là do độ rung của cơ cấu không chỉ được xác định bởi lực liên quan đến độ mất cân bằng dư của rotor mà còn phụ thuộc vào một số thông số khác, bao gồm: độ cứng K của các bộ phận kết cấu, khối lượng M, hệ số giảm chấn và tốc độ. Do đó, để đánh giá các đặc tính động học của cơ cấu (bao gồm cả chất lượng cân bằng) trong một số trường hợp, nên đánh giá mức độ rung động dư của cơ cấu, được quy định bởi một số tiêu chuẩn.

The most common standard regulating permissible vibration levels of mechanisms is ISO 10816-3:2009 Preview Mechanical vibration – Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 r/min and 15 000 r/min when measured in situ.»

With its help, you can set the tolerance on all types of machines, taking into account the power of their electric drive.

In addition to this universal standard, there are a number of specialized standards developed for specific types of mechanisms. For example,

• ISO 14694:2003 “Quạt công nghiệp – Thông số kỹ thuật về chất lượng cân bằng và mức độ rung”
• ISO 7919-1-2002 “Vibration of machines without reciprocating motion. Measurements on rotating shafts and evaluation criteria. General guidance.»