Trọng lượng thử trong cân bằng rôto là gì?

Quả cân thử (còn gọi là quả cân kiểm tra hoặc quả cân hiệu chuẩn) là một khối lượng đã biết được gắn tạm thời vào rôto ở bán kính đã biết trong quá trình cân bằng một mặt phẳng. Bằng cách đo sự thay đổi độ rung do quả cân thử gây ra, thiết bị cân bằng sẽ tính toán khối lượng và góc hiệu chỉnh vĩnh viễn chính xác. Quả cân thử được tháo ra sau khi quá trình đo hoàn tất.

Tôi nên chọn kích cỡ trọng lượng dùng thử phù hợp như thế nào?

Trọng lượng thử lý tưởng phải tạo ra sự thay đổi độ rung có thể đo được mà không gây quá tải cho rôto hoặc ổ trục. Một nguyên tắc kỹ thuật phổ biến là sử dụng từ 5% đến 10% của độ mất cân bằng dư cho phép (theo ISO 21940) chia cho bán kính hiệu chỉnh. Trọng lượng thử quá nhỏ có thể không cho kết quả đo đáng tin cậy; quá lớn có thể gây ra độ rung quá mức hoặc nguy hiểm về an toàn.

Điều gì sẽ xảy ra nếu trọng lượng thử nghiệm quá nặng?

Trọng lượng thử quá lớn có thể gây ra rung động nguy hiểm trong quá trình chạy thử, có khả năng làm hỏng ổ bi, gioăng hoặc chính rôto. Nó cũng có thể vượt quá phạm vi tuyến tính của cảm biến rung, dẫn đến kết quả cân bằng không chính xác. Luôn bắt đầu với trọng lượng tối thiểu đã tính toán (5% của U_per / r) và chỉ tăng nếu sự thay đổi rung động không đủ.

Tôi nên đặt quả cân thử nghiệm ở vị trí nào trên rôto?

Đặt quả cân thử nghiệm tại mặt phẳng hiệu chỉnh — vị trí trục nơi sẽ thêm các quả cân cân bằng vĩnh viễn. Đối với vị trí xuyên tâm, hãy gắn nó ở bán kính lớn nhất có thể để giảm thiểu khối lượng cần thiết. Các phương pháp gắn phổ biến bao gồm bắt vít vào các lỗ có sẵn, sử dụng quả cân từ tính hoặc dán quả cân vào bề mặt rôto. Đảm bảo quả cân thử nghiệm được gắn chắc chắn và không thể bị rơi ra trong quá trình quay.

Tại sao lại sử dụng mức độ mất cân bằng cho phép từ 5–10% cho trọng lượng thử nghiệm?

Dải 5–10% là một hướng dẫn kỹ thuật thực tiễn cân bằng hai yêu cầu: trọng lượng thử nghiệm phải đủ nặng để tạo ra sự thay đổi độ rung có thể đo được rõ ràng (tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu), nhưng đủ nhẹ để tránh rung động quá mức. Sử dụng độ mất cân bằng cho phép làm tham chiếu đảm bảo trọng lượng thử nghiệm được hiệu chỉnh phù hợp với khối lượng, tốc độ và cấp độ cân bằng của rôto.

Công cụ kỹ thuật miễn phí

Máy tính trọng lượng thử nghiệm để cân bằng rotor

Tính toán khối lượng thử nghiệm khuyến nghị để cân bằng rôto trên mặt phẳng đơn. Cần tính đến khối lượng rôto, tốc độ, bán kính hiệu chỉnh, độ cứng của giá đỡ và mức độ rung động.

Phương pháp Vibromera Độ cứng hỗ trợ Mức độ rung động

Khối lượng rôto (Mr) (kg)

Tốc độ quay rôto (N) (RPM)

Bán kính lắp đặt (Rt) (mm)

Độ cứng hỗ trợ (Ksupp) (0,5–5,0)

Mức độ rung động (mm/s RMS)

Cài đặt nhanh

Results

Khối lượng thử nghiệm khuyến nghị (Mt)

—

Khối lượng rôto (Mr)

—

Bán kính thử nghiệm (Rt)

—

Độ cứng hỗ trợ (Ksupp)

—

Hệ số dao động (Kvib)

—

Bán kính tính bằng cm (Rt)

—

Hệ số tốc độ (N/100)²

—

Công thức cân thử

Khối lượng vật thử được tính toán bằng công thức kỹ thuật thực tế có tính đến điều kiện đỡ và mức độ rung động:

Núi — Khối lượng thử nghiệm (g)
Ông — Khối lượng rôto (g) — nhập bằng kg, sau đó chuyển đổi sang gam nội bộ
Ksupp — Hệ số độ cứng của giá đỡ (0,5–5,0)
Kvib — Hệ số mức độ rung (0,5–3,0) — được suy ra từ độ rung đo được tính bằng mm/s
Rt — Bán kính lắp đặt trọng lượng thử nghiệm (cm) — nhập bằng mm, sau đó chuyển đổi sang cm nội bộ
N — tốc độ quay của rôto (RPM)

Hệ số độ cứng của giá đỡ (Ksupp)

Hệ số này thể hiện ảnh hưởng của kết cấu đỡ máy đến phản ứng rung động khi mất cân bằng:

Ksupp	Loại hỗ trợ	Description
5.0	Rất cứng	Khối bê tông khổng lồ, kết cấu thép cứng chắc. Độ rung hầu như không thay đổi khi mất cân bằng — cần nặng hơn Trọng lượng thử nghiệm (Ksupp cao).
4.0	Cứng nhắc	Móng bê tông, bệ đỡ chắc chắn. Thường thấy ở các loại máy bơm và máy nén khí cỡ lớn.
2.0–3.0	Trung bình	Kiểu lắp đặt tiêu chuẩn công nghiệp, đế gắn trên bê tông. Thường gặp nhất với quạt, động cơ và máy móc nói chung.
1.0	Linh hoạt	Giá đỡ lò xo, bộ phận cách ly bằng cao su. Máy rung tự do — nhẹ hơn Trọng lượng thử nghiệm đủ (Ksupp thấp).
0.5	Rất linh hoạt	Giá đỡ treo, bộ phận giảm chấn mềm, giá đỡ/khung cân bằng. Khả năng phản hồi rung động tối đa — trọng lượng thử nghiệm nhẹ nhất.

Nguyên tắc chung: Các giá đỡ cứng (Ksupp = 4–5) “hấp thụ” rung động, vì vậy bạn cần một trọng lượng thử nghiệm nặng hơn để tạo ra sự thay đổi có thể đo được. Các giá đỡ mềm (Ksupp = 0,5–1) khuếch đại phản ứng, vì vậy một trọng lượng thử nghiệm nhẹ hơn cũng có hiệu quả.

Hệ số độ rung (Kvib)

Hệ số này phản ánh mức độ rung động hiện tại của máy trước khi cân bằng:

Kvib	Mức độ rung động	Tình trạng
1	Thấp (< 2 mm/s)	Máy hoạt động trơn tru. Chỉ cần tinh chỉnh. Thử nghiệm với trọng lượng nhẹ hơn — nếu không có thể làm lu mờ tín hiệu mất cân bằng hiện có.
2	Tốc độ trung bình (2–4,5 mm/s)	Có hiện tượng rung lắc rõ rệt. Công việc cân bằng tiêu chuẩn.
3	Tăng cao (4,5–7,1 mm/s)	Rõ ràng là có vấn đề mất cân bằng. Đây là kịch bản cân bằng trường điển hình. Lựa chọn mặc định.
5	Cao (7,1–11 mm/s)	Mất cân bằng nghiêm trọng. Cần cân bằng khẩn cấp. Có thể dùng trọng lượng thử lớn hơn — độ rung đã cao.
8	Rất cao (> 11 mm/s)	Mức độ nguy hiểm. Độ mất cân bằng lớn. Có thể chấp nhận trọng lượng thử nghiệm lớn hơn để đảm bảo sự thay đổi vectơ có thể đo được.

Vì sao công thức này hiệu quả

Công thức Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) thể hiện các nguyên lý vật lý quan trọng:

Cánh quạt nặng hơn cần trọng lượng thử nghiệm nặng hơn (tỷ lệ thuận với Mr)
Tốc độ cao hơn Tạo ra lực ly tâm lớn hơn trên mỗi gam, do đó cần trọng lượng thử nghiệm ít hơn (tỷ lệ nghịch với bình phương của N)
Bán kính lớn hơn Điều này có nghĩa là mômen trên mỗi gam lớn hơn, do đó cần ít trọng lượng hơn (ngược lại với Rt).
Giá đỡ cứng hơn Cần trọng lượng lớn hơn để tạo ra sự thay đổi rung động có thể phát hiện được (Ksupp cao hơn = 4–5)
Hỗ trợ linh hoạt Khuếch đại phản ứng, do đó cần trọng lượng ít hơn (Ksupp thấp hơn = 0,5–1)
Rung động hiện có cao hơn Điều này có nghĩa là sự mất cân bằng hiện có lớn hơn — trọng lượng thử nghiệm lớn hơn theo tỷ lệ (Kvib cao hơn)

Ví dụ thực tế

Ví dụ — Quạt ly tâm

Được cho: Mr = 111 kg = 111.000 g, N = 1111 vòng/phút, Rt = 111 mm = 11,1 cm, Ksupp = 1,0, Dao động = 11 mm/s → Kvib = 1,5

Bước 1: Hệ số tốc độ: (N/100)² = (1111/100)² = 11,11² = 123,43

Bước 2: Mẫu số: Rt(cm) × (N/100)² = 11,1 × 123,43 = 1.370,1

Bước 3: Tử số: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111.000 × 1,0 × 1,5 = 166.500

Bước 4: Mt = 166.500 / 1.370,1 = 121,5 g

Kết quả: Sử dụng xấp xỉ 122 g Trọng lượng thử nghiệm ở bán kính 111 mm.

⚠️ Lưu ý an toàn: Trọng lượng thử nghiệm quá lớn có thể gây ra độ rung nguy hiểm. Nếu trọng lượng tính toán có vẻ quá lớn, hãy bắt đầu với một nửa và tăng dần. Luôn đảm bảo trọng lượng thử nghiệm được gắn chắc chắn và không thể bị rơi ra trong quá trình quay.

So sánh với phương pháp ISO 21940

Phương pháp ISO cổ điển sử dụng cấp độ cân bằng G để tính toán độ mất cân bằng cho phép, sau đó lấy 5–10% làm trọng lượng thử nghiệm. Công thức Vibromera này là một phương pháp rút gọn thực tiễn, cho kết quả tương tự trong khi trực tiếp tính đến các điều kiện thực tế (độ cứng của giá đỡ và mức độ rung hiện tại) mà phương pháp ISO cho là lý tưởng.