Dynamic Shaft Balancing Instruction

Được xuất bản bởi Nikolai Shelkovenko trên

Hướng dẫn cân bằng trục động – ISO 21940 | Vibromera
Cân bằng trường lực · Hướng dẫn đầy đủ

Hướng dẫn cân bằng trục động: Tĩnh so với động, Quy trình thực địa & Tiêu chuẩn ISO 21940

Tất cả những gì một kỹ sư hiện trường cần để cân bằng rôto tại chỗ — từ vật lý của sự mất cân bằng đến quy trình kiểm tra cuối cùng. Quy trình bảy bước, công thức trọng lượng thử nghiệm, đo góc hiệu chỉnh và bảng dung sai ISO. Đã được thử nghiệm trên hơn 2000 rôto từ quạt, máy nghiền, máy đập và trục.

✎ Nikolai Shelkovenko Cập nhật: Tháng 2 năm 2026 Thời gian đọc khoảng 18 phút.

Cân bằng động là gì?

Sự định nghĩa

Cân bằng động Cân bằng động là quá trình đo lường và hiệu chỉnh sự phân bố khối lượng không đồng đều của một vật thể quay (rôto) trong khi nó quay ở tốc độ hoạt động. Không giống như cân bằng tĩnh, chỉ hiệu chỉnh sự lệch khối lượng trên một mặt phẳng duy nhất, cân bằng động giải quyết sự mất cân bằng trên nhiều mặt phẳng khác nhau. hai hoặc nhiều máy bay cùng lúc, loại bỏ cả lực ly tâm và mômen lắc gây ra rung động ổ trục.

Mọi bộ phận quay — từ rôto máy nghiền 200 kg đến trục chính máy khoan nha khoa 5 g — đều có một lượng mất cân bằng dư thừa nhất định. Dung sai sản xuất, sự không đồng nhất về vật liệu, ăn mòn và cặn tích tụ làm dịch chuyển tâm khối lượng ra khỏi trục quay hình học. Kết quả là một lực ly tâm tăng theo bình phương tốc độ: gấp đôi tốc độ quay (RPM) và lực tăng gấp bốn lần.

Một rôto quay ở tốc độ 3.000 vòng/phút với độ mất cân bằng chỉ 10 g ở bán kính 150 mm sẽ tạo ra lực quay khoảng 150 N — đủ để phá hủy ổ bi trong vài tuần. Cân bằng động giúp giảm lực này xuống mức được quy định bởi các tiêu chuẩn quốc tế (ISO 21940-11, trước đây là ISO 1940), kéo dài tuổi thọ ổ bi từ vài tháng lên vài năm và giảm thời gian ngừng hoạt động do rung động.

Ghi chú của kỹ sư hiện trường
Trong 13 năm làm việc thực địa, hiện tượng mất cân bằng là nguyên nhân gốc rễ trong khoảng 401.300 khiếu nại về rung động mà tôi điều tra. Đây cũng là lỗi dễ khắc phục nhất tại chỗ — một kỹ thuật viên được đào tạo bài bản với dụng cụ phù hợp có thể hoàn thành trong 30-45 phút mà không cần tháo rôto.

Cân bằng tĩnh so với cân bằng động

Máy bay đơn
Rôto mất cân bằng tĩnh — điểm nặng quay xuống phía dưới
Static Balance

Tâm trọng lực của rôto lệch khỏi trục quay. một máy bay. Khi đặt trên giá đỡ có cạnh sắc, mặt nặng hơn sẽ lăn xuống đáy — bạn có thể nhận biết điều này mà không cần xoay.

Sửa lỗi: Thêm hoặc bớt khối lượng tại một vị trí góc duy nhất đối diện với điểm nặng. Chỉ cần một mặt phẳng hiệu chỉnh là đủ.

Áp dụng cho: Các chi tiết hình đĩa hẹp có đường kính > 7 lần chiều rộng — bánh đà, đá mài, cánh quạt một đĩa, lưỡi cưa, đĩa phanh.

Hai máy bay
Rôto dài mất cân bằng động — hai khối lượng lệch nhau ở các mặt phẳng khác nhau
Dynamic Balance

Hai (hoặc nhiều hơn) khối lượng lệch nằm ở các mặt phẳng khác nhau dọc theo chiều dài rôto. Chúng có thể triệt tiêu lẫn nhau về mặt tĩnh học — rôto nằm yên trên các cạnh sắc — nhưng tạo ra một cặp đôi lắc lư Khi quay. Cặp lỗi này không thể phát hiện hoặc khắc phục nếu không có sự quay.

Sửa lỗi: Hai quả cân bù trừ nằm trên hai mặt phẳng riêng biệt. Thiết bị tính toán khối lượng và góc cho mỗi mặt phẳng từ ma trận hệ số ảnh hưởng.

Áp dụng cho: Rôto kéo dài — trục, quạt có cánh quạt rộng, rôto máy nghiền, con lăn, cánh quạt bơm nhiều tầng, tuabin.

Điểm khác biệt chính: Một rôto được cân bằng tĩnh vẫn có thể bị mất cân bằng động nghiêm trọng. Các lực trong một mặt phẳng hoàn toàn đối lập với các lực trong mặt phẳng khác, do đó rôto không lăn trên các giá đỡ — nhưng ngay khi nó quay, mômen lực tạo ra sự rung động mạnh tại các ổ trục. Cân bằng động hai mặt phẳng khắc phục được những vấn đề mà các phương pháp cân bằng tĩnh bỏ sót.

Bốn loại mất cân bằng

Tiêu chuẩn ISO 21940-11 phân biệt bốn kiểu mất cân bằng cơ bản. Hiểu được kiểu nào chiếm ưu thế sẽ giúp lựa chọn chiến lược cân bằng phù hợp.

Tĩnh
Một điểm nặng duy nhất. Tâm trọng lực dịch chuyển song song với trục quay. Có thể phát hiện được khi ở trạng thái nghỉ. Hiệu chỉnh trên một mặt phẳng duy nhất.
Cặp đôi
Hai khối lượng bằng nhau đặt cách nhau 180° trong hai mặt phẳng khác nhau. Lực tổng hợp bằng 0, nhưng tạo ra mômen lực (ngẫu lực). Mômen lực này không thể nhìn thấy khi ở trạng thái nghỉ.
Bán tĩnh
Sự kết hợp giữa mômen tĩnh và mômen xoắn tại điểm mà trục quán tính chính cắt trục quay ở vị trí khác với tâm khối lượng (CG).
Năng động
Trường hợp tổng quát: trục quán tính chính không giao nhau cũng không song song với trục quay. Đây là dạng phổ biến nhất trong thực tế. Cần phải hiệu chỉnh trên hai mặt phẳng.

Trên thực tế, hầu hết mọi rôto mà bạn gặp trong thực tế đều có sự mất cân bằng động — sự kết hợp của các thành phần lực và mômen. Đó là lý do tại sao cân bằng hai mặt phẳng là quy trình mặc định cho bất kỳ rôto nào không phải là đĩa mỏng.

Khi nào nên sử dụng phương pháp cân bằng một mặt phẳng so với phương pháp cân bằng hai mặt phẳng?

Yếu tố quyết định là rôto. tỷ lệ hình học L/D (chiều dài trục đến đường kính ngoài) kết hợp với tốc độ hoạt động của nó.

Tiêu chuẩn Mặt phẳng đơn (1 cảm biến) Hai mặt phẳng (2 cảm biến)
Tỷ lệ L/D L/D < 0,14 (đường kính > 7 lần chiều rộng) L/D ≥ 0,14
Các bộ phận điển hình Đá mài, bánh đà, cánh quạt một đĩa, ròng rọc, đĩa phanh, lưỡi cưa Cánh quạt, máy nghiền, trục, con lăn, bơm nhiều tầng, tuabin, máy nghiền
Các loại mất cân bằng đã được điều chỉnh Chỉ tĩnh (lực) Tĩnh + mômen + động (lực + mômen)
Mặt phẳng hiệu chỉnh 1 2
Các lần đo 2 (ban đầu + 1 lần thử) 3 (lần thử ban đầu + 2 lần thử, mỗi lần một máy bay)
Thời gian tại chỗ 15–20 phút 30–45 phút
Nguyên tắc chung
Nếu khoảng cách giữa hai mặt phẳng hiệu chỉnh nhỏ hơn ⅓ đường kính ổ trục của rôto, thì sự ghép nối chéo giữa các mặt phẳng sẽ nhỏ và việc cân bằng trên một mặt phẳng có thể hoạt động ngay cả khi L/D > 0,14. Nhưng nếu bạn có thiết bị hai kênh, hãy luôn sử dụng hai mặt phẳng — việc này chỉ mất thêm 10 phút và giúp phát hiện sự mất cân bằng ghép nối mà phương pháp cân bằng trên một mặt phẳng bỏ sót.

Tiêu chuẩn ISO 21940-11 về các cấp chất lượng cân

Tiêu chuẩn ISO 21940-11 (phiên bản kế nhiệm của ISO 1940-1) quy định mỗi loại máy móc quay phải tuân theo một phân loại nhất định. chất lượng cân bằng cấp G, được định nghĩa là vận tốc tối đa cho phép của trọng tâm rôto tính bằng mm/s. Độ mất cân bằng riêng dư cho phép emỗi (tính bằng g·mm/kg) được tính toán dựa trên cấp độ và tốc độ vận hành:

Mức mất cân bằng cụ thể cho phép
emỗi = G × 1000 / ω = G × 1000 / (2π × RPM / 60)
emỗi — Độ mất cân bằng dư cho phép, g·mm/kg
G — cấp độ chất lượng cân bằng (ví dụ: 6.3 nghĩa là 6.3 mm/s)
ω — vận tốc góc, rad/s
vòng quay mỗi phút — tốc độ hoạt động, vòng/phút
Cấp e·ω, mm/s Các loại máy
G 0.4 0.4 Con quay hồi chuyển, trục chính của máy mài chính xác
G 1.0 1.0 Bộ tăng áp, tuabin khí, rôto điện nhỏ với các yêu cầu đặc biệt
G 2.5 2.5 Động cơ điện, máy phát điện, tuabin cỡ trung/lớn, máy bơm có yêu cầu đặc biệt.
G 6.3 6.3 Quạt, máy bơm, máy móc chế biến, bánh đà, máy ly tâm, máy móc công nghiệp nói chung
G 16 16 Máy móc nông nghiệp, máy nghiền, trục truyền động (trục cardan), các bộ phận của máy nghiền.
G 40 40 Bánh xe ô tô chở khách, cụm trục khuỷu (sản xuất hàng loạt)
G 100 100 Các cụm trục khuỷu của động cơ diesel hàng hải cỡ lớn, tốc độ chậm.

Ví dụ minh họa: Cánh quạt

Rôto quạt ly tâm nặng 80 kg, hoạt động ở tốc độ 1.450 vòng/phút, và bán kính hiệu chỉnh là 250 mm. Cấp độ yêu cầu: G 6.3.

Tính toán
emỗi = 6,3 × 1000 / (2π × 1450 / 60) = 6300 / 151,8 ≈ 41,5 g·mm/kg
Tổng mức mất cân bằng cho phép = 41,5 × 80 = 3.320 g·mm
Tại bán kính hiệu chỉnh 250 mm: khối lượng dư tối đa = 3320 / 250 = 13,3 g mỗi máy bay
Điều đó có nghĩa là mỗi mặt phẳng hiệu chỉnh không được giữ lại quá 13,3 g trọng lượng mất cân bằng — xấp xỉ trọng lượng của ba vòng đệm M6.

Các tiêu chuẩn liên quan: ISO 21940-11 (rôto cứng), ISO 21940-12 (rôto linh hoạt), ISO 10816-3 (giới hạn cường độ rung động), ISO 1940 (phiên bản tiền nhiệm).

Quy trình cân bằng trường bảy bước

Đây là phương pháp hệ số ảnh hưởng để cân bằng trường trên hai mặt phẳng, được áp dụng với một thiết bị cầm tay như... Balanset‑1A. Nguyên lý tương tự cũng áp dụng cho bất kỳ bộ phân tích cân bằng hai kênh nào.

1
Chuẩn bị rôto và lắp đặt cảm biến.
Làm sạch vỏ ổ trục khỏi bụi bẩn và dầu mỡ — các cảm biến phải nằm khít trên bề mặt kim loại. Lắp cảm biến rung 1 lên vỏ ổ trục gần nhất với Máy bay 1 (thường là đầu truyền động). Gắn cảm biến 2 gần đó. Máy bay 2 (Đầu không truyền động). Dán băng phản quang lên trục để gắn máy đo tốc độ laser. Kết nối tất cả các dây cáp với bộ phận đo.
2
Đo độ rung ban đầu (Lần chạy 0)
Khởi động rôto và đưa nó đến tốc độ vận hành ổn định. Thiết bị đo đồng thời biên độ dao động (mm/s) và góc pha (°) tại cả hai cảm biến. Đây là đường cơ sở — Tình trạng "bệnh" của rôto trước khi xử lý. Ghi lại các giá trị và dừng máy.
Mẹo thực địa: Chờ ít nhất 10-15 giây sau khi tốc độ quay ổn định trước khi ghi hình. Các biến đổi nhiệt và luồng không khí sẽ ổn định trong vài giây đầu tiên.
Đo độ rung ban đầu trên rôto — Màn hình Balanset-1A hiển thị các giá trị đo cơ bản.
3
Lắp đặt trọng lượng thử nghiệm vào mặt phẳng 1 (Lần chạy 1)
Dừng rôto. Gắn một trọng lượng thử nghiệm Đặt một vật có khối lượng đã biết ở vị trí góc tùy ý trong Mặt phẳng 1. Đánh dấu rõ vị trí này — nó sẽ trở thành điểm tham chiếu 0° để đo góc sau này. Khởi động lại rôto và ghi lại độ rung ở cả hai cảm biến. Lúc này, thiết bị đã biết trường rung của rôto thay đổi như thế nào khi thêm khối lượng vào Mặt phẳng 1.
Mẹo thực hành: Sử dụng một bu lông có vòng đệm kẹp vào vành rôto, hoặc một kẹp ống có đai ốc để gắn nhanh. Trọng lượng thử nghiệm phải tạo ra sự thay đổi độ rung có thể đo được (thay đổi biên độ ≥30 % hoặc lệch pha ≥30° tại một trong hai cảm biến).
⚖
Vật cân thử nên nặng bao nhiêu? Sử dụng công thức thực nghiệm: M t = M r × K / (R t × (N/100)²) trong đó Mr = khối lượng rôto (g), K = hệ số độ cứng của giá đỡ (1–5, sử dụng 3 cho giá trị trung bình), Rt = bán kính lắp đặt (cm), N = vòng/phút. Hoặc sử dụng công cụ của chúng tôi. máy tính trọng lượng thử nghiệm trực tuyến — Nhập các thông số rôto của bạn và nhận ngay khối lượng khuyến nghị.
Lắp đặt quả cân hiệu chuẩn trên mặt phẳng hiệu chỉnh đầu tiên
4
Di chuyển vật nặng thử nghiệm sang mặt phẳng 2 (Lượt 2)
Dừng rôto. Tháo quả cân thử nghiệm khỏi Mặt phẳng 1. Gắn quả cân thử nghiệm đó (hoặc một quả cân có khối lượng đã biết tương tự) vào một vị trí bất kỳ trên Mặt phẳng 2. Đánh dấu điểm tham chiếu thứ hai này. Khởi động lại và ghi lại độ rung tại cả hai cảm biến. Lúc này, thiết bị đã có ma trận hệ số ảnh hưởng hoàn chỉnh — bốn hệ số phức liên kết sự mất cân bằng ở một trong hai mặt phẳng với độ rung tại một trong hai cảm biến.
Mẹo thực hành: Nếu bạn sử dụng khối lượng thử nghiệm khác trong Mặt phẳng 2, hãy nhập giá trị chính xác vào phần mềm — phép tính sẽ tự động điều chỉnh.
Di chuyển trọng lượng thử nghiệm sang mặt phẳng hiệu chỉnh thứ hai cho lần chạy thử nghiệm thứ hai.
5
Tính toán trọng số hiệu chỉnh
Thiết bị giải các phương trình hệ số ảnh hưởng và hiển thị: khối lượng (g) and góc (°) Đối với Mặt phẳng 1, khối lượng (g) và góc (°) được đo cho Mặt phẳng 2. Góc được đo từ vị trí trọng lượng thử nghiệm theo hướng quay của rôto. Nếu phần mềm hiển thị "xóa", điều đó có nghĩa là trọng lượng hiệu chỉnh cần được đặt ngược 180° so với vị trí "thêm" được chỉ định.
6
Cài đặt trọng số điều chỉnh
Tháo quả cân thử nghiệm khỏi Mặt phẳng 2. Chế tạo hoặc chọn các quả cân hiệu chỉnh phù hợp với khối lượng đã tính toán. Đo góc từ vạch tham chiếu của quả cân thử nghiệm theo hướng quay. Gắn chặt các quả cân hiệu chỉnh — bằng cách hàn, kẹp ống, quả cân vít hoặc bu lông tùy thuộc vào loại máy và tốc độ.
Mẹo thực địa: Nếu bạn không thể đặt quả cân ở góc chính xác (ví dụ: chỉ có lỗ bu lông), hãy sử dụng chức năng chia trọng lượng — thiết bị sẽ phân tích vectơ hiệu chỉnh thành hai thành phần tại các vị trí gần nhất có sẵn.
Sơ đồ minh họa phép đo góc trọng lượng hiệu chỉnh — từ vị trí trọng lượng thử nghiệm theo hướng quay.
7
Kiểm tra số dư (Thực hiện kiểm tra)
Khởi động lại rôto và ghi lại độ rung cuối cùng. So sánh với giá trị cơ sở ban đầu và với dung sai ISO 21940-11 cho loại máy của bạn. Nếu độ rung nằm trong phạm vi cho phép, bạn đã hoàn thành. Nếu không, thiết bị có thể thực hiện một thao tác khác. cắt tỉa chạy — Phương pháp này sử dụng các hệ số ảnh hưởng hiện có để tính toán một hiệu chỉnh bổ sung nhỏ mà không cần trọng số thử nghiệm mới.
Mẹo thực hành: Thông thường chỉ cần một lần cắt tỉa là đủ. Nếu cần cắt tỉa nhiều hơn hai lần, có nghĩa là đã có sự thay đổi giữa các lần cắt tỉa — hãy kiểm tra xem có vật nặng bị lỏng, sự giãn nở nhiệt hoặc sự thay đổi tốc độ hay không.
Lần chạy kiểm tra cuối cùng cho thấy mức độ rung giảm đáng kể sau khi cân bằng.
Cả bảy bước — Một nhạc cụ
Balanset-1A hướng dẫn bạn toàn bộ quy trình đo khoảng cách hai mặt phẳng trên màn hình. Bao gồm hai gia tốc kế, máy đo tốc độ laser, phần mềm Windows và hộp đựng.
€1,975
Xem Balanset-1A WhatsApp

Tính toán trọng lượng thử nghiệm

Trọng lượng thử nghiệm phải đủ nặng để tạo ra sự thay đổi độ rung đáng kể, nhưng đủ nhẹ để không làm quá tải ổ trục hoặc tạo ra tình trạng nguy hiểm. Công thức thực nghiệm tiêu chuẩn tính đến khối lượng rôto, bán kính hiệu chỉnh, tốc độ hoạt động và độ cứng của giá đỡ:

Công thức khối lượng thử nghiệm
Mt = Tôir × K / (Rt × (N / 100)²)
Mt — Khối lượng thử nghiệm, gam
Mr — Khối lượng rôto, gam
K — Hệ số độ cứng của giá đỡ (1 = giá đỡ mềm, 3 = trung bình, 5 = nền móng cứng)
Rt — bán kính lắp đặt trọng lượng thử nghiệm, cm
N — tốc độ hoạt động, vòng/phút

Không muốn tự tính toán? Hãy sử dụng công cụ của chúng tôi. công cụ tính toán cân nặng thử nghiệm trực tuyến ↗ — Nhập các thông số rôto, loại giá đỡ và mức độ rung, bạn sẽ nhận được khối lượng khuyến nghị ngay lập tức.

Ví dụ minh họa (K = 3, độ cứng trung bình)

Máy móc Khối lượng rôto vòng quay mỗi phút Bán kính Trọng lượng thử nghiệm (K = 3)
rôto máy nghiền 120 kg 2,200 30 cm 360.000 / (30 × 484) ≈ 25 g
Quạt công nghiệp 80 kg 1,450 40 cm 240.000 / (40 × 210,25) ≈ 29 g
Trống ly tâm 45 kg 3,000 15 cm 135.000 / (15 × 900) = 10 g
Trục máy nghiền 250 kg 900 25 cm 750.000 / (25 × 81) ≈ 370 g
Mẹo thực tế: hãy xác minh câu trả lời
Công thức này đưa ra khối lượng thử nghiệm tối thiểu cần thiết để tạo ra phản hồi có thể đo được. Sau khi chạy thử, hãy kiểm tra xem pha đã dịch chuyển ít nhất 20–30° và biên độ đã thay đổi từ 20–30% hay chưa. Nếu phản hồi quá nhỏ, hãy tăng gấp đôi hoặc gấp ba khối lượng thử nghiệm và lặp lại. Ở tốc độ quay rất thấp (< 500), công thức có thể cho ra các giá trị lớn không thực tế — trong trường hợp đó, hãy sử dụng 10% trọng lượng rôto chia cho bán kính hiệu chỉnh làm điểm xuất phát.

Đo góc hiệu chỉnh

Thiết bị cân bằng xuất ra hai con số cho mỗi mặt phẳng: khối (trọng lượng bao nhiêu) và góc (vị trí đặt). Góc luôn được tham chiếu đến vị trí của quả cân thử nghiệm.

Phần mềm Balanset-1A — cửa sổ hiển thị kết quả cân bằng hai mặt phẳng, thể hiện khối lượng trọng lượng hiệu chỉnh và góc trên biểu đồ cực.
Màn hình kết quả Balanset-1A: phần mềm tính toán khối lượng và góc hiệu chỉnh cho mỗi mặt phẳng và hiển thị các vectơ trên biểu đồ tọa độ cực. Các vectơ màu đỏ thể hiện độ hiệu chỉnh cần thiết; màu xanh lá cây thể hiện độ rung dư sau khi chạy hiệu chỉnh.

Cách đo góc

Đồ thị tọa độ cực thể hiện góc trọng lượng hiệu chỉnh so với vị trí trọng lượng thử nghiệm.
  • Điểm tham chiếu (0°): Vị trí góc mà bạn đặt trọng lượng thử nghiệm. Hãy đánh dấu rõ ràng trên rôto trước khi chạy thử.
  • Hướng đo: luôn theo chiều quay của rôto.
  • Đọc góc độ: Dụng cụ hiển thị góc f₁ cho Mặt phẳng 1 và f₂ cho Mặt phẳng 2. Từ vạch đánh dấu trọng lượng thử, đếm số độ tương ứng theo hướng quay — đó là vị trí đặt trọng lượng hiệu chỉnh.
  • Nếu cần loại bỏ khối lượng: Đặt điểm hiệu chỉnh ở vị trí 180° đối diện với vị trí "cộng" đã chỉ định.

Phân bổ trọng lượng vào các vị trí cố định

Đồ thị cực thể hiện trọng lượng được phân bổ thành hai vị trí lỗ bu lông cố định.

Khi rôto có các lỗ được khoan sẵn hoặc các vị trí lắp đặt cố định (ví dụ: bu lông cánh quạt), bạn có thể không đặt được quả cân ở góc độ chính xác đã tính toán. Bộ cân Balanset-1A bao gồm một chức năng phân chia trọng lượngBạn nhập góc của hai vị trí gần nhất có sẵn, và phần mềm sẽ phân tích vectơ hiệu chỉnh duy nhất thành hai trọng số nhỏ hơn tại các vị trí đó. Hiệu ứng kết hợp sẽ khớp với vectơ ban đầu.

Mặt phẳng hiệu chỉnh và vị trí đặt cảm biến

Sơ đồ thể hiện các mặt phẳng hiệu chỉnh và các điểm đo cảm biến trên rôto.

Mặt phẳng hiệu chỉnh là vị trí trục trên rôto nơi bạn thêm hoặc bớt khối lượng. Cảm biến đo độ rung tại ổ trục gần nhất. Một vài quy tắc quan trọng:

  • Cảm biến được gắn trên vỏ ổ trục. — càng gần tâm trục ổ đỡ càng tốt, theo hướng xuyên tâm (ưu tiên hướng ngang).
  • Mặt phẳng 1 tương ứng với Cảm biến 1, Kết nối mặt phẳng 2 với cảm biến 2. Hãy giữ nguyên thứ tự đánh số, nếu không phần mềm sẽ hoán đổi các mặt phẳng hiệu chỉnh.
  • Tối đa hóa khoảng cách giữa các mặt phẳng: Hai mặt phẳng hiệu chỉnh càng cách xa nhau thì độ phân giải của cặp càng tốt. Khoảng cách tối thiểu thực tế là ⅓ chiều dài nhịp đỡ.
  • Chọn các vị trí dễ tiếp cận: Mặt phẳng hiệu chỉnh phải là vị trí mà bạn có thể gắn các quả cân một cách vật lý — mép mặt bích, vòng bu lông, vành hoặc bề mặt hàn.
Rôto máy nghiền hiển thị các mặt phẳng hiệu chỉnh (màu xanh lam 1 và 2) và các điểm lắp đặt trọng lượng (màu đỏ 1 và 2)

Trong ảnh trên, rôto máy nghiền được chuẩn bị để cân bằng hai mặt phẳng. Các điểm đánh dấu màu xanh lam 1 và 2 chỉ vị trí các cảm biến trên vỏ ổ trục. Các điểm đánh dấu màu đỏ 1 và 2 cho thấy các mặt phẳng hiệu chỉnh — trong trường hợp này, là các đầu có mặt bích của thân rôto nơi các quả cân sẽ được hàn vào.

Rôto kiểu đòn bẩy (treo ngoài)

Các rôto kiểu công xôn — cánh quạt, bánh đà gắn bên ngoài phạm vi ổ trục, cánh bơm — đòi hỏi bố trí cảm biến và mặt phẳng khác. Cả hai mặt phẳng hiệu chỉnh đều nằm ở cùng một phía của ổ trục, và vị trí đặt cảm biến phải tính đến sự mất cân bằng mômen khuếch đại do khối lượng nhô ra.

Sơ đồ bố trí kết nối cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh cho rôto dạng cần trục (nhô ra) — Cấu hình hai mặt phẳng Balanset-1A
Sơ đồ đấu nối cảm biến cho rôto dạng cần trục: cả hai mặt phẳng hiệu chỉnh đều nằm ngoài phạm vi khoảng cách giữa hai ổ trục.
Cân bằng rôto kiểu cần trục trong thực tế — vị trí mặt phẳng cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh được đánh dấu trên thiết bị thực tế.
Ví dụ thực tế: rôto dạng cần trục với vị trí cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh được đánh dấu.

Ứng dụng theo loại máy

Quạt và máy thổi công nghiệp
600–3.600 vòng/phút · G 6,3 · Hai mặt phẳng
Công việc cân bằng phổ biến nhất tại hiện trường. Quạt ly tâm, quạt hướng trục, quạt thổi. Hãy chú ý đến sự tích tụ bụi trên cánh quạt — nó sẽ làm lệch cân bằng theo thời gian. Cân bằng lại sau khi vệ sinh hoặc thay thế cánh quạt.
Rôto máy cắt cỏ và máy nghiền
1.800–2.500 vòng/phút · G 16 · Hai mặt phẳng
Rôto nặng (80–200 kg) với lưỡi cắt có thể thay thế. Hiện tượng mất cân bằng xuất hiện sau khi lưỡi cắt bị mòn hoặc thay thế. Khắc phục được ở hai mặt phẳng tại các mặt bích đầu rôto. Cải thiện điển hình: 12 → 1 mm/s.
Máy nghiền và máy đập búa
600–1.200 vòng/phút · G 16 · Hai mặt phẳng
Rôto cực nặng (200–1.000+ kg). Trọng lượng thử nghiệm lớn (bu lông 5–15 kg). Tốc độ quay thấp đồng nghĩa với độ mất cân bằng cho phép lớn — nhưng tải trọng va đập và chi phí ổ trục vẫn biện minh cho việc cân bằng.
Máy ly tâm
1.000–10.000 vòng/phút · G 2,5–6,3 · Hai mặt phẳng
Máy ly tâm dạng rổ hoặc đĩa được sử dụng trong ngành thực phẩm, hóa chất và dược phẩm. Tốc độ cao đòi hỏi dung sai chặt chẽ. Cân bằng tại chỗ giúp tránh việc tháo lắp mất thời gian. Kiểm tra sự tích tụ sản phẩm bên trong trống.
Động cơ điện và máy phát điện
750–3.600 vòng/phút · G 2,5 · Hai mặt phẳng
Các phần ứng động cơ được cân bằng tại nhà máy, nhưng cần phải cân bằng lại sau khi sửa chữa cuộn dây, thay thế ổ bi hoặc thay đổi khớp nối. Nên kiểm tra với một nửa khớp nối được gắn vào để có kết quả tốt nhất.
Trục vít và rôto máy gặt đập liên hợp
400–1.200 vòng/phút · G 16 · Hai mặt phẳng
Các trục vít dài và rôto đập lúa giúp thu gom đất và tàn dư cây trồng không cân bằng. Việc cân bằng theo mùa trước khi thu hoạch giúp ngăn ngừa hỏng ổ trục trên đồng ruộng. Các quả cân hiệu chỉnh được hàn vào các cánh.
Cánh quạt bơm
1.450–3.600 vòng/phút · G 6.3 · Một hoặc hai mặt phẳng
Các cánh quạt nhô ra thường chỉ cần hiệu chỉnh một mặt phẳng nếu chúng hẹp. Đối với bơm nhiều tầng, mỗi cánh quạt được cân bằng riêng lẻ trên một trục gá trước khi lắp ráp.
Turbochargers
30.000–300.000 vòng/phút · G 1.0 · Hai mặt phẳng
Tốc độ cực cao đòi hỏi G 1.0 hoặc dung sai chặt chẽ hơn. Loại bỏ vật liệu bằng phương pháp mài – không sử dụng các quả cân hàn ở tốc độ này. Yêu cầu cảm biến rung tần số cao.

Phương pháp gắn trọng lượng

Phương pháp Tệp đính kèm Tốt nhất cho Giới hạn
Hàn Các vòng đệm hoặc tấm thép được hàn điểm vào vành rôto. Máy nghiền, máy đập đá, rôto công nghiệp hạng nặng Sử dụng vĩnh viễn. Không thể sử dụng trên nhôm hoặc thép không gỉ nếu không có que chuyên dụng.
Bu lông và đai ốc Bu lông xuyên qua các lỗ đã được khoan sẵn với đai ốc khóa. Cánh quạt, bánh đà, mặt bích nối Yêu cầu sử dụng các lỗ hiện có hoặc khoan lỗ mới.
Kẹp ống Kẹp ống bằng thép không gỉ có trọng lượng kẹp ở giữa. Trục, con lăn, rôto hình trụ trong thực tế Tạm thời hoặc bán vĩnh viễn. Kiểm tra mô-men xoắn của kẹp.
Kẹp vít định vị Các loại tạ kẹp sẵn (như tạ lốp) Cánh quạt, vành mỏng, rôto nhẹ Phạm vi khối lượng hạn chế. Có thể bị trượt ở vòng tua cao.
Keo dán (epoxy) Vật nặng được dán vào bề mặt Rôto chính xác, môi trường sạch Cần bề mặt sạch và khô. Giới hạn nhiệt độ ~120°C.
Loại bỏ vật liệu Khoan hoặc mài vật liệu ở phía xa khối lượng lớn. Bộ tăng áp, trục quay tốc độ cao, cánh quạt Hiệu quả lâu dài và chính xác nhưng không thể đảo ngược. Chỉ sử dụng khi việc thêm trọng lượng không an toàn.

Những lỗi thường gặp trong cân bằng trường

# Sai lầm Kết quả Sửa chữa
1 Cảm biến được gắn trên tấm chắn hoặc vỏ bảo vệ. Hiện tượng cộng hưởng của lớp vỏ làm sai lệch các giá trị biên độ và pha → dẫn đến hiệu chỉnh sai. Luôn lắp đặt trên bề mặt kim loại của vỏ ổ trục.
2 Trọng lượng thử nghiệm quá nhẹ Sự thay đổi pha và biên độ nằm trong phạm vi nhiễu → hệ số ảnh hưởng không đáng tin cậy. Đảm bảo biên độ thay đổi ≥30% hoặc độ lệch pha ≥30° tại ít nhất một cảm biến.
3 Tốc độ thay đổi giữa các lần chạy Độ rung ở tốc độ 1× thay đổi theo RPM² — ngay cả việc thay đổi tốc độ 5% cũng làm hỏng dữ liệu Sử dụng đồng hồ đo tốc độ vòng quay (tachometer) để theo dõi chính xác vòng quay mỗi phút (RPM). Chờ cho tốc độ ổn định.
4 Quên không lấy trọng lượng thử ra Việc tính toán hiệu chỉnh bao gồm ảnh hưởng của trọng số thử nghiệm → kết quả không có ý nghĩa Tuân thủ nghiêm ngặt quy trình: tháo bỏ tạ thử trước khi lắp tạ điều chỉnh.
5 Nhầm lẫn giữa Mặt phẳng 1 và Mặt phẳng 2 Các quả cân hiệu chỉnh đặt sai vị trí → độ rung tăng lên Ghi nhãn rõ ràng các cảm biến và mặt phẳng. Cảm biến 1 → Mặt phẳng 1, Cảm biến 2 → Mặt phẳng 2
6 Đo góc ngược chiều quay Hiệu chỉnh diễn ra theo hướng 360° − f thay vì f → phía đối diện của rôto Xác định hướng quay trước khi bắt đầu. Luôn đo theo hướng quay.
7 Sự giãn nở nhiệt trong quá trình vận hành Khe hở ổ trục thay đổi giữa các lần khởi động nguội → phép đo bị sai lệch Hoặc khởi động đến khi đạt trạng thái ổn định trước khi chạy lượt 0, hoặc hoàn thành tất cả các lượt chạy nhanh chóng (cách nhau <5 phút).
8 Sử dụng mặt phẳng đơn trên rôto dài Nếu không được khắc phục, sự mất cân bằng cặp lực có thể dẫn đến rung động tăng lên ở ổ trục phía xa. Hãy sử dụng phương pháp cân bằng hai mặt phẳng cho bất kỳ rôto nào có L/D ≥ 0,14 hoặc khoảng cách giữa các mặt phẳng là đáng kể.

Báo cáo thực địa: Cân bằng rôto máy nghiền rác

Dữ liệu thực tế thu thập được · Tháng 2 năm 2025
Flail Mulcher — Maschio Bisonte 280
Rung động trước
12,4 mm/giây
Rung động sau
0,8 mm/s
Sự giảm bớt
93.5%
Thời gian tại chỗ
38 phút

Máy móc: Máy nghiền cỏ Maschio Bisonte 280, rôto 165 kg, tốc độ PTO 2.100 vòng/phút. Khách hàng báo cáo rung lắc mạnh sau khi thay thế 8 lưỡi nghiền.

Setup: Hai gia tốc kế trên vỏ ổ trục, máy đo tốc độ laser trên trục PTO. Chế độ hai mặt phẳng Balanset-1A.

Lượt chạy 0: Cảm biến 1 = 12,4 mm/s @ 47°, Cảm biến 2 = 8,9 mm/s @ 213°. Khu vực D (nguy hiểm) theo tiêu chuẩn ISO 10816-3.

Chạy thử nghiệm: Đã sử dụng trọng lượng thử nghiệm 500 g ở cả hai mặt phẳng. Phản hồi rõ ràng — thay đổi biên độ >60% tại cả hai cảm biến.

Sửa lỗi: Mặt phẳng 1: 340 g hàn ở góc 128°. Mặt phẳng 2: 215 g hàn ở góc 276°.

Xác minh: Cảm biến 1 = 0,8 mm/s, Cảm biến 2 = 0,6 mm/s. Vùng ISO A (tốt). Không cần chạy hiệu chỉnh.

Cân bằng động hai mặt phẳng của quạt

Quạt công nghiệp — ly tâm, hướng trục và hỗn hợp — là một trong những loại cánh quạt phổ biến nhất được cân bằng trong thực tế. Quy trình dưới đây hướng dẫn thực hiện một công việc cân bằng hai mặt phẳng thực tế trên quạt hướng tâm bằng cách sử dụng Balanset-1A.

Determining Planes and Installing Sensors

Làm sạch bề mặt lắp đặt cảm biến khỏi bụi bẩn và dầu mỡ. Cảm biến phải khớp khít với bề mặt kim loại của vỏ ổ trục — tuyệt đối không được lắp đặt trên nắp đậy, tấm chắn hoặc các tấm kim loại không có giá đỡ.

Sơ đồ đấu nối cảm biến cho việc cân bằng quạt hai mặt phẳng — Cấu hình Balanset-1A với các mặt phẳng hiệu chỉnh được đánh dấu.
Sơ đồ bố trí kết nối cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh cho cánh quạt gắn trên giá đỡ.
Cánh quạt với các vị trí cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh được đánh dấu bằng vùng màu đỏ và xanh lá cây.
Vị trí cảm biến và mặt phẳng hiệu chỉnh trên rôto quạt: Cảm biến 1 (màu đỏ) gần phía trước, Cảm biến 2 (màu xanh lá cây) gần phía sau.
  • Cảm biến 1 (màu đỏ): Lắp đặt gần phía trước quạt hơn (phía mặt phẳng 1).
  • Cảm biến 2 (màu xanh lá cây): Lắp đặt ở vị trí gần phía sau quạt hơn (phía mặt phẳng 2).
  • Máy bay số 1 (vùng đỏ): Mặt phẳng hiệu chỉnh trên đĩa cánh quạt, gần phía trước hơn.
  • Máy bay số 2 (vùng xanh): Mặt phẳng hiệu chỉnh nằm gần tấm đỡ phía sau hoặc trục hơn.

Kết nối cả hai cảm biến rung và máy đo tốc độ laser với Balanset-1A. Dán băng phản quang lên trục hoặc moay ốc để làm mốc đo tốc độ quay.

Balancing Process

Khởi động quạt và thực hiện các phép đo độ rung ban đầu (Lần 0). Lắp một vật cân thử có khối lượng đã biết lên Mặt phẳng 1 tại một điểm bất kỳ, cho quạt chạy và ghi lại sự thay đổi độ rung (Lần 1). Di chuyển vật cân thử sang Mặt phẳng 2 tại một điểm bất kỳ, cho quạt chạy lại và ghi lại (Lần 2). Phần mềm Balanset-1A sử dụng cả ba phép đo để tính toán khối lượng và góc hiệu chỉnh cho mỗi mặt phẳng.

Lắp đặt các quả cân hiệu chỉnh lên cánh quạt sau khi cân bằng hai mặt phẳng bằng thiết bị Balanset-1A.
Các quả cân hiệu chỉnh được lắp đặt trên cánh quạt tại các vị trí được tính toán bởi Balanset-1A.

Đo góc để tính toán trọng lượng hiệu chỉnh quạt

Góc được đo từ vị trí của quả cân thử nghiệm theo hướng quay của quạt — chính xác như đã mô tả trong tài liệu. Đo góc hiệu chỉnh Xem phần trên. Đánh dấu vị trí đặt trọng lượng thử (tham chiếu 0°), sau đó tính góc được chỉ định dọc theo hướng quay để tìm vị trí trọng lượng hiệu chỉnh.

Màn hình phần mềm Balanset-1A hiển thị kết quả cân bằng hai mặt phẳng cho một quạt — biểu đồ cực với các vectơ hiệu chỉnh.
Màn hình hiển thị kết quả cân bằng hai mặt phẳng Balanset-1A: hiển thị khối lượng hiệu chỉnh và góc cho cả hai mặt phẳng.

Dựa trên các góc và khối lượng được phần mềm tính toán, hãy lắp đặt các quả cân hiệu chỉnh vào Mặt phẳng 1 và Mặt phẳng 2. Cho quạt chạy thêm một lần nữa và kiểm tra xem độ rung đã giảm xuống mức chấp nhận được chưa. ISO 21940-11 (Thông thường là G 6.3 cho quạt đa dụng). Nếu độ rung dư vẫn cao hơn mức mục tiêu, hãy thực hiện một lần hiệu chỉnh.

Những câu hỏi thường gặp

Cân bằng tĩnh điều chỉnh sự mất cân bằng trên một mặt phẳng duy nhất — trọng tâm của rôto được dịch chuyển về phía trục quay. Phương pháp này hiệu quả với các chi tiết hẹp, hình đĩa có đường kính lớn hơn 7 lần chiều rộng. Cân bằng động điều chỉnh sự mất cân bằng trên hai mặt phẳng cùng lúc, giải quyết cả sự mất cân bằng lực và mômen. Phương pháp này cần thiết cho bất kỳ rôto hình elip nào có khối lượng phân bố dọc theo chiều dài trục. Một rôto có thể được cân bằng tĩnh nhưng vẫn mất cân bằng động — thành phần mômen không thể nhìn thấy cho đến khi rôto quay.
Sử dụng công thức: Mt = Mr × K / (Rt × (N/100)²), trong đó M tính bằng gam, R tính bằng cm và N tính bằng vòng/phút. K là hệ số độ cứng của giá đỡ (1 = mềm, 3 = trung bình, 5 = cứng). Mục tiêu là tạo ra sự thay đổi biên độ ít nhất 20–30° hoặc độ lệch pha 20–30°. Hoặc bỏ qua phần tính toán và sử dụng công thức của chúng tôi. máy tính trọng lượng thử nghiệm trực tuyến. Ở tốc độ thấp dưới 500 vòng/phút, hãy sử dụng quy tắc tĩnh 10% thay thế: khối lượng thử nghiệm = 10% khối lượng rôto / bán kính hiệu chỉnh.
Sử dụng phương pháp đo một mặt phẳng cho các rôto hình đĩa hẹp có đường kính lớn hơn 7 lần chiều rộng trục — ví dụ như bánh đà, đá mài, lưỡi cưa. Sử dụng phương pháp đo hai mặt phẳng cho bất cứ thứ gì dài hơn: trục, cánh quạt, rôto máy nghiền, con lăn, cụm bơm nhiều tầng. Khi không chắc chắn, hãy luôn chọn phương pháp đo hai mặt phẳng — nó phát hiện ra sự mất cân bằng mô-men xoắn mà phương pháp đo một mặt phẳng bỏ sót, và chỉ cần thêm một lần đo nữa (khoảng 10 phút).
Tiêu chuẩn ISO 21940-11:2016 là tiêu chuẩn hiện hành cho rôto cứng. Nó thay thế tiêu chuẩn ISO 1940-1:2003. Tiêu chuẩn này định nghĩa các cấp chất lượng cân bằng từ G 0.4 (con quay hồi chuyển) đến G 4000 (trục khuỷu động cơ diesel hàng hải tốc độ chậm). Các cấp phổ biến: G 6.3 cho quạt và máy bơm, G 2.5 cho động cơ điện, G 1.0 cho rôto tăng áp, G 16 cho máy móc nông nghiệp và máy nghiền. Cấp độ nhân với vận tốc góc sẽ cho vận tốc trọng tâm tối đa cho phép tính bằng mm/s — từ đó bạn tính toán khối lượng dư cho phép tại bán kính hiệu chỉnh.
Thiết bị sẽ tính toán góc hiệu chỉnh so với vị trí của quả cân thử. Đánh dấu vị trí bạn đã đặt quả cân thử — đây là điểm tham chiếu 0°. Sau đó, đo góc được chỉ định theo hướng quay của rôto từ điểm tham chiếu đó. Quả cân hiệu chỉnh sẽ được đặt ở vị trí thu được. Nếu thiết bị yêu cầu tháo quả cân, hãy đặt nó ở vị trí đối diện 180°. Sử dụng thước đo góc hoặc chia chu vi thành các đoạn được đánh dấu trước khi bắt đầu.
Đúng vậy — đây được gọi là cân bằng tại chỗ hoặc cân bằng trong quá trình vận hành. Bạn gắn các cảm biến rung lên vỏ ổ trục, gắn một thiết bị đo tốc độ quay làm tham chiếu, và vận hành máy ở tốc độ hoạt động. Một thiết bị cầm tay như Balanset-1A sẽ hướng dẫn bạn thực hiện trình tự cân thử và tính toán các hiệu chỉnh. Cân bằng tại chỗ giúp tiết kiệm hàng giờ tháo lắp, loại bỏ các lỗi căn chỉnh do lắp đặt lại và cân bằng rôto trong điều kiện vận hành thực tế — bao gồm cả ảnh hưởng của sự ghép nối, sự giãn nở nhiệt và độ cứng thực tế của ổ trục.

Thiết bị cân bằng trường

The Balanset‑1A Đây là một thiết bị cầm tay hai kênh, thực hiện cân bằng động một mặt phẳng và hai mặt phẳng, cùng với phân tích rung động (vận tốc tổng thể, phổ, dạng sóng). Sản phẩm được bán dưới dạng bộ kit hoàn chỉnh:

  • 2 cảm biến rung áp điện có đế từ tính
  • Máy đo tốc độ bằng laser (cảm biến tốc độ vòng quay không tiếp xúc) với băng phản quang.
  • Thiết bị đo USB (kết nối với bất kỳ máy tính xách tay Windows nào)
  • Phần mềm: phần mềm cân bằng, máy đo độ rung, máy phân tích phổ.
  • Hộp đựng kèm đầy đủ cáp và phụ kiện.

Dải tốc độ quay: 300–100.000 vòng/phút. Dải độ rung: 0,5–80 mm/s RMS. Độ chính xác pha: ±1°. Phần mềm bao gồm các chức năng chia trọng lượng, hiệu chỉnh, kiểm tra dung sai và tạo báo cáo. Toàn bộ bộ sản phẩm nặng 3,5 kg.

Balanset‑1A — Máy phân tích độ rung và cân bằng di động
Hai kênh. Hai mặt phẳng. Một thiết bị duy nhất dùng để cân bằng trường, đo độ rung và kiểm định dung sai ISO.
€1,975
Đặt hàng ngay Hãy hỏi qua WhatsApp
Máy cân bằng và phân tích rung động cầm tay Balanset-1A — bộ sản phẩm hoàn chỉnh bao gồm cảm biến, máy đo tốc độ và hộp đựng.
NS
Nikolai Shelkovenko
CEO & Kỹ sư hiện trường · Vibromera
Hơn 13 năm kinh nghiệm trong chẩn đoán rung động và cân bằng tại hiện trường. Cá nhân tôi đã cân bằng hơn 2.000 rôto trên các máy nghiền, quạt, máy đập, máy ly tâm và máy gặt đập liên hợp tại hơn 20 quốc gia.
← Trở lại Cơ sở kiến thức
Thể loại: ExampleCrashersImpellersMulchersrotors
Thẻ:

0 Bình luận

Để lại một bình luận

Hình đại diện tạm thời
WhatsApp