Hiểu về sự mất cân bằng của cặp đôi
Cặp đôi mất cân bằng là một dạng cụ thể của mất cân bằng động in which a cánh quạt mang hai lực bằng nhau mất cân bằng những khối lượng được đặt cách nhau 180°, trong hai mặt phẳng riêng biệt mặt phẳng hiệu chỉnh. Khi rotor quay, hai lực hướng tâm đối nhau này tạo thành một momen xoay — một “cặp lực” — cố gắng xoay rotor, làm cho nó lắc lư hoặc nôi đầu cuối quanh tâm trọng lượng của nó. Một đặc điểm xác định của sự không cân bằng cặp lực thuần là tâm trọng lượng vẫn nằm trên trên trục quay, do đó rotor cân bằng tĩnh: đặt trên các cạnh dao nó sẽ không lăn về phía nặng. Điều kiện này chỉ có thể được phát hiện khi rotor đang quay, và nó chỉ có thể được sửa chữa bằng các trọng lượng ở hai mặt phẳng khác nhau.
1. Định nghĩa: Sự mất cân bằng của cặp đôi là gì?
Từ “cặp lực” được mượn từ cơ học, nơi nó biểu thị một cặp lực bằng nhau, đối nhau, song song được tách ra bởi một khoảng cách — một hệ thống tạo ra chuyển động xoay thuần túy, không có chuyển dịch ròng. Đó chính xác là những gì xảy ra ở đây. Mỗi khối lượng không tâm tạo ra một lực ly tâm khi rotor quay; vì hai lực bằng nhau và hướng ngược nhau nhưng được tách biệt theo trục, chúng triệt tiêu lẫn nhau như một lực ròng nhưng cộng lại thành một momen. Rotor không cảm thấy bất kỳ lực đẩy ngang nào tại tâm của nó, nhưng nó cảm thấy một momen lắc rung không ngừng đảo chiều hai lần mỗi vòng quay.
2. Hình dung sự mất cân bằng của cặp đôi
Hãy tưởng tượng một rotor dài và mỏng. Đặt một trọng lượng 10 g ở trên cùng (0°) của đầu bên trái, sau đó đặt một trọng lượng thứ hai 10 g ở dưới cùng (180°) của đầu bên phải:
- Check it for cân bằng tĩnh và nó dường như cân bằng hoàn toàn — hai trọng lượng triệt tiêu lẫn nhau, và tâm trọng lượng nằm trên trục.
- Quay nó, và trọng lượng bên trái kéo đầu bên trái lên trong khi trọng lượng bên phải kéo đầu bên phải xuống. Kết quả là một chuyển động lắc rung mạnh mẽ, hoặc chuyển động cặp lực lắc rung.
Tình trạng này tạo ra cao rung động at 1× the tốc độ vận hành, và — thật quan trọng đối với chẩn đoán — các giai đoạn chỉ số tại hai ổ trục gần như lệch pha 180° với nhau, vì hai đầu chuyển động theo hướng ngược nhau ở bất kỳ thời điểm nào.
3. Sự mất cân bằng giữa cặp đôi và tĩnh và động
Hiểu được mối quan hệ giữa ba lớp không cân bằng là chìa khóa để lựa chọn biện pháp sửa chữa đúng:
| Kiểu | Mô tả khối lượng | Tâm trọng lực | Mối quan hệ pha của vòng bi | Sửa lỗi |
|---|---|---|---|---|
| mất cân bằng tĩnh | Một điểm nặng duy nhất | Độ lệch từ trục | In-phase | Một trọng lượng, một mặt phẳng |
| Cặp đôi mất cân bằng | Hai vị trí nặng đối xứng, ngược chiều ở hai mặt phẳng | On the axis | Lệch pha 180° | Hai trọng lượng, hai mặt phẳng |
| Mất cân bằng động | Sự kết hợp của mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng ngẫu lực | Chênh lệch và ngả | Một số góc trung gian | Hai trọng lượng, hai mặt phẳng |
Mất cân bằng động là trạng thái phổ biến nhất trong các roto thực tế và chỉ đơn giản là mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng ngẫu lực xảy ra cùng nhau; do đó, việc khắc phục nó đòi hỏi phải đo lường và đặt trọng lượng ở ít nhất hai mặt phẳng riêng biệt. Một dấu hiệu thực tế hữu ích là so sánh pha: các ổ cùng chiều gần như chỉ ra thành phần mất cân bằng tĩnh chiếm ưu thế, trong khi sự phân chia gần 180° chỉ ra thành phần ngẫu lực chiếm ưu thế.
4. Khắc phục mất cân bằng ngẫu lực
Để loại bỏ ngẫu lực, máy cân bằng hoặc bộ phân tích tính toán kích thước và vị trí góc của hai trọng lượng hiệu chỉnh:
- One trọng lượng hiệu chỉnh được đặt ở mặt phẳng đầu tiên để chống lại lực ở đó.
- Một cái thứ hai được đặt ở mặt phẳng thứ hai để chống lại lực đối xứng, ngược chiều ở đầu kia.
Với cả hai lực được trung hòa, moment xoắn biến mất và roto chạy suôn sẻ. Lưu ý rằng càng xa nhau hai mặt phẳng, mỗi trọng lượng càng nhỏ đối với cùng một moment hiệu chỉnh — tay đòn dài, khối lượng nhỏ — đó là lý do tại sao việc tối đa hóa khoảng cách mặt phẳng là một thực tế tốt. Trên một máy lắp ráp sẵn, việc hiệu chỉnh hai mặt phẳng này được thực hiện mà không cần tháo dỡ bằng một thiết bị hai kênh di động như Balanset-1A, đo biên độ 1× và pha tại mỗi ổ, xác định hệ số ảnh hưởng from a trial-weight chạy, và giải quyết cả hai trọng lượng cùng một lúc. Công việc kết thúc bằng việc xác minh mất cân bằng còn lại so với một Tiêu chuẩn ISO 21940-11 điểm trung bình.
5. Tại sao dễ bỏ qua mất cân bằng ngẫu lực
Vì một roto mất cân bằng ngẫu lực vượt qua kiểm tra tĩnh (một mặt phẳng), việc chỉ dựa vào một bài kiểm tra tĩnh có thể để lại một khiếm khuyết gây hại chưa được phát hiện. Chỉ một phép đo quay đọc được cả hai ổ — và so sánh pha của chúng — mới phơi bày ra ngẫu lực rocking. Đây là lý do cơ bản tại sao cân bằng hai mặt phẳng tồn tại và tại sao hầu hết các roto công nghiệp đa năng, từ phần chia động cơ đến trục truyền động, được cân bằng động học hơn là tĩnh.
