Hiểu về rotor nhô ra

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

Bộ dụng cụ cân bằng và chẩn đoán rung động hoàn chỉnh từ Vibromera, bao gồm bốn cảm biến rung động có dây cáp, mô-đun giao diện tín hiệu, máy đo tốc độ laser có chân đế từ tính, cân kỹ thuật số, cáp USB và hộp đựng. Hệ thống được thiết kế để cân bằng rô-to tại hiện trường và theo dõi tình trạng trên thiết bị công nghiệp.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Định nghĩa: Rotor nhô là gì?

MỘT rôto nhô ra (còn gọi là rôto dạng đòn bẩy hoặc rôto dạng đòn bẩy) là một cánh quạt Cấu hình trong đó khối lượng quay mở rộng ra ngoài, vượt ra ngoài các ổ trục đỡ, được lắp theo kiểu công xôn. Trong thiết kế này, rô-to chỉ được đỡ ở một bên, với bộ phận làm việc (cánh quạt, bánh xe quạt, đá mài, v.v.) nhô ra khỏi giá đỡ ổ trục, thay vì được đặt giữa hai ổ trục.

Cấu hình này phổ biến ở nhiều loại thiết bị công nghiệp và đặt ra những thách thức riêng cho cân bằng do sự khuếch đại của mất cân bằng lực tác động thông qua tác động của đòn bẩy.

Ví dụ phổ biến về rotor nhô ra

Thiết kế rotor nhô ra được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại:

Quạt HVAC và Công nghiệp

Cánh quạt ly tâm kéo dài từ trục động cơ
Quạt làm mát hướng trục gắn trên chuông đầu động cơ
Quạt công nghiệp gắn trên bệ

Pumps

Cánh bơm ly tâm một tầng
Máy bơm ghép chặt trong đó cánh bơm kéo dài từ ổ trục động cơ

Máy công cụ

Bánh mài trên trục quay nhô ra
Dao phay và giá đỡ dụng cụ
Mâm cặp tiện

Truyền tải điện

Ròng rọc và bánh răng gắn trên trục động cơ
Bánh răng trên trục mở rộng
Đĩa xích

Thiết bị chế biến

Máy trộn khuấy và cánh quạt
Cánh tuabin trên trục tuabin

Tại sao lại thiết kế Overhung?

Bất chấp những thách thức về cân bằng, rôto nhô ra mang lại những lợi thế thực tế đáng kể:

1. Khả năng tiếp cận

Bộ phận làm việc có thể dễ dàng tiếp cận để kiểm tra, bảo trì và thay thế mà không cần tháo rời toàn bộ máy hoặc làm hỏng ổ trục.

2. Sự đơn giản và chi phí

Việc loại bỏ một giá đỡ ổ trục sẽ làm giảm độ phức tạp về mặt cơ khí, số lượng bộ phận và chi phí sản xuất.

3. Hiệu quả không gian

Thiết kế nhỏ gọn đòi hỏi ít không gian trục hơn so với thiết kế giữa các ổ trục.

4. Dễ dàng lắp đặt

Các thành phần thường có thể được lắp trực tiếp vào trục động cơ tiêu chuẩn hoặc máy móc hiện có mà không cần sắp xếp khớp nối tùy chỉnh.

5. Yêu cầu về quy trình

Trong một số ứng dụng (máy bơm, máy trộn, xử lý hóa chất), chỉ cần đặt bộ phận làm việc ở một bên để tiếp cận chất lỏng hoặc vật liệu trong quy trình.

Những thách thức cân bằng độc đáo

Các rôto nhô ra có một số thách thức khiến chúng dễ bị mất cân bằng hơn so với các thiết kế có ổ trục giữa:

1. Khuếch đại mô men

Bất kì mất cân bằng Trong trường hợp rotor treo, lực ly tâm không chỉ tạo ra lực ly tâm mà còn tạo ra mô men (mô men xoắn) xung quanh ổ đỡ. Khối lượng càng xa ổ đỡ thì mô men này càng lớn, làm tăng tác động của ngay cả những mất cân bằng nhỏ. Điều này được mô tả theo nguyên lý cánh tay đòn: Lực × Khoảng cách = Mô men.

2. Tải trọng chịu lực cao

Cấu hình công xôn gây ra tải trọng hướng tâm và mô men lớn lên ổ trục, đặc biệt là ổ trục gần rô-to nhất. Sự mất cân bằng làm trầm trọng thêm các tải trọng này, đẩy nhanh quá trình mài mòn ổ trục.

3. Uốn và lệch trục

Trục nhô ra chịu lực uốn cong và ngay cả sự mất cân bằng nhỏ cũng có thể khiến trục bị lệch đáng kể ở đầu nhô ra, đặc biệt là ở tốc độ cao hơn hoặc khoảng cách nhô ra xa hơn.

4. Hiệu ứng khớp nối và rãnh then

Nhiều rô-to nhô ra được lắp vào trục động cơ bằng then, vít cố định hoặc khớp nối. Những kết nối này có thể gây ra hoặc thay đổi tình trạng mất cân bằng, và bất kỳ sự lỏng lẻo nào cũng làm độ rung trở nên trầm trọng hơn đáng kể.

5. Độ nhạy với cài đặt

Lắp đặt không đúng cách (không lắp hoàn toàn vào trục, nghiêng một góc, chốt lỏng) có tác động rõ rệt hơn đến rôto nhô ra so với thiết kế ổ trục giữa.

Cân nhắc về cân bằng cho cánh quạt nhô ra

Một mặt phẳng thường là đủ

Hầu hết các rôto nhô ra đều tương đối ngắn theo hướng trục và có thể được cân bằng hiệu quả bằng cách sử dụng cân bằng mặt phẳng đơn. Các mặt phẳng hiệu chỉnh thường nằm trên rotor ở vị trí dễ tiếp cận nhất.

Cân bằng tĩnh so với cân bằng động

Static Balance: Đảm bảo trọng tâm của rotor nằm trên trục quay. Đối với rotor dạng đĩa nhô ra, cân bằng tĩnh thường là đủ.
Dynamic Balance: Đối với các rôto nhô ra dài hơn hoặc có độ dày trục đáng kể, cân bằng động trên hai mặt phẳng có thể cần thiết để loại bỏ cặp đôi mất cân bằng.

Khoảng cách nhô ra quan trọng

Khoảng cách nhô ra (khoảng cách từ ổ trục gần nhất đến trọng tâm của rôto) càng lớn thì chất lượng cân bằng càng trở nên quan trọng. Theo nguyên tắc chung:

Phần nhô ra ngắn (L/D < 0,3): Ít nhạy hơn, áp dụng dung sai cân bằng tiêu chuẩn
Độ nhô ra vừa phải (0,3 < L/D < 0,7): Nhạy cảm hơn, hãy cân nhắc dung sai chặt chẽ hơn
Phần nhô ra dài (L/D > 0,7): Độ nhạy cao, cần cân bằng cẩn thận và có thể cần cân bằng động

Trong đó L là chiều dài nhô ra và D là đường kính rôto.

Thực hành tốt nhất để cân bằng rôto nhô ra

1. Cân bằng trong cấu hình cài đặt cuối cùng khi có thể

Các rôto nhô ra đặc biệt nhạy cảm với cách chúng được lắp đặt. Lý tưởng nhất là thực hiện cân bằng trường với rôto được lắp trên trục của nó, ở cấu hình hoạt động cuối cùng.

2. Xác minh việc gắn kết an toàn

Trước khi cân bằng, hãy đảm bảo:

Tất cả các ốc vít lắp (vít cố định, bu lông, chìa khóa) đều được siết chặt đúng cách
Rotor được lắp hoàn toàn trên trục mà không có khe hở
Bất kỳ rãnh then nào cũng được lắp đúng cách mà không có khoảng hở quá mức
Rotor vuông góc với trục (không bị cong hoặc nghiêng)

3. Sử dụng bán kính hiệu chỉnh phù hợp

Place trọng số hiệu chỉnh với bán kính lớn nhất có thể (thường gần đường kính ngoài). Điều này tối đa hóa hiệu quả của mỗi gam trọng lượng hiệu chỉnh, cho phép thêm trọng lượng nhỏ hơn.

4. Kiểm tra độ chạy ra

Trục đo chạy ra ngoài trước khi cân bằng. Độ lệch tâm quá mức (lệch tâm, rung lắc, trục cong) sẽ ngăn cản việc đạt được sự cân bằng tốt và phải được khắc phục trước.

5. Xem xét các hiệu ứng mô men trong phép đo rung động

Khi đo rung động Đối với các lắp đặt rôto treo, hãy đo cả ổ trục đầu dẫn động và ổ trục đầu không dẫn động nếu có thể. Kiểu rung động sẽ khác nhau đáng kể giữa các vị trí do mô men tạo ra bởi khối treo.

6. Sử dụng dung sai chặt chẽ hơn

Do hiệu ứng khuếch đại, hãy cân nhắc chỉ định một Cấp G chặt hơn so với rotor ổ trục giữa tương đương. Ví dụ, sử dụng G 2.5 thay vì G 6.3 cho các ứng dụng quan trọng.

Các vấn đề thường gặp và giải pháp

Sự cố: Rung động trở lại sau khi cân bằng

Nguyên nhân có thể xảy ra:

Phần cứng lắp lỏng lẻo bị lỏng trong quá trình vận hành
Trọng lượng hiệu chỉnh bị dịch chuyển hoặc rơi ra
Sự tích tụ vật chất hoặc xói mòn đã thay đổi trạng thái cân bằng
Sự tăng trưởng nhiệt gây ra sự dịch chuyển

Giải pháp: Sử dụng hợp chất khóa ren, hàn hoặc gắn cố định các quả cân chỉnh, thiết lập lịch kiểm tra thường xuyên.

Vấn đề: Không thể đạt được sự cân bằng chấp nhận được

Nguyên nhân có thể xảy ra:

Trục chạy ra ngoài hoặc trục cong
Vòng bi bị mòn hoặc khe hở quá mức
Cộng hưởng cấu trúc ở tốc độ hoạt động
Lắp đặt rôto kém (bị lên đạn, không được lắp hoàn toàn)

Giải pháp: Xử lý các vấn đề cơ học trước khi cân bằng, kiểm tra độ thẳng của trục, thay thế ổ trục bị mòn, xác minh việc lắp đặt đúng cách.

Những cân nhắc về thiết kế cho thiết bị mới

Khi thiết kế thiết bị có rôto nhô ra:

Giảm thiểu phần nhô ra: Giữ khoảng cách nhô ra càng ngắn càng tốt
Làm cứng trục: Sử dụng trục có đường kính lớn hơn để chống uốn cong
Sử dụng vòng bi chắc chắn: Chỉ định ổ trục có khả năng chịu tải hướng tâm và mô men thích hợp
Cung cấp khả năng cân bằng: Thiết kế mặt phẳng hiệu chỉnh hoặc vị trí dễ tiếp cận để thêm/bỏ trọng lượng cân bằng
Hãy cân nhắc việc cân bằng trước: Cân bằng phần tử rôto trước khi lắp đặt nếu có thể
Chỉ định dung sai thích hợp: Đừng chỉ định quá mức, nhưng hãy nhận ra rằng các thiết kế nhô ra cần có sự cân bằng tốt

Tiêu chuẩn và hướng dẫn của ngành

Mặc dù rôto nhô ra không có tiêu chuẩn cân bằng riêng nhưng chúng vẫn tuân theo các tiêu chuẩn cân bằng chung với các lưu ý đặc biệt:

Tiêu chuẩn ISO 21940-11: Cung cấp hướng dẫn lựa chọn cấp G áp dụng cho rôto treo
API 610 (Máy bơm ly tâm): Chỉ định chất lượng cân bằng cho cánh bơm nhô ra
Tiêu chuẩn ANSI/AGMA: Cung cấp hướng dẫn để cân bằng bánh răng và ròng rọc nhô ra

Nhìn chung, hãy áp dụng các cấp độ cân bằng tiêu chuẩn nhưng lưu ý rằng các cấu hình nhô ra có thể được hưởng lợi từ một cấp độ chặt hơn để bù cho các hiệu ứng khuếch đại.

← Quay lại Mục lục chính

Rotor Overhung là gì? Thiết kế Cantilever cân bằng

Được xuất bản bởi admin trên Tháng 10 31, 2025 Tháng 10 31, 2025