Hiểu về mất cân bằng dư
Sự mất cân bằng còn lại là số lượng mất cân bằng vẫn còn trong một cánh quạt sau khi cân bằng quá trình đã hoàn tất. Đó là mức độ mất cân bằng nhỏ và có chủ đích được phép tồn tại bên trong rô-to, bởi vì việc giảm thêm mức độ này sẽ không mang lại lợi ích thực tế nào. Nói cách khác, sự mất cân bằng còn lại không phải là lỗi trong quá trình cân bằng — đó là mục tiêu về việc cân bằng.
1. Định nghĩa: Mất cân bằng dư là gì?
Mọi rôto thực tế đều có một mức độ mất cân bằng nhất định. Cân bằng hoàn hảo — tức là trục khối lượng trùng khớp chính xác với trục trục — là điều không thể đạt được, và việc theo đuổi điều đó là vô nghĩa về mặt kinh tế. Do đó, mục đích của việc cân bằng không phải là loại bỏ hoàn toàn sự mất cân bằng, mà là giảm nó xuống dưới mức mà rung động Sự mất cân bằng mà nó tạo ra là vô hại đối với máy. Sự mất cân bằng còn lại sau khi đạt đến mức đó được gọi là sự mất cân bằng dư.
Sự mất cân bằng dư được biểu thị bằng khối lượng nhân với bán kính — thường được tính bằng gam-milimét (g·mm) hoặc đơn vị gam-inch — bởi vì lực ly tâm mà rôto chịu tác động phụ thuộc vào cả khối lượng lệch tâm và khoảng cách từ trục. Một điểm có khối lượng 1 g ở bán kính 100 mm (100 g·mm) có tác dụng tương đương với một điểm có khối lượng 2 g ở bán kính 50 mm.
2. Cân bằng sự khoan dung — Được phép đến mức nào?
Giá trị lệch cân bằng dư tối đa cho phép được quy định bởi một cân bằng dung sai. Phương pháp được quốc tế công nhận này xuất phát từ Tiêu chuẩn ISO 1940-1, nay đã được tích hợp vào hệ thống hiện đại Tiêu chuẩn ISO 21940-11 loạt. Nó định nghĩa Cân bằng các mức chất lượng (G-grades) — G6.3, G2.5, G1.0, v.v. — trong đó con số biểu thị vận tốc quỹ đạo cho phép của tâm khối lượng rô-to, tính bằng mm/s.
- A Giá trị G càng nhỏ thì dung sai càng chặt chẽ và độ lệch dư cho phép nhỏ hơn. Rôto của máy bơm và quạt thường có độ chính xác G6.3; trong khi trục chính của máy công cụ chính xác đòi hỏi độ chính xác G1.0 hoặc cao hơn.
- Sự mất cân bằng dư cho phép tăng lên khi khối lượng rôto tăng và giảm khi tốc độ làm việc tăng — một rôto quay nhanh phải được cân bằng chính xác hơn nhiều so với một rôto quay chậm có cùng khối lượng.
Cách tính toán — chuyển đổi giá trị G và tốc độ vận hành thành giá trị g·mm cho phép, sau đó chia đều giá trị này cho hai yếu tố mặt phẳng hiệu chỉnh — rất dễ tính sai nếu làm bằng tay. Bạn có thể tính ra ngay lập tức với công cụ miễn phí của chúng tôi Công cụ tính toán độ lệch dư (ISO 21940-11), giúp chuyển đổi trực tiếp giá trị G và tốc độ vận hành thành giá trị g·mm cho phép đối với từng máy bay.
3. Tại sao sự mất cân bằng dư luôn tồn tại
Một số thực tế khách quan đảm bảo rằng sự mất cân bằng nào đó luôn tồn tại:
- Độ phân giải của thiết bị: Mỗi máy cân bằng và máy phân tích tại hiện trường đều có một mức độ mất cân bằng nhỏ nhất mà nó có thể phát hiện một cách đáng tin cậy.
- Lỗi dụng cụ và lắp đặt: Các trục, trục gá và bộ chuyển đổi cũng gây ra những sai lệch nhỏ riêng của chúng.
- Ca làm việc tại xưởng lắp ráp: Các chốt, khớp nối và bulông sẽ làm dịch chuyển khối lượng của rô-to một chút khi máy được lắp ráp lại sau khi cân bằng.
- Thay đổi trong hoạt động: Sự giãn nở do nhiệt, mài mòn, xói mòn và sự tích tụ cặn bẩn đều làm thay đổi trạng thái cân bằng của rô-to trong quá trình vận hành.
- Hiệu quả giảm dần: Việc giảm một nửa độ lệch dư có thể làm thời gian cân bằng tăng gấp đôi, vì vậy cần phải biết dừng lại ở một mức hợp lý.
4. Đo lường và kiểm tra sự mất cân bằng còn lại
Quá trình cân bằng là một vòng lặp lặp đi lặp lại: đo mức độ mất cân bằng hiện tại, thêm hoặc bớt một trọng lượng hiệu chỉnh, đo lại và lặp lại cho đến khi giá trị đo được giảm xuống dưới giới hạn cho phép. Một báo cáo cân bằng đầy đủ phải luôn nêu rõ cả ban đầu sự mất cân bằng và kết quả cuối cùng dư độ lệch cân bằng cho từng mặt phẳng — ví dụ: “0,5 g·mm ở mặt phẳng trái, 0,8 g·mm ở mặt phẳng phải, trong giới hạn G2.5 ở tốc độ 3000 vòng/phút.”
Đối với các máy đã lắp ráp, quá trình kiểm tra này được thực hiện ngay tại hiện trường thay vì trên máy cân bằng. Một máy phân tích hai kênh cầm tay như Balanset-1A đo kích thước 1× biên độ và pha trước và sau khi hiệu chỉnh, tính toán các hệ số ảnh hưởng của rô-to, và xác nhận rằng độ rung dư — và do đó là sự mất cân bằng dư — nằm trong giới hạn của cấp độ ISO 21940-11 đã chọn. Do hoạt động trực tiếp trên các ổ trục của máy ở tốc độ vận hành, phương pháp này phản ánh chính xác trạng thái dư thực tế mà rô-to sẽ hoạt động, bao gồm cả các tác động từ quá trình lắp ráp và nhiệt mà máy cân bằng không thể phát hiện được.
5. Sự mất cân bằng còn lại so với sự mất cân bằng ban đầu
Nên phân biệt rõ hai thuật ngữ này. Mất cân bằng ban đầu là giá trị mà rô-to có trước khi thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào — thường là một giá trị lớn và chính là nguyên nhân khiến hiện tượng rung động được phát hiện ngay từ đầu. Sự mất cân bằng còn lại là giá trị được giữ lại một cách có chủ đích sau khi hiệu chỉnh và đã được kiểm tra so với giới hạn dung sai. Tỷ lệ giữa hai giá trị này là một thước đo hữu ích để đánh giá mức độ hiệu quả của quá trình cân bằng: việc giảm trọng lượng của rô-to từ 250 g·mm xuống còn 4 g·mm tương đương với mức giảm vượt quá 98% và đáp ứng yêu cầu cho hầu hết các tiêu chuẩn công nghiệp.
