Вращающийся дисбаланс

Вращающийся дисбаланс – это неравномерное распределение массы вокруг оси вращения. Вращающаяся масса, или ротор , считается разбалансированной, когда ее центр масс (ось инерции) не совпадает с центром вращения (геометрической осью). Дисбаланс вызывает момент, который придает ротору раскачивающееся движение, характерное для вибрации вращающихся конструкций.

Причины дисбаланса

Рутинные производственные процессы могут вызвать нагрузку на металлические компоненты. Без снятия напряжения ротор будет деформироваться, чтобы приспособиться. Термическая деформация часто возникает, когда детали подвергаются воздействию повышенных температур. Металлы способны расширяться при контакте с теплом, поэтому воздействие более высоких температур может привести к расширению либо всей части оборудования, либо только определенных частей, вызывая деформацию. Вращающиеся детали, участвующие в погрузочно-разгрузочных работах, почти всегда накапливают отложения. Более того, под воздействием масла эти детали очень легко деформируются. Без соблюдения режима технического обслуживания или проведения проверки масло может проникнуть в детали, что приведет к дисбалансу. ^{[ 1 ]}: В некоторых случаях желательна вибрация, и ротор намеренно разбалансирован, чтобы служить вибратором . Примером этого является шейкер самолета .

Эффекты дисбаланса

Вибрация
Шум
Уменьшение срока службы подшипников.
Небезопасные условия труда
Уменьшение срока службы машины
Повышенное обслуживание

Единицы, используемые для выражения дисбаланса

По эксцентриситету массы $e$ : мкм, мм, см, ...; мкдюйм, мил, дюйм, ...
По массе $m$ на заданном радиусе: мкг, мг, г, кг, ...; моз, унция, ...
По массе × радиус-моменту (мР): мг-мм, г-мм, мг-см, г-см, кг-мм, ...; оз-ин, г-ин, ...

Виды баланса

Статический баланс

Статический баланс (иногда называемый балансом сил) ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}) возникает, когда инерционная ось вращающейся массы смещается от оси вращения и параллельно ей. Статические дисбалансы могут возникать чаще в дискообразных роторах, поскольку тонкий геометрический профиль диска допускает неравномерное распределение массы с осью инерции, которая почти параллельна оси вращения. Только одна плоскость получает коррекцию баланса. ^{[ 4 ]}

U=m\times r

где U = баланс, m = масса, r = расстояние между дисбалансом и центром объекта.

Баланс пары

Парный баланс возникает, когда вращающаяся масса имеет две равные силы дисбаланса, расположенные на 180 ° друг напротив друга. Система, которая статически сбалансирована, все же может иметь пару дисбалансов. Парный дисбаланс часто возникает в удлиненных цилиндрических роторах.

U=m\times r\times d

где d = расстояние между двумя силами дисбаланса вдоль оси вращения.

Динамический баланс

При вращении дисбаланс, когда ось массы/инерции не пересекается с осью вала, называется динамическим балансом . Сочетание статического и парного баланса представляет собой динамический дисбаланс. Он встречается практически во всех роторах и является наиболее распространенным видом дисбаланса. Это можно исправить, корректируя вес как минимум в двух плоскостях. ^{[ 5 ]}

Как исправить или компенсировать баланс

Массовое дополнение.
Массовое удаление.
Массовое переселение.
Центрирование масс.

Измерение существующей вибрации и расчет требуемого изменения массы обычно выполняются с использованием какой-либо балансировочной машины .

Оценки

ИСО 21940 ^{[ 6 ]} классифицирует вибрацию по G-кодам. К сожалению, это теоретическое значение, предполагающее, что ротор вращается в свободном пространстве, поэтому оно не связано с реальными условиями эксплуатации. Роторы одного типа, имеющие допустимую величину остаточного удельного дисбаланса e _per , изменяются обратно пропорционально скорости ротора.

e _на × ω = Константа,

где ω = угловая скорость (радианы в секунду) e _per = допустимый остаточный удельный дисбаланс

Эта константа соответствует классу качества G. Классы балансировки используются для определения допустимого остаточного дисбаланса для вращающихся механизмов. Стандарт ISO 1940 определяет классы балансировки для разных классов машин. Ротор, сбалансированный по G2,5, будет вибрировать со скоростью 2,5 мм/с на рабочей скорости, если вращается в подвешенном состоянии без внешних воздействий.

U _per = (9,54 × число G × масса)/об/мин

Где U _per = допуск баланса (или) остаточный дисбаланс

Важные формулы

F=U\omega ^{2}

U=mass(unbalance)r

e={\frac {U}{m(rotor)}}

Где F = сила, возникающая из-за дисбаланса, U = дисбаланс. ω = угловая частота. e = удельный дисбаланс. м = масса. r = расстояние между дисбалансом и осью вращения объекта.

Ссылки

^ «Три основных причины, по которым изготовленный вами вращающийся компонент может стать несбалансированным | Test Devices Inc» . Тестовые устройства Inc. 12 августа 2017 г. Проверено 13 марта 2018 г.
^ «Дисбаланс масс и пиковая вибрация при рабочей частоте 1X» . центробежный насос.org . Проверено 10 октября 2014 г.
^ Берри, Джеймс Э. (1997). Анализ I: Как реализовать эффективную программу мониторинга состояния с использованием анализа вибрации . Технические партнеры Шарлотты, ПК, стр. 6–15.
^ «Определение балансировки и что такое балансировка? | Универсальная балансировка» . balancingservices.co.uk . Проверено 13 марта 2018 г.
^ «Дисбаланс: распространенная причина вибрации | IRD, LLC» . www.irdproducts.com . Проверено 13 марта 2018 г.
^ «ИСО 21940» .

[1] «Три основных причины, по которым изготовленный вами вращающийся компонент может стать несбалансированным | Test Devices Inc» . Тестовые устройства Inc. 12 августа 2017 г. Проверено 13 марта 2018 г.

[Centrifugal_Pump-2] «Дисбаланс масс и пиковая вибрация при рабочей частоте 1X» . центробежный насос.org . Проверено 10 октября 2014 г.

[TAC-3] Берри, Джеймс Э. (1997). Анализ I: Как реализовать эффективную программу мониторинга состояния с использованием анализа вибрации . Технические партнеры Шарлотты, ПК, стр. 6–15.

[4] «Определение балансировки и что такое балансировка? | Универсальная балансировка» . balancingservices.co.uk . Проверено 13 марта 2018 г.

[5] «Дисбаланс: распространенная причина вибрации | IRD, LLC» . www.irdproducts.com . Проверено 13 марта 2018 г.

[6] «ИСО 21940» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]