Балансировка роторов — динамическая, статическая

Дисбаланс ротора, то есть наличие неуравновешенных масс, является одним из наиболее распространенных дефектов оборудования, который сопровождается резким увеличением вибрации. Это приводит к увеличению нагрузки на подшипники, меняет режим их работы и ускоряет разрушение. Кроме этого, работа оборудования с дисбалансом ротора может иметь и другие негативные последствия:

• увеличение сил трения и повышение энергопотребления;
• нагрев подшипников;
• вытекание смазки;
• повреждение несущих конструкций, обрыв анкерных болтов;
• преждевременный выход из строя муфтовых соединений, шкивов и ремней привода, подшипниковых узлов, корпусных сальниковых уплотнений;
• выпуск некачественной продукции;
• аварийная остановка механизма.

Причины дисбаланса

Чаще всего дисбаланс ротора возникает из-за загрязнения, обрыва элементов ротора в процессе работы, неравномерного износа элементов ротора, попадания в проточную часть посторонних предметов, неточной посадки ротора в его подшипниковые узлы или через определенные условия эксплуатации агрегата (тепловой, технологический дисбаланс). Иногда причиной дисбаланса может быть заводской брак.

Наши специалисты имеют опыт и проводят балансировку роторов (роторного оборудования): вентиляторов (крыльчатки, рабочего колеса), дробилок, центрифуг, сушильных цилиндров бумагоделательных машин, роторных элементов комбайнов и жаток и др.

Виды неуравновешенности роторов

В зависимости от взаимного расположения оси вращения и главной центральной оси инерции различают следующие виды неуравновешенности роторов (в соответствии с ГОСТ 19534-74):

• статическая — когда эти оси параллельны. Для устранения такой неуравновешенности выполняется статическая балансировка;
• моментная — когда оси пересекаются в центре масс ротора;
• динамическая (смешанная) — когда оси или пересекаются вне центра масс, либо не пересекаются, а перекрещиваются в пространстве. И моментная и динамическая неуравновешенность устраняются путем динамической балансировки.

Как проводится балансировка

Балансировка может выполняться либо на балансировочном станке, либо в собственных опорах. Инженеры нашего Технического центра выполняют балансировку роторов в собственных опорах. Это позволяет выполнить балансировку на месте — быстро и с максимальной точностью.

Балансировка в одной плоскости.

Выполняется один замер исходного уровня вибрации ротора, после чего выполняется один замер вибрации с навеской пробного грузика. Для измерения относительного фазового угла между двумя замерами используются синхронные усреднения измерения вибрации, запускаемые импульсом от датчика тахометра. Результатом является расчет веса и положения корректирующего грузила.

Балансировка в двух плоскостях.

Используется тот же фазовый метод, что и для одноплоскостной балансировки, но измерения вибрации и коррекции масс ротора рассчитываются отдельно по двум плоскостям.

Для замеров уровня вибрации — как начального, так и по результатам балансировки — мы используем профессиональные высокоточные анализаторы данных: SKF Microlog, FAG Detecor и соответствующее программное обеспечение.

Примерный план работ по балансировке роторов в собственных опорах:

1

Сбор и анализ технической информации об оборудовании:

• наименование и технологический номер агрегата
• кинематическая схема агрегата
• номинальная скорость вращения ротора агрегата
• возможность доступа к ротору
• возможность сварки (сверление) на роторе
• приблизительная масса ротора

2

Составление плана проведения вибродиагностики с целью определения наличия и величины дисбаланса:

• определение количества точек замеров
• определение и ввод исходных данных в программу для проведения корректных измерений
• составление маршрута вибродиагностики

3

Проведение измерений на оборудовании (определение наличия и величины дисбаланса) — измерение общего уровня вибрации в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях.

4

Обработка и анализ результатов измерений

• анализ общего уровня вибрации в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях
• спектральный анализ
• общая оценка результатов измерений
• принятие решения о проведении балансировки

5

Проведение балансировочных работ:

• определения величины остаточного дисбаланса
• расчет массы и места установки балансировочных грузиков на роторе агрегата
• расчет корректирующих масс и места их установки
• контрольный замер уровня вибрации агрегата

6

Составление отчета. В отчете вы получите:

• полную информацию о состоянии оборудования до и после балансировки
• перечень всех выполненных работ — с таблицами, измерениями, фотографиями и протоколом балансировки
• заключение-вывод по выполненным работам; список рекомендаций по дальнейшему обслуживанию оборудования

Почему вам стоит обратиться к нам:

• Все наши инженеры являются специалистами по неразрушающему контролю (вибродиагностика) 2-го уровня квалификации и имеют большой опыт в решении различных проблем в оборудовании.
• Кроме того, мы — партнеры компании SKF по техническому обслуживанию.

Обращайтесь! Мы поможем выявить скрытые дефекты вашего оборудования, причину повышенной вибрации и при необходимости проведем балансировку или выверку оборудования.

ЧП «ТД «Галподшипник» не несет ответственность за возможные ошибки и неточности, которые могут присутствовать в информации, указанной на сайте — несмотря на ее тщательную подготовку.

Статическая и динамическая балансировка деталей

При больших скоростях вращения даже незначительная неуравновешенная масса детали относительно оси вращения может явиться причиной появления значительной неуравновешенной центробежной силы, вызывающей дополнительную динамическую нагрузку на подшипники, что приводит к преждевременному износу деталей. Неуравновешенные центробежные силы являются одной из главных причин вибрации гидропередачи, которая представляет собой весьма вредное явление.

Статическая балансировка. Показателем статической уравновешенности детали является способность ее сохранять состояние покоя в любом положении на горизонтальных направляющих. Балансируемую деталь устанавливают таким образом, чтобы неуравновешенная масса Я (рис. 41) располагалась в горизонтальной плоскости, проходящей через ось балансируемой детали. На противоположной стороне детали прикрепляют груз п, при котором неуравновешенная масса Я могла бы сообщить балансируемой детали поворот на небольшой угол. Затем поворачивают балансируемую деталь в том же направлении на 180°, т. е. в такое положение, чтобы груз п и масса Я оказались бы снова в горизонтальной плоскости. В этом случае масса Я перевесит и изделие будет стремиться повернуться в обратном направлении. Далее подбирают добавочный груз Р к грузу так, чтобы балансируемое изделие оставалось в том положении, в какое его ставят.

Если статическая балансировка выполняется на призмах качения, то возникающие силы трения в точках опоры

Рис. 41. Схема статической балансировки детали препятствуют перекатыванию детали. Точность балансировки зависит от соотношения вращающего момента, создаваемого неуравновешенной массой, и момента сил трения в точках опоры.

Динамическая балансировка. Вращающиеся части гидропередачи, имеющие форму роторов, хотя и уравновешенные статически, могут иметь дисбаланс, который способствует износу шеек валов и подшипников, а также появлению вибраций, могущих привести к разрушению деталей. Неуравновешенные массы создают центробежные силы. Независимо от места расположения в роторе (например, вал в сборе с насосными колесами) неуравновешенных масс, их величины и количества суммарное действие сводится к двум силам, действующим на опоры, разным по величине и направлению. Эти силы вызывают колебания подшипников, а через них и корпусов гидропередачи.

Для динамической балансировки используют станки Минского станкостроительного завода. Устранение неуравновешенности осуществляется высверливанием или снятием металла в технологически предусмотренных местах (плоскостях исправления).

Задачами динамического уравновешивания являются выбор плоскости корректирования неуравновешенных масс и определение величины и положения приведенных неуравновешенных масс в этих плоскостях .

Простейшее устройство для динамического уравновешивания представляет собой две упругие подшипниковые опоры (рис. 42, а). Одну из опор с помощью соответствующих приспособлений при уравновешивании запирают, а другой дают возможность свободно колебаться в вертикальной плоскости, и при прохождении резонанса измеряют размах колебаний этой опоры. Разделив окружность одного из колес на восемь равных частей и пронумеровав их (рис. 42, б), устанавливают поочередно в каждом из пронумерованных мест (на одинаковом радиусе) пробный груз и измеряют размах резонансных колебаний при каждой установке пробного груза.

Результаты измерений записывают и наносят в системе прямоугольных координат кривую (рис. 42, в), по которой судят о положении и величине уравновешивающего груза. Наиболее низкая точка полученной кривой (точка К) определяет собой место расположения уравно-

Рис. 42, Схема динамического уравновешивания вешивакяцего груза. Путем нескольких попыток изменения груза в данной точке определяется масса уравновешивающего груза.

Уравновесив деталь в одной плоскости, аналогичным образом поступают при ее балансировке в другой плоскости. Установка уравновешивающего груза на другой стороне вызывает нарушение уравновешенности первой стороны. Поэтому производится повторная проверка с установкой необходимого дополнительного корректировочного груза, который бы компенсировал нарушение уравновешенности.

⇐Контроль за качеством ремонта | Ремонт гидравлических передач тепловозов | Монтаж и демонтаж соединений с прессовыми посадками⇒

Отличие статической и динамической балансировки деталей, их назначение. Технология балансировки якорей

Неуравновешенность любой вращающейся детали тепловоза может возникнуть как в процессе эксплуатации вследствие неравномерного износа, изгиба, скопления загрязнений в каком-либо одном месте, при утере балансировочного груза, так и в процессе ремонта из-за неправильной обработки детали (смещения оси вращения) или неточной центровки валов. Для уравновешивания деталей их подвергают балансировке.

Существуют два вида балансировки: статическая и динамическая.

Рис. 1. Схема статического уравновешивания деталей:

Т1 — масса неуравновешенной детали; Т2 — масса уравновешивающего груза;

L1, L2 — их расстояния от оси вращения.

Статическая балансировка. У неуравновешенной детали ее масса располагается несимметрично относительно оси вращения. Поэтому при статическом положении такой детали, т. е. когда она находится в покое, центр тяжести будет стремиться занять нижнее положение (рис.1). Для уравновешивания детали добавляют с диаметрально противоположной стороны груз массой Т2 с таким расчетом, чтобы его момент Т2L2 был равен моменту неуравновешенной массы Т1L1. При этом условии деталь будет находиться в равновесии при любом положении, так как центр тяжести ее будет лежать на оси вращения. Равновесие может быть достигнуто также путем удаления части металла детали высверловкой, спиливанием или фрезерованием со стороны неуравновешенной массы Т1. На чертежах деталей и в Правилах ремонта на балансировку деталей дается допуск, который называют дисбалансом (г/см).

Статической балансировке подвергают плоские детали, имеющие небольшое отношение длины к диаметру: зубчатое колесо тягового редуктора, крыльчатку вентилятора холодильника и т.п. Статическая балансировка ведется на горизонтально-параллельных призмах, цилиндрических стержнях или на роликовых опорах. Поверхности призм, стержней и роликов должны быть тщательно обработаны. Точность статической балансировки во многом зависит от состояния поверхностей этих деталей.

Динамическая балансировка. Динамической балансировке обычно подвергают детали, длина которых равна или больше их диаметра. На рис. 2 показан статически отбалансированный ротор, у которого масса Т уравновешена грузом массой М. Этот ротор при медленном вращении будет находиться в равновесии в любом положении. Однако при быстром его вращении возникнут две равные, но противоположно направленные центробежные силы F1 и F2. При этом образуется момент FJU который стремится повернуть ось ротора на некоторый угол вокруг его центра тяжести, т.е. наблюдается динамическое неравновесие ротора со всеми вытекающими отсюда последствиями (вибрация, неравномерный износ и т. п.). Момент этой пары сил может быть уравновешен только другой парой сил, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент.

Для этого в нашем примере нужно приложить к ротору в той же плоскости (вертикальной) два груза массами Шх = т2 на равном расстоянии от оси вращения. Грузы и их расстояния от оси вращения подбирают так, чтобы центробежные силы от этих грузов создавали момент /уь противодействующий моменту FJi и уравновешивающий его. Чаще всего уравновешивающие грузы прикрепляют к торцовым плоскостям деталей или с этих плоскостей удаляют часть металла.

Рис. 2. Схема динамического уравновешивания деталей:

Т — масса ротора; М — масса уравновешивающего груза; F1,F2 — неуравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; m1,m2 — уравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; Р1 Р₂ — уравновешивающие центробежные силы;

При ремонте тепловозов динамической балансировке подвергают такие быстровращающиеся детали, как ротор турбокомпрессора, якорь тягового электродвигателя или другой электрической машины, рабочее колесо воздуходувки в сборе с приводной шестерней, вал водяного насоса в сборе с крыльчаткой и зубчатым колесом, карданные валы привода силовых механизмов.

Рис. 3. Схема балансировочного станка консольного типа:

1 — пружина; 2 — индикатор; 3 якорь; 4 — рама; 5 — опора станка; 6 — опора станины;

I, II — плоскости

Динамическое уравновешивание ведется на балансировочных станках. Принципиальная схема такого станка консольного типа показана на рис. 3. Балансировка, например, якоря тягового электродвигателя ведется в таком порядке. Якорь 3 укладывают на опоры качающейся рамы 4. Рама одной точкой упирается на опору станка 5, а другой на пружину 1. При вращении якоря неуравновешенная масса любого его участка (кроме масс, лежащих в плоскости II — II) вызывает качание рамы. Амплитуда колебания рамы фиксируется индикатором 2.

Чтобы уравновесить якорь в плоскости I — I, к его торцу со стороны коллектора (к нажимному конусу) прикрепляют поочередно различные по массе пробные грузы и добиваются прекращения колебания рамы или его уменьшения до допускаемой величины. Затем якорь переворачивают так, чтобы плоскость I— I проходила через неподвижную опору станины 6, и повторяют те же операции для плоскости II— II. В этом случае балансировочный груз прикрепляют к задней нажимной шайбе якоря.

После окончания всех работ по комплектованию детали подобранных комплектов маркируют (буквами или цифрами) согласно требованиям чертежей

.

Балансировка деталей — Слесарно-механосборочные работы

Балансировка деталей

Категория:

Слесарно-механосборочные работы

Балансировка деталей

Неуравновешенность деталей выражается в том, что деталь, например шкив, посаженный на вал, шейки которого свободно вращаются в подшипниках, стремится после вращения остановиться в одном определенном положении. Это указывает на то, что в нижней части шкива сосредоточено большее количество металла, чем в его верхней части, т. е. центр тяжести шкива не совпадает с осью вращения.

Ниже рассмотрен неуравновешенный диск, посаженный на вал, который вращается в подшипниках. Пусть его неуравновешенность относительно оси вращения выражается массой груза Р (темный кружок). Неуравновешенность диска заставляет его останавливаться всегда так, чтобы груз Р занимал самое низкое положение. Если к диску на противоположной стороне и на том же расстоянии от оси, что и темный кру-Жок, прикрепим груз такой же массы (заштрихованный кРУжок), то это уравновесит диск. В этом случае говорят, что Диск уравновешен относительно оси вращения.

Рис. 1. Схемы определения неуравновешенности деталей: а — короткой, 6 — длинной, в — балансировка шкива на призмах, г — машина для динамической балансировки

Рассмотрим деталь, у которой длина больше диаметра. Если ее уравновесить только относительно оси вращения, то возникает сила, которая стремится повернуть продольную ось детали против часовой стрелки и тем самым дополнительно нагружает подшипники. Чтобы избежать этого, уравновешивающий груз располагают на расстоянии от силы.

Сила, с которой действует неуравновешенная вращающаяся масса, зависит от величины этой неуравновешенной массы, расстояния ее от оси, от квадрата числа оборотов ее. Следовательно, чем выше скорость вращения детали, тем сильнее оказывается ее неуравновешенность.

При значительных скоростях вращения неуравновешенные детали вызывают вибрацию детали и машины в целом, в результате чего подшипники быстро изнашиваются, а в некоторых случаях машина может разрушиться. Поэтому детали машин, вращающиеся с большой скоростью, должны быть тщательно отбалансированы.

Существует два вида балансировки: статическая и динамическая.

Статическая балансировка может уравновешивать деталь относительно ее оси вращения, но не может устранить действие сил, стремящихся повернуть продольную ось изделия. Статическую балансировку производят на ножах или призмах, роликах. Ножи, призмы и ролики должны быть калеными и шлифованными и перед балансировкой выверены на горизонтальность.

Операцию балансировки выполняют следующим образом. На ободе шкива предварительно наносят мелом черту. Вращение шкива повторяют 3 — 4 раза. Если меловая черта будет останавливаться в разных положениях, то это будет указывать на то, что шкив отбалансирован правильно. Если меловая черта каждый раз будет останавливаться в одном положении, то это значит, что часть шкива, находящаяся внизу, тяжелее противоположной. Чтобы устранить это, уменьшают массу тяжелой части высверливанием отверстий или увеличивают массу противоположной части обода шкива, высверлив отверстия, а затем залив их свинцом.

Динамическая балансировка устраняет оба вида неуравновешенности. Динамической балансировке подвергают быстроходные детали со значительным отношением длины к диаметру (роторы турбин, генераторов, электродвигателей, быстровращающиеся шпиндели станков, коленчатые валы автомобильных и авиационных двигателей и т. д.).

Динамическую балансировку производят на специальных станках высококвалифицированные рабочие. При динамической балансировке определяют величину и положение массы, которые нужно приложить к детали или отнять от нее, чтобы деталь оказалась уравновешенной статически и динамически.

Центробежные силы и моменты инерции, вызванные вращением неуравновешенной детали, создают колебательные движения из-за упругой податливости опор. Причем колебания их пропорциональны величине неуравновешенных центробежных сил, действующих на опоры. На этом принципе основана балансировка деталей и сборочных единиц машин.

Динамическая балансировка выполняется на электрических автоматизированных балансировочных станках. Они в интервале 1—2 мин выдают данные: глубину и диаметр сверления, массу грузов, размеры контргрузов и места, где необходимо закрепить и снять грузы. Кроме того, выполняется регистрация колебаний опор, на которых вращается уравновешенная сборочная единица, с точностью до 1 мм.

—

Маховики, шкивы и различные летали, вращающиеся g большими окружными скоростями, должны быть уравновешенными (отбалансированными), иначе машины, в которые входят эти детали, будут работать с вибрациями. Это отрицательно сказывается на работе механизмов оборудования и машины в целом.

Неуравновешенность деталей возникает из-за неоднородности материала, из которого они изготовляются; отклонений в размерах, допущенных при их изготовлении и ремонте; различных деформаций, полученных в результате термообработки; от различной массы крепежных деталей и т.д. Устранение неуравновешенности (дисбаланса) осуществляется балансировкой, которая является ответственной технологической операцией.

Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая. Статическая балансировка — это уравновешивание деталей в неподвижном состоянии на специальных приспособлениях — ножевых направляющих, роликах и др.

Динамическая балансировка, предельно уменьшающая вибрации, производится при быстром вращении детали на специальных станках.

Статической балансировке подвергают ряд деталей (шкивы, кольца, гребные винты и др.) На рис. 1, а изображен диск, центр тяжести которого находится на расстоянии е от геометрического центра О. При вращении образуется неуравновешенная центробежная сила Q.

Опорные заостренные, чисто обработанные и закаленные поверхности ножей выверяют линейкой и уровнем на горизонтальность с точностью 0,05—0,1 мм на длине 1000 мм.

Уравновешиваемую деталь надевают на оправку, концы которой должны быть одинакового, притом возможно меньшего диаметра. Это существенное условие повышения чувствительности балансировки без ущерба для жесткости установки оправки с деталью на ножах. Балансировка состоит в следующем: деталь с оправкой слегка подталкивают и дают ей возможность свободно остановиться, ее более тяжелая часть после остановки всегда займет нижнее положение.

Балансируют деталь одним из двух способов: или облегчают ее тяжелую часть высверливанием или вырубанием из нее лишнего металла, либо утяжеляют диаметрально противоположную часть.

Рис. 1. Схемы балансировки деталей:
а — статическая, б — динамическая

На рис. 1, б дана схема динамической неуравновешенности детали: центр тяжести может находиться далеко от ее середины, в точке А. Тогда при вращении на повышенной скорости масса дисбаланса будет создавать момент, опрокидывающий деталь, образуя вибрации и повышенные нагрузки на подшипнике. Для уравновешивания нужно установить добавочный груз в точке А’ (или высверлить массу дисбаланса в точке А). При этом масса дисбаланса и добавочного груза образуют пару центробежных сил, параллельных, но противоположно направленных — Q и — Q, с плечом L, при котором опрокидывающий момент ликвидируется (уравновешивается).

Динамическую балансировку выполняют на специальных станках. Деталь устанавливают на упругие опоры и присоединяют к приводу. Частоту вращения доводят до такого значения, чтобы система вошла в резонанс, что позволяет заметить область колебаний. Для определения уравновешенной силы закрепляют на детали грузы, подбираемые так, чтобы образовалась противоположная сила и, следовательно, противоположно направленный момент.

Реклама:

Читать далее:

Сборка цепной передачи

Статьи по теме:

Статическая и динамическая балансировка дисков роторов турбин

Замена дефектных деталей ротора турбины, а также сборка, сопровождающаяся обычно пригонкой деталей, могут быть причиной появления одной или нескольких неуравновешенных масс. В зависимости от расположения этих масс неуравновешенность может быть статической или динамической.

Ротор, неуравновешенные массы которого приводятся к одной массе, создающей центробежную силу при его вращении, называется статически неуравновешенным. Ротор, неуравновешенные массы которого при вращении создают две центробежные силы, противоположно направленные и не лежащие в одной плоскости, перпендикулярной к оси ротора, считается динамически неуравновешенным. В этом случае уравновешивание ротора может быть осуществлено только динамической балансировкой.

Статическая балансировка производится на балансировочном приспособлении (рис. 97), состоящем из жестких опор 4 с укрепленными на них призмами-ножами 3, расположенными в одной горизонтальной плоскости, строго по уровню или ватерпасу. Поверхность призм закалена и шлифована. Статическая балансировка диска основана на его свойстве поворачиваться под действием момента неуравновешенной силы и приходить в состояние покоя при расположении тяжелого места в наинизшем положении.

Рис. 97. Приспособление для статической балансировки дисков.

При балансировке диск 1 насаживают на специальную оправку 2 строго перпендикулярно к ее оси и вместе с оправкой устанавливают на призмы 3 опор 4 приспособления, прокатывая диск сначала в одну, а затем в другую сторону. При наличии неуравновешенности более тяжелая часть диска окажется внизу. Затем на противоположной стороне диска прикрепляют груз (между лопатками) и вновь прокатывают диск по призмам, подбирая груз по массе таким, чтобы диск устанавливался в любом положении при прокатывании его по призмам; это указывает на то, что центр тяжести диска совместно с добавленным грузом переместился в его геометрический центр.

Закончив балансировку, уравновешивающий груз взвешивают и, сняв с утяжеленной стороны диска соответствующее количество металла, взвешивают его. Массу и место снимаемого металла определяют из отношения gl—pr, где g — масса навешиваемого груза; l — плечо навешиваемого груза; р — масса металла, подлежащего снятию; г — расстояние до места, где будет сниматься металл. Поскольку l всегда больше г (так как неуравновешенный груз подвешивают между лопатками, а снимают металл у обода диска), то масса снимаемого металла практически больше массы подвешенного неуравновешенного груза. Сняв необходимое количество металла, вновь проверяют уравновешенность диска. Статическая балансировка считается выполненной, если оставшаяся после балансировки неуравновешенность диска создает неуравновешенную центробежную силу не более 4—5% массы диска. При подвешивании такого груза к диску в вертикальной плоскости, не проходящей через центр диска, последний будет страгиваться с места. Чтобы облегчить определение утяжеленной части диска, намечают ряд точек, обычно восемь, деля окружность диска на восемь равных частей (1—8 на рис. 97).

Из известных методов динамической балансировки роторов турбин наибольшее распространение получил метод «обхода грузом». Балансировка по этому методу включает два этапа: определение положения уравновешивающего груза и определение массы уравновешивающего груза.

Динамическую балансировку производят на специальных балансировочных станках (рис. 98). Ротор 5 турбины устанавливают на подшипники 2 раздвижных стоек 4 станка. Каждый подшипник соединен со станиной станка пружиной 9, расклиненной клиньями 10. Толщину пружин выбирают в зависимости от массы ротора. Каждый из подшипников может быть либо застопорен устройством 1, либо освобожден, и тогда он совершает колебательное движение. Ротор вращается электродвигателем 7 через быстродействующую магнитную муфту 6.

Рис. 98. Станок для динамической балансировки роторов.

Колебание подшипников записывается самопишущим прибором 8 на барабане 3 или определяется индикатором.

Во время балансировки с помощью электродвигателя вращают ротор, поочередно открывая подшипники и определяя, при какой частоте вращения наблюдается максимальная амплитуда колебаний системы ротора и опор. Балансировку начинают с того конца ротора, который имеет наибольшую неуравновешенность (наибольшую амплитуду колебаний), например в плоскости I—I. Крайний диск в этой плоскости делят по окружности на восемь равных частей. Затем пробный груз последовательно устанавливают между лопатками в каждую из восьми точек диска, вращая в каждом случае диски и записывая амплитуды колебаний. Очевидно, что чем ближе пробный груз расположен по окружности к неуравновешенной массе, тем больше амплитуда колебаний. По полученным амплитудам колебаний на развертке окружности строят кривую (синусоиду), по которой определяют место, где необходимо укрепить уравновешивающий груз.

Затем переходят ко второму этапу работы. Уменьшая или увеличивая массу уравновешивающего груза (в одной и той же точке), находят наименьшую амплитуду колебания подшипника и временно закрепляют найденный уравновешивающий груз в данной точке, после чего приступают к балансировке второй стороны ротора в плоскости II—II таким же путем, т. е. закрепив опору (подшипник) в плоскости I—I, при открытом подшипнике в сечении II—II балансируют эту сторону ротора. После балансировки обеих сторон специальным расчетом, предусмотренным инструкцией по балансировке, определяют массы уравновешивающих грузов на противоположные опоры с учетом их взаимного влияния. Заканчивают балансировку ротора контрольной проверкой, для чего освобождают подшипники от стопоров, сообщают ротору критическую частоту вращения и проверяют амплитуду колебаний обоих подшипников. Зная расположение грузов и их массу, изготовляют постоянные грузы и закрепляют их на дисках или снимают металл в утяжеленных местах, если масса неуравновешенного груза (дебаланс) невелика.

Статическая и динамическая балансировки двигателя

Одной из причин, вызывающих вибрацию судовых механизмов (турбомеханизмов, электромоторов), является неуравновешенность вращающихся деталей. При вращении неуравновешенных масс возникают возмущающие силы, которые стремятся нарушить состояние подвижного равновесия деталей механизма. Возмущающая сила равна центробежной силе неуравновешенной массы.

У вращающейся детали может быть одна или несколько неуравновешенных масс. В зависимости от их относительного расположения возможна статическая или динамическая неуравновешенность.

Статическая неуравновешенность возникает в том случае, если все неуравновешенные массы могут быть приведены к одной уравновешивающей. Статическую неуравновешенность можно определить статически, без вращения детали.

При динамической неуравновешенности все неуравновешенные массы детали (или узла) приводятся к двум статически уравновешенным массам, расположенным в одной осевой плоскости, но по разные стороны от оси вращения детали. Эти массы во время вращения вызывают равные центробежные силы, которые создают пару сил. Результатом ее действия является вибрация механизма. Динамическую неуравновешенность можно определить только по центробежным силам, возникающим при вращении детали с достаточной скоростью.

Статическую неуравновешенность выявляют и устраняют статической балансировкой, динамическую — динамической. Допустимая величина остаточной неуравновешенности в граммах указана (в зависимости от конструкции, массы и частоты вращения детали) в технических условиях на изготовление вращающейся детали (ротора турбины), ее используют при ремонте.

Статической балансировке обычно подвергают детали типа дисков (рабочие диски турбин, крылатки насосов и вентиляторов) и детали, работающие при небольшой частоте вращения (до 500 об/мин), динамической — детали, имеющие относительно большие осевые размеры и большую частоту вращения (роторы турбин).

Статическую балансировку производят на специальных станках. Основными деталями станков являются ножи (призмы), валики или подшипники качения, на которые устанавливают балансируемую деталь на оправке. Ножи (или валики) устанавливаются в одной горизонтальной плоскости параллельно друг другу.

Динамическую балансировку выполняют на специализированных станках, позволяющих определить величину и угол расположения дисбаланса посредством измерения амплитуды и фазы колебаний в результате вращения неуравновешенной детали.

При балансировке горизонтальные радиальные колебания подшипников (опор) детали с помощью связи и индукционных датчиков 4 превращаются в электрические напряжения, которые после усиления в усилителе поступают на счетчик дисбаланса. Счетчик дисбаланса представляет собой электродинамический ваттметр. Отсчет величины и угла дисбаланса ведут непосредственно по счетчику дисбаланса и угломеру. Угломер представляет собой диск, наружная цилиндрическая поверхность которого разбита на 360°.

Статическую балансировку деталей, работающих при частоте вращения до 1000 об/мин, производят в один этап, а деталей, работающих при большой частоте вращения, — в два этапа.

Pис. 1. Статическая баланси ровна деталей

Рис. 2. Схема станка для динамической балансировки

Рис. 3. Диаграмма для определения места и величины небаланса

На первом этапе деталь балансируют (уравновешивают) на ножах (или валиках) станка. Это достигают путем подбора и закрепления уравновешивающего груза к легкой стороне детали. В качестве уравновешивающего груза при балансировке обычно используют пластилин. Затем с тяжелой стороны детали снимают соответствующее по массе количество металла или на легкой стороне устанавливают постоянный уравновешивающий груз.

При выполнении второго этапа устраняют остаточную неуравновешенность, не выявленную из-за трения между рабочими поверхностями ножей и шеек оправки. Работы второго этапа выполняют в следующей последовательности.

Торцовую поверхность детали разбивают на 6—8 секторов. Деталь поворачивают так, чтобы радиус оказался в горизонтальном положении. На радиус навешивают груз такой массы q, под действием которого деталь поворачивается на угол 10—12°. После этого груз снимают и взвешивают. Далее деталь последовательно ставят в положение, при котором следующий радиус оказывается в горизонтальном положении. К нему навешивают груз, поворачивающий деталь на первоначальный угол. Каждый раз грузы взвешивают. По результатам взвешивания строят диаграмму, по которой определяют тяжелое и легкое места детали.

При построении диаграммы по оси абсцисс откладывают в любом масштабе длину окружности детали с отметкой точек закрепления грузов, по оси ординат— массу грузов. При правильно выполненных замерах диаграмма имеет вид синусоиды.

Можно сделать иначе — удалить в точке некоторое количество металла с детали, равное величине уравновешивающего груза.

Динамическую балансировку производят слудуюшим образом. Деталь устанавливают рабочими шейками на предварительно подготовленные вкладыши подвижных опор и соединяют с приводным валом станка. Выбирают балансировочные плоскости. Если, например, балансируют ротор активной турбины, за первую балансировочную плоскость /-/ принимают носовой торец диска регулировочной ступени, а за вторую 11-11— кормовой торец диска последней ступени или диска турбины заднего хода.

Выбирают частоту вращения для балансировки. Станки имеют 3—4 варианта частоты вращения. Каждому из них соответствует определенный диапазон балансируемых деталей из расчета, что балансировка будет вестись на резонансной частоте вращения. Чем тяжелее деталь, тем на меньшей скорости ее балансируют. Роторы главных турбин, например, балансируют при частоте вращения 300—450 об/мин, вспомогательных турбин —600—800 об/мин.

Переключатель угла и величины дисбаланса устанавливают в положение «Величина» и разгоняют деталь до балансировочной скорости. Последовательно определяют величины неуравновешенности правого и левого концов детали, для чего с помощью переключателя датчиков 5 поочередно подключают к счетчику дисбаланса левую и правую стороны детали. Балансировку начинают со стороны, имеющей большую неуравновешенность.

При балансировке вначале определяют угол расположения дисбаланса, затем его величину. Для этого в составе балансировочного станка имеется генератор постоянного тока, синхронно вращающийся с балансируемой деталью. Статор генератора имеет две обмотки и может поворачиваться на 360° вместе с жестко соединенным с ним неподвижным угломером. Для поворота предусмотрен ручной привод. Напряжения обмоток сдвинуты по фазе на 90°. Одна обмотка служит для определения угла дисбаланса, другая — его величины. При балансировке подключают датчик балансируемой стороны и разгоняют деталь до выбранной частоты вращения. При этом стрелка счетчика дисбаланса отклонится на некоторую величину.

При вращении детали переключатель устанавливают в положение «Угол» и маховичком ручного привода начинают разворот статора генератора (вместе с неподвижным угломером) до момента совмещения стрелки счетчика дисбаланса с нулевым делением (когда напряжения двух катушек счетчика сдвигаются по фазе на 90°).

В этом положении показание шкалы неподвижного угломера будет соответствовать углу расположения дисбаланса в балансировочной плоскости того конца детали, который подвергают балансировке.

Не прекращая вращения детали, переключатель устанавливают в положение «Величина» и по отклонению стрелки счетчика определяют величину дисбаланса балансируемого конца детали.

Останавливают вращение детали и вручную поворачивают за приводной вал вращающийся угломер в положение, соответствующее положению неподвижного угломера. При этом деталь установится так, что место расположения дисбаланса балансировочной плоскости балансируемого конца детали будет находиться у стрелки указателя, закрепленной в горизонтальной плоскости на станине станка со стороны рабочего места.

Устанавливают уравновешивающий груз и проверяют качество балансировки. Таким же образом балансируют противоположный конец детали.

Снова проверяют качество балансировки первого конца ротора и исправляют величину и место расположения первого уравновешивающего груза из-за внесения уравновешивающего груза на вторую балансировочную плоскость. Проверяют и исправляют балансировку второго конца ротора. Устанавливают постоянные уравновешивающие грузы или снимают металл с тяжелых мест ротора.

Затем окончательно проверяют качество балансировки ротора.

Балансировка колес, статическая, динамическая, финишная

Балансировка колес необходима для того, чтобы во время движения машину не трясло, колеса не бились и не создавалась дополнительная вибрация.

Для каких целей проводиться балансировка колес?

Колесо состоит из разных частей, которые в свою очередь созданы из разных материалов. Так как в колесе основную часть занимает покрышка, она и создает дисбаланс, потому что находится вдалеке от центра.

Проводить балансировку колес необходимо для того, чтобы избавить водителя транспортного средства от дискомфортного шума, а также  чтобы не происходило преждевременное изнашивание подвески.

Первой деталью которая страдает от неграмотной или несвоевременной балансировки — ступичный подшипник.

Есть несколько разновидностей балансировки колес:

• автоматическая, также имеет название порошковой или бисерной;

• финишная, проводиться непосредственно не снимая колес с авто;

• ручная, когда балансировка проводится на станке.

Виды балансировки и ее этапы проведения

Статический дисбаланс – это период когда колесо слишком двигается сверху вниз, так как колесо имеет слабое место, которое при вращение постоянно ударяется об дорогу с большой силой.

Чтобы устранить дисбаланс, колесо снимается и устанавливается на специальный аппарат, чтобы проверить уровень дисбаланса. После определения слабого места, на нужную сторону  устанавливается дополнительный груз. Грузы могут устанавливаться с помощью специального кронштейна или клея, который чаще применяется для литых дисков.

Динамическая балансировка

Данный вид балансировки помогает устранить хождение колеса взад –вперед. Но данное оборудование встречается редко, так как есть более современные агрегаты.

Финишная балансировка

Данный вид балансировки, могут предоставить только крупные шиномонтажные компании. Так как для проведения финишной балансировки после статической и динамической необходимо:

• поднять колесо машины;

• установить аппаратуру;

• разогнать авто до 90 км/час;

• получить данные на монитор о слабом месте и весе, который следует применить.

Автоматическая балансировка

Данный вид балансирования подразумевает работу только с грузовыми транспортными средствами автобусами. Специалист берут за основу гранулы в виде бисера или песок, раскручивают колесо и в местах, где необходима балансировка остается добавленный компонент.

На легковых авто не проводиться данная манипуляция, так как утяжеляется общая масса и сложно рассчитать количество используемого материал.

Правила и этапы балансировки колес

Для балансировки нужно:

1. очистить диск и колесо от грязи.

2. следует проверить как расположена шина на диске.

3. учесть влияние колпаков на баланс колеса.

4. снять имеющиеся балансировочные грузы.

5. после провести манипуляцию и расставить грузы с учетом полученных данных.

Квалифицированные специалисты рекомендуют проводить балансировку каждые 10 000 – 20 000 км, когда начинает бить руль и водителю становиться дискомфортно ездить. Также следует проводить балансировку сразу 4 колес, не стоит проводить налаживание работы только передних, так как задние так же страдают от дисбаланса и приводят к быстрому износу машины.

Статическая и динамическая балансировка. Методы измерения

СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА (Ч. 2)
ДЖОН ВОАН | БРЮЭЛЬ И КЬЕР СКАЧАТЬ PDF

Что такое статическая балансировка?

Первичная балансировка описывает процесс, в котором первичные силы, вызванные неуравновешенными компонентами массы во вращающемся объекте, могут быть сведены в одну плоскость и уравновешены добавлением массы только в этой плоскости. Это известно как статическая балансировка, поскольку теперь объект будет полностью сбалансирован в статическом состоянии (но не обязательно в динамическом).

Что такое динамическое равновесие?

Вторичная балансировка описывает процесс, в котором пары первичных и вторичных сил, вызванные неуравновешенными массовыми компонентами вращающегося объекта, могут быть разделены на две (или более) плоскости и уравновешены добавлением приращений массы в этих плоскостях. Этот процесс балансировки известен как динамическая балансировка, потому что дисбаланс становится очевидным только тогда, когда объект вращается. После динамической балансировки объект будет полностью сбалансирован как в статических, так и в динамических условиях.

В чем разница между статическим и динамическим балансом?

Разница между статическим балансом и динамическим балансом показана на рис.1. Можно заметить, что когда ротор неподвижен (статичен), концевые массы могут уравновешивать друг друга. Однако при вращении (динамическом) возникает сильный дисбаланс.

Стандарты балансировки, достигнутые показанными здесь устройствами, выгодно отличаются от результатов, полученных на гораздо более сложных и дорогих балансировочных станках.

 

Балансировка ротора / несбалансированные компоненты массы

Объект, передающий вибрацию своим подшипникам при вращении, определяется как «неуравновешенный». Вибрация подшипника создается взаимодействием любых присутствующих неуравновешенных компонентов массы с радиальным ускорением из-за вращения, которые вместе создают центробежную силу. Поскольку компоненты массы вращаются, сила тоже вращается и пытается сдвинуть объект в своих подшипниках вдоль линии действия силы.Следовательно, любая точка на подшипнике будет испытывать колебательную силу.

На практике сила на подшипник будет состоять из основной силы из-за неуравновешенных компонентов массы в плоскости подшипника или вблизи нее и вторичной силы из-за неуравновешенных компонентов пары из других плоскостей.

Если на корпусе подшипника установлен акселерометр, можно обнаружить пульсирующую вибрационную силу и отправить электрический сигнал на виброметр. Указанный уровень вибрации прямо пропорционален равнодействующей неуравновешенных масс.

Направление, в котором действует эта равнодействующая (т. е. радиус, содержащий центробежную силу), может быть точно определено путем сравнения фазы флуктуирующего сигнала, выходящего из измерителя вибрации, со стандартным периодическим сигналом, полученным из некоторого исходного положения на вращающемся объекте. .

Теперь можно определить дисбаланс подшипника с помощью вектора.

Длина определяется величиной неуравновешенной силы (измеренный уровень вибрации), а угол определяется направлением действия силы.Далее, если результирующую неуравновешенную силу в подшипнике можно разложить на ее основную (моменты первого порядка) и второстепенную (моменты второго порядка) составляющие, то можно будет уравновесить объект.

 

Измерение статического и динамического баланса

Уровень вибрации можно измерить с точки зрения ускорения, скорости или перемещения. Однако, поскольку большинство стандартов балансировки записаны в терминах скорости, наследие тех дней, когда вибрация измерялась механическими преобразователями, чувствительными к скорости, обычно выбранным параметром будет скорость.Использование уровней ускорения будет иметь тенденцию подчеркивать более высокочастотные компоненты, в то время как смещение будет подчеркивать низкочастотные компоненты.

Продолжение в полном формате PDF: «Статическая и динамическая балансировка» (доступно для бесплатной загрузки)

Динамическая балансировка против статической балансировки

Промышленное производство всех видов требует многоструктурной системы планирования, построения и устранения неполадок. Во многих отраслях эта система принимает форму проектирования/сборки, состоящую из инжиниринга/прототипирования, изготовления/обработки компонентов, сборки/обработки, тестирования/проверки и упаковки/отгрузки.Каждый из этих рабочих этапов играет решающую роль в полном производственном процессе любой отрасли, но без тщательного тестирования и проверок не было бы применения контроля качества. Без контроля качества другие операционные этапы могли бы вообще никогда не выполняться. Schreier Industrial предлагает практические решения, которые дают нашим клиентам руководство и услуги поддержки для всестороннего контроля качества посредством испытаний и проверок. Наши специалисты по контролю качества предлагают широкий спектр поддержки для неинвазивного и прямого тестирования и проверки, включая устранение неполадок на этапах производства с помощью таких методов, как динамическая балансировка и статическая балансировка.

 

Как статическая, так и динамическая балансировка компонентов и полных узлов являются необходимыми операциями для долгосрочного качества и надежности.

 

Статическая балансировка : Этот процесс используется для балансировки систем, которые имеют стационарные компоненты с общим центром тяжести на оси вращения. При правильно откалиброванном статическом балансе объект может оставаться идеально сбалансированным даже во время движения, например, при изменении положения компонента машины.

 

Примером статического баланса является управляемая ЧПУ роботизированная рука с центром тяжести на оси вращения. Рука может вращаться вокруг оси, параллельной земле, в то время как инструмент/кисть остается неподвижной, пока не окажется на месте для перемещения и выполнения задачи. На месте рука остается неподвижной, в то время как инструмент/кисть вращается вокруг отдельной оси или осей. Поскольку оба компонента движутся в разное время, вся система остается постоянно сбалансированной.

 

Динамическая балансировка : Когда компонент или узел не создают центробежную силу при вращении, он динамически сбалансирован.Дисбаланс вращения создает экспоненциально растущую центробежную силу, которая все больше и больше выводит систему из равновесия, быстро приводя к отказу или поломке. Балансировка с точно откалиброванными противовесами позволяет вращению оставаться динамически сбалансированным в течение неопределенного времени, если не применяются другие внешние силы.

 

Примером динамической балансировки является цилиндрическая вращающаяся мельница с ЧПУ с необходимыми секциями внутри или снаружи системы мельницы, которые создают дисбаланс на одной стороне цилиндра.Противовесы, встроенные в цилиндр, создают систему, которая удерживает мельницу в равновесии во время динамического движения, предотвращая накопление центробежной силы во время работы.

 

Статическая и динамическая балансировка являются ключевыми операциями для обеспечения качества и надежной работы при длительном использовании. Чтобы узнать больше о динамической балансировке и наших услугах, свяжитесь с Schreier Industrial по телефону (218) 402-0838 сегодня.

В чем разница между статической и динамической балансировкой

Блог

Вращающиеся части машин должны быть свободны от вибрации, чтобы обеспечить их плавную работу и долгий срок службы.Снижение вибрации в вашем оборудовании зависит от ряда факторов, таких как плавность вращения вала, хорошее состояние подшипников и надлежащая смазка, но одним из наиболее важных способов гарантировать работу без вибрации является симметричное распределение массы.

Хотя конструкторы стремятся создать машины как можно более симметричными, на практике все вращающиеся тела имеют асимметрию веса относительно оси вращения, что вызывает вибрацию. Вибрации делают машину шумной и сокращают срок службы ее деталей, особенно подшипников.Вибрация также может вызвать усталостное напряжение конструкции, а чрезмерная вибрация может привести к опасным условиям эксплуатации из-за неожиданных катастрофических отказов.

Статическая и динамическая балансировка двигателей и генераторов сделает их работу более плавной и эффективной в течение более длительных периодов времени. Балансировка также улучшит рабочую среду операторов машин за счет снижения шума, сведения к минимуму вибраций и устранения риска опасных катастрофических отказов.

Статический дисбаланс — простейшая форма дисбаланса.Это эквивалентно одной тяжелой точке в роторе. Он называется статическим, потому что будет присутствовать, даже когда ротор не вращается. Статическая балансировка необходима для предотвращения качения неподвижного объекта. Когда центр тяжести объекта находится на оси вращения, он остается неподвижным. Но если центр тяжести не находится на оси вращения, он стремится к крену, и для удержания его в неподвижном состоянии необходима тормозная сила. Покоящееся вращающееся тело находится в статическом равновесии, если оно продолжает оставаться в покое при всех угловых положениях своей оси.Статический дисбаланс можно исправить балансировкой одной плоскости.

Ротор фактически будет иметь бесконечное количество дисбалансов, распределенных случайным образом вдоль его оси вращения. Это может быть выражено как 2 результирующих дисбаланса, действующих в 2 произвольных плоскостях баланса. Они различаются по величине и не имеют четко выраженного углового положения. Поскольку это состояние дисбаланса может быть всесторонне определено только при вращении компонента, оно называется динамическим дисбалансом. Динамический дисбаланс можно исправить с помощью двухплоскостного баланса.

Асимметричное распределение массы вокруг оси вращения вызывает вибрацию вращающегося тела. Динамическая балансировка — это метод измерения дисбаланса с помощью чувствительного электронного оборудования при быстром вращении тела. Этот процесс также проверяет вибрацию, добавляя или удаляя вес с вращающегося тела, чтобы совместить эффективный центр масс с осью вращения. Когда эффективный центр масс находится на оси вращения, остаточные центробежные силы отсутствуют, и вибрация устраняется.

Вращающийся объект должен иметь статическое равновесие, прежде чем он сможет иметь динамическое равновесие. Но объект может иметь динамический дисбаланс, даже если он статически сбалансирован. Если это так, объект будет вибрировать при вращении, даже если он не будет вращаться в неподвижном состоянии.

Другими словами, динамическое равновесие можно рассматривать как способность объекта балансировать во время движения. Идеально сбалансированному телу требуется только сила, поддерживающая его вес, чтобы оставаться на месте во время вращения; динамически неуравновешенному телу при вращении требуются внешние силы, чтобы противодействовать колебанию от вибраций.

Правильная балансировка и выравнивание вращающихся частей необходимы для обеспечения оптимальной производительности и длительного срока службы. Компания Renown Electric уже более 30 лет предлагает услуги динамической балансировки как на месте, так и внутри компании. Мы специализируемся на предоставлении услуг по профилактическому и профилактическому техническому обслуживанию, чтобы свести к минимуму износ, который может возникнуть в результате чрезмерной вибрации машины. Наши клиенты пользуются нашими услугами по измерению и калибровке для динамической балансировки вращающегося оборудования, помогая обеспечить его эффективную работу и максимальный срок службы.

Наша компания зарегистрирована в соответствии со стандартом ISO 9001:2015. Наши специалисты, сертифицированные по стандарту ISO 18436-2, проводят анализ остаточного дисбаланса в соответствии с DIN ISO 21940. Наше современное оборудование для динамической балансировки включает систему балансировки VIBXPERT II.

Чтобы узнать больше о преимуществах услуг динамической балансировки Renown и других наших программах профилактического и профилактического обслуживания, свяжитесь с нами сегодня. Мы доступны круглосуточно, чтобы помочь вам.

---

Статическая балансировка

против динамической балансировки

Что такое балансировка: убедитесь, что все работает должным образом

Балансировка — это сложная процедура, направленная на увеличение разброса массы тела, чтобы оно вращалось в своих подшипниках без действующих на него неуравновешенных центробежных сил.Когда машина сбалансирована, она будет работать так, как должна, и наиболее эффективным образом. В то время как, если машина не сбалансирована, она рискует выйти из строя и неэффективна в долгосрочной перспективе. Процесс статической или динамической балансировки сведет к минимуму вибрацию и снизит уровень шума, производимого машиной, а также продлит срок службы машины. Но главный вопрос, с которым мы сталкиваемся, заключается в том, что лучше: статическая или динамическая балансировка? Этот пост направлен на решение этой проблемы.

Вибрация: Все ли вибрации являются проблемой?

Вибрация всегда будет элементом любого вращающегося оборудования, и хотя некоторые уровни могут быть приемлемыми, основная цель любого вращающегося оборудования — работать с минимальной вибрацией, чтобы избежать повреждений и, в конечном итоге, продлить срок службы машины.Таким образом, вместо того, чтобы пытаться устранить всю вибрацию, важно провести поиск баланса оборудования, чтобы минимизировать вибрацию до уровня, при котором снижается уровень шума.

Какие существуют два типа балансировки?

Существует два основных типа балансировки, которые можно выполнять на вашем оборудовании – статическая и динамическая:

1. Статическая балансировка (кромка ножей)

Когда мы статически уравновешиваем часть машины, ее центр тяжести располагается на оси ее вращения.Этот процесс подразумевает, что он будет оставаться неподвижным на горизонтальной оси без приложения тормозной силы. Дисбаланс будет присутствовать даже тогда, когда ротор не вращается.

Подшипники с низким коэффициентом трения используются для установки компонента таким образом, чтобы самая тяжелая часть находилась внизу. Затем мы удаляем материал из нижней части (тяжелая сторона). Или добавляйте сверху (светлая сторона) до тех пор, пока он не будет вращаться вокруг истинной оси. Мы повторяем этот процесс до тех пор, пока тяжелая точка не исчезнет, ​​и ротор больше не будет вращаться без посторонней помощи.

2. Динамическая балансировка (одно- и многоплоскостная)

Динамическая балансировка включает в себя регулировку баланса объекта путем добавления или уменьшения веса. Во-первых, мы должны определить дисбаланс компонентов. Мы рассчитываем это, пока он вращается с заданной скоростью. Информация, полученная в результате этого процесса, дает представление о количестве веса, необходимого для уравновешивания областей, которые либо слишком легкие, либо слишком тяжелые.

Снижение вибрации за счет динамической балансировки также обеспечивает плавную работу машины с пониженным уровнем шума.Это неизбежно предотвращает преждевременный отказ системы. Компонент находится в равновесии только в том случае, если вращение в результате не создает центробежной силы или дисбаланса пары.

Одноместный самолет

Мы можем выполнить динамическую балансировку компонентов различных форм и размеров. Одноплоскостную динамическую балансировку обычно проводят на относительно низкоскоростных и узких дисках, ширина которых на меньше на 30% диаметра.

Многоплан

Динамическая балансировка (многоплоскостная) в основном выполняется для компонентов, вращающихся с более высокими скоростями, ширина которых больше 30% диаметра.Мы балансируем длинные и быстроходные роторы (в том числе гибкие роторы), используя более двух позиций коррекции.

Итак, какой тип балансировки выбрать?

Балансировка вашего оборудования, статического или динамического, является ключом к устранению распространенных проблем с производительностью. Эти проблемы часто включают вибрацию, шум и нагрев. Устранение их, следовательно, продлит срок службы, повысит точность и предотвратит преждевременный отказ системы.

Ключевое преимущество динамической балансировки, которое делает ее предпочтительной техникой, особенно для высокопроизводительных компонентов, заключается в том, что объекты можно балансировать с предельной точностью — часто в пределах долей грамма.

После оценки ваша команда экспертов из WDB Ltd порекомендует вам наилучшую форму балансировки, чтобы обеспечить максимально эффективную работу вашей машины. Хотите узнать больше о динамической балансировке? Взгляните на нашу сегодняшнюю публикацию «Что такое динамическая балансировка?» .

Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как балансировка может помочь вашему бизнесу

Для получения дополнительных эксклюзивных новостей и отраслевых советов

посетите блог Wilkinson Dynamic Balancing Blog прямо сейчас.

Если у вас есть другие вопросы, пожалуйста, заполните форму запроса обратного звонка ниже.

Reliabilityweb Понимание основ балансировки и методов измерения

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ (ЦТ):

По этой причине термин центр тяжести можно рассматривать как то же самое, что и центр масс. Их выравнивание будет отличаться только в больших телах, где гравитационное притяжение Земли не одинаково для всех компонентов тела.Тот факт, что эти точки одинаковы для большинства тел, является причиной того, что статические (невращающиеся) балансиры, которые могут измерять только центр тяжести, могут использоваться для определения местоположения центра масс. Дополнительная информация о статических балансировщиках будет рассмотрена на следующих страницах.

ЦЕНТР МАСС:

Центр масс — это точка тела, в которой, если бы вся масса была сосредоточена в одной точке, тело действовало бы одинаково при любом направлении линейного ускорения.Если через эту точку проходит вектор силы, то тело будет двигаться прямолинейно, без вращения. Второй закон Ньютона описывает это движение как F = ma. Если сумма сил F, действующих на тело, равна его массе m, умноженной на его ускорение а.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОСЬ:

Геометрическая ось также называется осью вала или инженерной осью вращения. Эта ось вращения определяется либо опорной поверхностью вращения, имеющейся на заготовке, либо установочной поверхностью.Подходящая монтажная поверхность устанавливает центр вращения в плоскости центра масс (плоскость, в которой расположен центр масс).

ГЛАВНАЯ ОСИ ИНЕРЦИИ:

Когда деталь не имеет форму диска и имеет длину вдоль оси вращения, она вращается в свободном пространстве вокруг линии. Эта линия называется главной осью инерции. Центр масс является точкой на этой прямой. Требуется энергия, чтобы поколебать часть и заставить ее колебаться или вращаться вокруг другой оси инерции.Примерами этого могут быть правильно брошенный футбольный мяч или пуля, выпущенная из винтовки. Когда главная ось инерции совпадает с осью вращения, деталь будет вращаться без дисбалансных сил. В этом случае как статический, так и парный дисбаланс равны нулю.

Таким образом, состояние равновесия — это физическое состояние, которое прекращается при наличии равномерного распределения общей массы. Статическое равновесие существует, когда центр масс находится на оси вращения. Принимая во внимание, что как статический, так и парный баланс существуют, когда главная ось инерции совпадает с осью вращения.

ВИДЫ ДИСБАЛАНСИРОВКИ

Расположение центра масс и главной оси инерции определяется встречным уравновешивающим действием каждого элемента детали. Однако любое состояние дисбаланса можно исправить, применяя или удаляя вес на определенном радиусе и под определенным углом. На самом деле величину дисбаланса U можно правильно определить как вес w на радиусе r.

Статический дисбаланс также можно определить, если известен вес детали и смещение центра масс от геометрической оси.В этом случае U равно весу w заготовки, умноженному на смещение e.

СТАТИЧЕСКИЙ ДИСБАЛАНС:

Состояние, при котором центр масс не находится на оси вращения. Это также можно объяснить как условие, когда главная ось инерции параллельна оси вращения. Статический дисбаланс сам по себе обычно измеряется и корректируется на узких дискообразных деталях, таких как фрисби. Для коррекции статического дисбаланса требуется только одна коррекция.Величина дисбаланса является произведением веса и радиуса. Этот тип дисбаланса является векторным и, следовательно, должен быть скорректирован известным весом под определенным углом. Силовой дисбаланс — это другое название статического дисбаланса.

Как обсуждалось ранее, заготовка находится в статическом равновесии, когда центр масс находится на оси вращения. При наличии этого условия деталь может вращаться вокруг этой оси, не создавая силы инерции на центр масс. Детали, предназначенные для статических применений, такие как стрелки спидометра или движения аналоговых измерителей, выигрывают от статического равновесия, поскольку сила тяжести не создает момент, больший под одним углом, чем под другим, что делает их нелинейными.На следующем рисунке показан пример статического дисбаланса.

РАЗБАЛАНСИРОВКА ПАР:

Это особое состояние, при котором главная ось инерции не параллельна оси вращения. Чтобы устранить дисбаланс пары, к заготовке необходимо добавить два одинаковых груза под углом 180° друг к другу в двух плоскостях коррекции. Расстояние между этими плоскостями называется плечом пары. Дисбаланс пар представляет собой вектор, описывающий коррекцию. Балансиры обычно отображают левый вектор дисбаланса парной коррекции, которая применяется как в левой, так и в правой плоскостях.

Дисбаланс пары выражается как U = wrd, где величина дисбаланса U является произведением веса w на радиус r и на расстояние d плеча пары. Дисбаланс пары определяется как произведение массы на квадрат длины. Обычными единицами измерения дисбаланса пары являются г-мм2 или унция-дюйм2. Угол – это угол коррекции в левой плоскости. (Обратите внимание: в механике угол перпендикулярен плоскости радиус-вектора и вектора плеча пары. Это угол 900 от местоположения веса.) Пара дисбаланса может быть скорректирована в любых двух плоскостях, но сначала сумма должна быть разделена на расстояние между выбранными плоскостями. В то время как статический дисбаланс можно измерить с помощью невращательного балансира, парный дисбаланс можно измерить только путем вращения заготовки.

Сочетание силы и парного дисбаланса полностью определяет весь дисбаланс, существующий в детали. Для определения дисбаланса таким образом требуются три отдельных корректирующих груза. На следующем рисунке показан пример неуравновешенности пары.

ДВУХПЛОСКИЙ ДИСБАЛАНС:

Также называется динамическим дисбалансом. Это векторное суммирование силы и неуравновешенности пары. Для коррекции дисбаланса в двух плоскостях требуются два несвязанных корректирующих груза в двух разных плоскостях под двумя не связанными углами. Спецификация дисбаланса является полной только в том случае, если известно осевое расположение плоскостей коррекции. Динамический дисбаланс или дисбаланс в двух плоскостях определяет весь дисбаланс, который существует в заготовке.Этот тип дисбаланса можно измерить только на вращающемся балансире, который воспринимает центробежную силу из-за парного компонента дисбаланса.

ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА:

Термин, обозначающий балансир, который вращается и измеряет центробежную силу. Этот тип балансира необходимо использовать при измерении дисбаланса пары или двух плоскостей. Как правило, его также можно использовать для повышения чувствительности при измерении статического или силового дисбаланса. На следующем рисунке показан пример динамического дисбаланса.

ЕДИНИЦЫ ДИСБАЛАНСИРОВКИ

Дисбаланс может быть указан как вес массы, добавляемой или удаляемой на радиусе коррекции. Единицами веса могут быть любые удобные единицы измерения, которые учитывают доступное оборудование для взвешивания и размер всей единицы измерения. Граммы (г), унции (oz) и килограммы (кг) являются наиболее распространенными единицами измерения. Иногда указываются ньютоны (Н), но для практического использования их необходимо преобразовать в доступные единицы измерения веса.Единицы длины обычно соответствуют стандартным единицам длины чертежа производителя. Чаще всего это дюймы (дюймы), миллиметры (мм), сантиметры (см) и метры (м). Наиболее распространенными комбинациями, используемыми для указания дисбаланса, являются унции-дюймы (oz-in), граммы-дюймы (g-in), граммы-миллиметры (g-mm), грамм-сантиметры (g-cm) и килограмм-метры ( кг-м).

ДВИЖЕНИЕ НЕСБАЛАНСИРОВАННЫХ ЧАСТЕЙ

Каково влияние дисбаланса на вращающуюся деталь? С одной стороны, при установке на жесткой подвеске на опорные подшипники или монтажную поверхность должна воздействовать разрушающая сила, ограничивающая деталь.Если крепление гибкое, деталь и крепление будут испытывать значительные вибрации. В обычном приложении есть комбинация обоих.

Рассмотрим неуравновешенный тонкий диск, установленный на простой пружинной подвеске. Пружина будет реагировать по-разному в зависимости от скорости вращения диска. На очень низких скоростях (менее половины резонансной частоты пружинной массы) дисбаланс диска создает очень небольшую центробежную силу, вызывая небольшое отклонение пружины и небольшое движение массы.

У твердых тел дисбаланс остается прежним, хотя увеличение скорости приводит к увеличению силы и движения. Сила возрастает экспоненциально пропорционально квадрату изменения скорости. Удвоенная скорость равняется четырехкратному увеличению силы и четырехкратному движению. Другими словами, сила пропорциональна квадрату скорости вращения. Уравнение для оценки силы:

Центробежная сила, вызванная дисбалансом в 0,001 унции дюйма при различных скоростях.

Центробежная сила дисбаланса направлена ​​наружу от центра детали, в месте расположения груза. В балансире с жесткой подвеской сила изгибает жесткую пружину, вызывая возникновение высокой точки вибрации в месте расположения груза.

При скоростях, в два раза превышающих резонансную частоту пружины-массы, сила дисбаланса намного превышает силу пружины. Движение неуравновешенной части ограничено собственной инерцией. Деталь вращается вокруг текущего центра масс при любой рабочей скорости в этом диапазоне.Пик смещения равен эксцентриситету центра масс e, поэтому Xp = e. Формула для пикового смещения, Xp, равна дисбалансу, U, деленному на вес детали. (Примечание: единицы веса дисбаланса должны быть такими же, как единицы веса части.) В балансире это называется мягкой подвеской.

При остальных скоростях, близких к резонансной частоте, амплитуда движения может стать намного больше, чем при более высоких скоростях, даже если сила дисбаланса меньше. Резонанс существует, когда сила сопротивления инерции детали равна и противоположна силе сопротивления пружины.Единственная сила сопротивления обусловлена ​​механическим демпфированием. Когда демпфирование низкое, амплитуда вибрации может быть в пятьдесят раз больше при резонансе. В прошлом некоторые балансировочные компании запускали свои балансировщики на этой скорости, чтобы повысить чувствительность. Однако, благодаря значительному совершенствованию современной электроники, этот диапазон скоростей считается непредсказуемым, и поэтому его обычно избегают.

Деталь, отличная от тонкого диска, имеющая длину вдоль оси вращения, имеет аналогичную реакцию при вращении, поддерживаемую системой подвески на каждом конце.При скоростях ниже резонанса (в жесткой подвеске) сила, создаваемая центробежной силой, распределяется между двумя точками подвеса точно так же, как простая статическая нагрузка делится между двумя точками опоры. При скоростях выше резонансных (в мягком подвесе) деталь вращается не только вокруг центра масс, но и вокруг главной оси инерции. Пиковое смещение в любой точке детали равно расстоянию между главной осью инерции и геометрической осью. Следует отметить, что резонансных скоростей может быть
несколько.Резонанс всей массы пружинной системы приведет к перемещению детали. При другой скорости инерция вращения детали и пружинная система заставят ее вращаться вокруг вертикальной оси. Это еще одна причина избегать этого диапазона скорости бега.

БАЛАНСИРОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СТАТИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРОВЩИКИ :

Статические балансиры не вращают деталь для измерения дисбаланса. Вместо этого их работа основана на гравитации, создающей направленную вниз силу в центре тяжести.Примером более старой формы статического балансировщика является набор уровней. Хотя этот старый метод занимает очень много времени, он по-прежнему эффективен для минимизации статического дисбаланса. Сила, действующая вниз на центр тяжести, заставит деталь вращаться до тех пор, пока ЦТ не сдвинется с места. находится непосредственно под беговой поверхностью, что определяет местоположение тяжелой точки. Обычно при балансировке по уровню величина дисбаланса неизвестна, и деталь исправляется методом проб и ошибок до тех пор, пока деталь не перестанет вращаться. Тем не менее, возможно
измерить величину дисбаланса на балансировочном станке с горизонтальной направляющей.Это достигается поворотом тяжелой точки вверх на 90° и последующим измерением крутящего момента. Исторически это часто достигалось за счет использования шкалы с крючком для определения силы на известном радиусе.

Современные статические балансиры измеряют детали с осью вращения детали в вертикальной ориентации, непосредственно над точкой поворота. Этот тип датчика может быстро определить как величину, так и угол дисбаланса. Сила тяжести, действующая на смещенный центр масс, создает момент на части, которая наклоняет прибор.

Статические балансиры можно разделить на два типа в зависимости от того, как они реагируют на этот момент дисбаланса: со свободным вращением, где величина наклона измеряется как прямое указание степени дисбаланса, и те, которые ограничивают величину наклона и измерить момент дисбаланса.

Статические балансиры со свободным вращением не оказывают сопротивления действующей вниз силе тяжести на ЦТ. Необходимо, чтобы C.G. заготовки и инструмента вместе должны быть на надлежащем расстоянии ниже точки поворота. Расстояние Ц.Г. ниже точки поворота определяет чувствительность балансира. Это расстояние часто устанавливается с помощью регулируемого противовеса, соединенного с инструментом под шарниром.

При отсутствии детали на уровневом наборе инструментов C.G. изначально находится непосредственно под точкой разворота.Когда несбалансированная деталь помещается на оснастку, это приводит к тому, что Ц.Г. поднимать и смещать от центра в сторону дисбаланса. Момент, вызванный гравитацией на новом C.G. приводит к наклону инструмента до тех пор, пока новый C.G. находится прямо под стержнем. При его наклоне плечо момента и, следовательно, сам момент уменьшаются до нуля. Величина наклона определяется путем измерения расстояния между рычагом, выступающим из инструмента, и основанием станка. Величина наклона пропорциональна степени дисбаланса детали.

Измерение дисбаланса на статическом балансире чаще всего достигается с помощью двух LVDT, ориентированных под углом 90° друг к другу. Типичный шарнир состоит из точек в гнезде, шарика на наковальне, изгиба небольшого диаметра при растяжении, гидравлических сферических подшипников и воздушных сферических подшипников. У каждого есть проблемы, связанные с сохранением свободы вращения. Система механического точечного контакта должна быть механически защищена, чтобы предотвратить появление плоских пятен на шаре или вмятин на наковальне. Изгиб провода может быть согнут или сломан, если он не защищен.Сферические подшипники должны содержаться в идеальной чистоте, чтобы предотвратить сопротивление. Две дополнительные проблемы заключаются в том, что чувствительность зависит от веса детали, и шарнир должен быть хорошо защищен, чтобы предотвратить повреждение, которое может повлиять на работу балансира.

Однако есть лучшая альтернатива, которая решает эти проблемы, она называется балансир с жестким шарниром. В этом типе балансира шарнир представляет собой стойку, которая действует как жесткая пружина. Момент из-за дисбаланса немного изгибает стойку, и измеряется наклон, чтобы определить величину дисбаланса.При использовании балансира с жестким шарниром вес детали не влияет на калибровку, а балансировочный стенд является точным, простым и чрезвычайно прочным.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРЫ:

Ранее описанные статические балансиры полностью зависят от силы тяжести в ЦТ. В результате при использовании статического балансира невозможно обнаружить парную составляющую дисбаланса. Чтобы ощутить дисбаланс пары, деталь необходимо раскрутить. Такой балансир называется центробежным или динамическим балансиром. Динамические балансиры бывают двух типов: с мягкой подвеской и с жесткой подвеской.

Наиболее распространенные динамические балансиры закрепляют заготовку с горизонтальной осью вала. Однако существуют вертикальные балансиры как с мягкими, так и с жесткими подшипниками.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРЫ С МЯГКОЙ ПОДВЕСКОЙ:

Также называются балансирами с мягкими подшипниками. Балансир с мягкой подвеской работает выше резонансной частоты подвеса балансира. В этом типе балансира деталь находится в горизонтальной плоскости без усилий и вращается вокруг главной оси инерции.Амплитуда вибрации измеряется в точках опоры для определения величины дисбаланса. Существуют проблемы с использованием измеренной информации для корректировки баланса детали. Каждая отдельная часть имеет свой калибровочный коэффициент и перекрестные помехи корректирующей информации. Другими словами, если к уравновешенной детали добавляется один дисбалансный груз в одной плоскости коррекции, информация, необходимая для прогнозирования новой линии главной оси инерции, недоступна. Один груз вызывает вибрацию на обеих подвесках, а амплитуда и соотношение этих двух вибраций неизвестны.Когда добавляется влияние веса во второй плоскости, невозможно разделить информацию о двух весах.

Для определения коэффициентов калибровки и перекрестных помех необходимо добавить пробные грузы индивидуально в каждую плоскость и измерить реакцию. При использовании несбалансированной детали эффект начального дисбаланса должен быть исключен из измерений пробного веса. Когда эти факторы определены, каждый канал считывает только дисбаланс в соответствующей плоскости коррекции.Затем эти два канала имеют то, что называется разделением плоскостей. Основным недостатком балансиров с мягким подвесом является необходимость дополнительных установочных вращений для калибровки заготовок разного размера и веса.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРОВЩИКИ С ЖЕСТКОЙ ПОДВЕСКОЙ:

Также называются балансирами с жесткими подшипниками. Балансир жесткой подвески работает на скоростях ниже резонансной частоты подвески. Амплитуда вибрации мала, а центробежная сила, создаваемая дисбалансом, измеряется на опорных подшипниках.При использовании балансира с жесткой подвеской калибровать измерение силы необходимо только один раз. Эта однократная калибровка обычно выполняется производителем балансировочного станка на собственном предприятии.

Используя измерение силы и точное измерение скорости, электроника балансировочного станка может рассчитать поправки, необходимые для плоскостей опорных подшипников. Однако, поскольку поправки не могут быть выполнены в опорных плоскостях, информация о дисбалансе должна быть преобразована в две корректирующие плоскости.Для расчета расположение корректирующих плоскостей относительно опорных плоскостей вводится оператором при настройке балансира на конкретную деталь.

В дополнение к тому преимуществу, что они откалиброваны по своей сути, балансиры с жесткой подвеской: проще в использовании, безопаснее в использовании и обеспечивают жесткую рабочую опору. В балансирах с жесткой подвеской можно предусмотреть прижимные подшипники, чтобы справиться с отрицательной нагрузкой, которая может возникнуть, когда деталь выходит за пределы двух опорных подшипников.

Все описанные балансиры реализованы с аналоговой электроникой. Однако базовые расчеты, необходимые для разделения и перемещения плоскостей, требуют сложных схем, которые, в свою очередь, требуют подгонки и настройки. Компьютерная электроника идеально подходит для этих приложений. Кроме того, компьютерная электроника может запоминать настройки деталей для быстрого вызова, собирать данные о дисбалансе, предоставлять статистическую информацию и выводить данные на принтер или дисковод.

ОБЗОР:

Качество практически всех вращающихся компонентов существенно улучшается после балансировки.На сегодняшнем глобальном рынке потребители ищут лучшие продукты, доступные за свои деньги. Они требуют максимальной производительности, минимального размера и более низкой стоимости. Кроме того, все должно быть меньше, эффективнее, мощнее, меньше весить, работать тише, плавнее и служить дольше.

Поскольку потребительский спрос продолжает расти, сбалансированные компоненты останутся важным ингредиентом. Балансировка всегда будет одним из наиболее рентабельных способов обеспечения потребителей качественной продукцией.

Отдельное спасибо авторам за прекрасный обзор балансировки:

Гэри К.Грим, Брюс Дж. Митчелл
Balance Technology
Тел. (734)-769-2100

Балансировка вращающегося оборудования: статическая и динамическая (серия)

Этот пост в блоге продолжает серию из 8 статей об анализе вибрации, написанную доктором Сарой Маккаслин и Ноланом Кроули, менеджером по развитию бизнеса HECO.

Доктор Сара МакКаслин: Сара имеет докторскую степень. в области машиностроения Техасского университета в Арлингтоне. Сара также преподавала материаловедение, производство и проектирование механических систем в Техасском университете в Тайлере.

Нолан Кроули: Нолан — специалист по развитию бизнеса в HECO. Нолан имеет степень бакалавра в Университете Майами, а также обширный опыт работы с силовыми агрегатами, электродвигателями и проблемами вибрации с 2007 года.

Когда вы не балансируете вращающееся оборудование, это вызывает вибрацию. Эта вибрация означает нагрузку на подшипники и уплотнения, за которой следует ускоренный износ и выход машины из строя.

Зачем нужна балансировка

Дисбаланс возникает, когда масса неравномерно распределена вокруг оси вращения.И дисбаланс особенно проблематичен для вращающегося оборудования. Обычно мы связываем шум и вибрацию с разбалансированным вращающимся оборудованием, но это не единственная проблема. Дисбаланс и вибрация приводят к непредусмотренным силам, воздействующим на важные детали, такие как подшипники и уплотнения. И эти силы будут способствовать сокращению срока службы и возможности катастрофического отказа.

Преимущества балансировки

Балансировка вращающегося оборудования дает несколько преимуществ:

• Увеличенная наработка на отказ
• Увеличенный срок службы
• Более эффективная работа
• Оборудование для плавного хода
• Снижение уровня шума и вибрации

Из-за таких преимуществ балансировку часто включают в план профилактического обслуживания.

Что можно сбалансировать

Вращающееся оборудование, такое как двигатели, генераторы, насосы и вентиляторы, можно (и нужно) балансировать. Конкретные компоненты этого оборудования, требующие балансировки, зависят от того, о каком типе оборудования мы говорим (например, для токарных станков может потребоваться балансировка вращающихся приспособлений). Наиболее часто балансируемые компоненты включают роторы, оси, вращающиеся валы, рабочие колеса, лопасти вентилятора и даже маховики.

Типы дисбаланса

Существует два типа дисбаланса: статический и динамический, и оба они очень важны.

И прежде чем мы углубимся в разницу между ними, вот три ключевых факта, которые следует запомнить:

• Объект должен быть статически сбалансирован, прежде чем его можно будет сбалансировать динамически
• Статически сбалансированный объект может быть динамически сбалансирован
• Динамически сбалансированный объект также статически сбалансирован

Это веские причины, по которым и статическая, и динамическая балансировка важны при устранении вибрации во вращающемся оборудовании.

Статическая балансировка

Из двух типов балансировки статическую балансировку легче всего понять и выполнить. В основном, если центр тяжести вращающейся системы лежит на ее оси вращения, говорят, что эта система находится в статическом равновесии. Когда это условие выполняется, это означает, что объект может оставаться неподвижным (статичным), пока ось горизонтальна. Ничего не нужно, чтобы он не вращался. Короче говоря, вращающееся оборудование со статическим балансом не будет вращаться само по себе, независимо от того, под каким углом находится ось.

При наличии дисбаланса ось будет вращаться. Для этого может потребоваться определенный угол, но это все равно считается дисбалансом.

Статическая балансировка может выполняться в полевых условиях или в магазине с использованием простого статического балансировочного станка. Балансировка поля оценивает баланс объекта, поскольку он опирается на собственные подшипники и опорную конструкцию. Можно выполнить некоторые базовые расчеты, чтобы определить, сколько массы нужно добавить и где ее нужно зашнуровать для достижения статического баланса.

Динамическая балансировка

В отличие от статического баланса, динамический баланс (часто синоним балансировки ротора) связан с вращающимся объектом в движении. Когда объект динамически сбалансирован, он остается сбалансированным, даже когда вращается. Дисбаланс возникает, когда масса не распределена симметрично относительно оси вращения системы .

Сбалансированный и несбалансированный

Для сбалансированной системы единственная сила, необходимая для удержания ее на месте во время вращения, — это что-то, поддерживающее ее вес.Когда объект вращается, он не создает никаких сил на подшипник, кроме своего веса, для чего подшипник и предназначен.

Когда неуравновешенный объект вращается, он создает центробежные силы. Что-то должно приложить усилия, чтобы удержать объект на месте, и эта ответственность ложится на подшипники. Пока объект вращается, любая точка на подшипнике будет испытывать неосевые колебания сил. И эти силы ускоряют износ и сокращают срок службы подшипников.

Как работает динамическая балансировка

Во-первых, имейте в виду, что балансировка вращательного оборудования выполняется при нормальной рабочей частоте вращения и в условиях эксплуатации. А теперь краткий обзор того, как работает динамическая балансировка:

1. Измерения вибрации выполняются, когда система вращается с высокой скоростью
2. Результирующая неуравновешенной силы рассчитывается на основе данных о вибрации 
3. Массы добавляются или удаляются от вращающегося объекта, чтобы совместить его центр масс с осью вращения

Обратите внимание, что для определения неуравновешенной силы необходимы измерение и анализ вибрации.На корпусе подшипника установлены акселерометры, а сигналы передаются на датчик вибрации. Уровень вибрации фактически пропорционален величине сил дисбаланса.

Чтобы определить направление равнодействующей силы, виброаналитик сравнивает флуктуирующую фазу вибрационного сигнала со стандартным периодическим сигналом из другой опорной точки вращающейся системы. Сочетание величины силы дисбаланса с направлением определяет вектор неуравновешенной силы.Эта информация позволяет сбалансировать вращающуюся систему путем добавления стратегически расположенных противовесов.

Вибрация не всегда связана с дисбалансом

То, что ваша трансмиссия или вентилятор вибрируют, не означает автоматически, что проблема в дисбалансе. Например, с вероятностью 80 %, когда мы получим запрос на вибрирующий вентилятор, это будет проблема с балансом, а с вероятностью 20 % — что-то еще. И что это может быть за что-то еще?

Если это двигатель, проблема может быть в …

• Ослабленные механические соединения, такие как болты или сварка
• Проблемы с муфтами
• Структурные вопросы
• Дефекты подшипников
• Проскальзывание ремней и/или шкивов
• Треснувший ротор
• Условия резонанса
• Другие проблемы с двигателем

Для вентиляторов вибрация часто может быть связана либо со скоплением пыли на лопастях, либо с искривлением вала из-за разницы температур на вентиляторе.

Анализ вибрации является ключом к определению того, действительно ли вибрация вызвана дисбалансом. В частности, спектральный анализ с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ), выполненный сертифицированным вибрационным аналитиком, может выявить наиболее вероятный источник вибрации.

Заключение

Как статическая, так и динамическая балансировка чрезвычайно важны, если вы хотите максимально продлить срок службы подшипников, уплотнений и вращающегося оборудования в целом. И это включает в себя как статическую, так и динамическую балансировку: вы не сможете достичь динамической балансировки, если ваше оборудование сначала не сбалансировано статически.

Если вы хотите узнать больше о балансировке вращающегося оборудования или просто выяснить, не является ли дисбаланс источником ваших проблем с вибрацией, свяжитесь с HECO сегодня. Наши сертифицированные виброаналитики могут провести необходимые оценки и вибрационные испытания, чтобы отследить источник вибрации, будь то дисбаланс в вашей системе или простое ослабление болтов.

 

Хотите продолжить обучение? Убедитесь, что вы не пропустите ни одну из наших серий из 8 статей по анализу вибрации.Подпишитесь на блог HECO, Here You Go:

 

13.25: Динамическая балансировка колес

Для вращающихся механизмов Крайне важно, чтобы роторы были сбалансированы как статически, так и динамически. Статический баланс означает, что центр масс находится на оси вращения. Динамический баланс означает, что ось вращения является главной осью.

Например, рассмотрим симметричный ротор, ось симметрии которого расположена под углом \(\phi\) к оси вращения.В этом случае система статически уравновешена, так как центр тяжести находится на оси вращения. Однако ось вращения находится под углом \(\phi\) к оси симметрии. Это означает, что ось должна обеспечивать крутящий момент для поддержания вращения не вдоль главной оси. Если вы деформируете переднее колесо вашего автомобиля, ударив его боком о бордюр тротуара, или если колесо не сбалансировано динамически, вы обнаружите, что рулевое колесо может дико вибрировать на определенных скоростях из-за крутящих моментов, вызванных динамической дисбалансной тряской. рулевой механизм.Это может быть особенно плохо, когда частота вращения близка к резонансной частоте системы подвески. Настаивайте на том, чтобы ваши автомобильные колеса были динамически сбалансированы при замене шин, статическая балансировка не устранит силы динамического дисбаланса. Другим примером является то, что элероны, руль направления и руль высоты на самолетах обычно динамически сбалансированы, чтобы предотвратить нарастание колебаний, которые могут сочетаться с изгибом и флаттером планера, что может привести к отказу планера.

Пример \(\PageIndex{1}\): Силы, действующие на подшипники вращающегося круглого диска

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Вращение круглого диска вокруг оси, расположенной под углом \(\alpha\) к оси симметрии круглого диска.

Однородный круговой диск массы \(M\) и радиуса \(R\) вращается с постоянной угловой скоростью \(\omega\) вокруг закрепленной за телом оси, проходящей через центр круглого диска, как показано на соседняя фигура. Ось вращения наклонена под углом \(\alpha\) к оси симметрии круглого диска с помощью подшипников с обеих сторон диска, разнесенных на расстояние \(d\). Определить силы, действующие на подшипники.

Выберите оси, закрепленные за телом, так, чтобы \(\hat{e}_3\) проходила вдоль оси симметрии круглого диска, а \(\hat{e}_1\) указывала в плоскости оси симметрии диска и ось вращения.2}{4} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 2\end{pmatrix} \notag\]

Обратите внимание, что для этого тонкого плоского пластинчатого диска \(I_{11} + I_{22} = I_{33}\).

Компоненты вектора угловой скорости \(\omega\) вдоль трех осей, связанных с телом, равны

\[\boldsymbol{\omega} = (\omega \sin\alpha , 0,\omega \ cos \alpha ) \notag\]

Поскольку предполагается, что \(\dot{\omega} = 0\), то подставляя в уравнения Эйлера \((13.{\circ}\) от оси симметрии колеса.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Два с половиной сальто вперед с двумя поворотами недвусмысленно демонстрируют, что ныряльщик может инициировать непрерывное скручивание в воздухе. В проиллюстрированном маневре ныряльщик делает более одного полного сальто, прежде чем начнет скручиваться.