Che cos'è il bilanciamento

Per la persona media, il bilanciamento del rotore è spesso una "arte nera". La conoscenza della maggior parte delle persone sull'equilibratura è limitata alle ruote e agli pneumatici delle auto che devono essere bilanciate prima di essere montate sulle auto; in caso contrario sperimenteranno il judder del volante, l'usura irregolare delle gomme e così via. Questo articolo ti darà un'idea del mondo del bilanciamento e ti aiuterà a rimuovere "l'arte nera".

Bilanciamento dei propri cuscinetti

Il bilanciamento nei cuscinetti della macchina viene eseguito utilizzando apparecchiature di misurazione portatili, con una serie di sensori di vibrazione e velocità di rotazione e un modulo di misurazione. Uno dei vantaggi di tale soluzione è la possibilità di bilanciare il rotore nelle sue condizioni operative nominali, supporto e velocità di rotazione. A volte, per motivi tecnologici, alcuni rotori non possono essere bilanciati su un bilanciere stazionario in pieno assemblaggio. Il bilanciamento dei cuscinetti della macchina lo consente e consente di risparmiare tempo (ad esempio il rotore di carico/scarico dal bilanciere) mantenendo risultati finali soddisfacenti. Un'ulteriore funzionalità delle apparecchiature portatili è la misurazione e il controllo del livello di vibrazione di intere macchine.

Un rotore sbilanciato

Lo squilibrio esiste in un rotore quando l'asse del centro di massa è diverso dal suo asse centrale in movimento. Praticamente tutte le parti appena lavorate non sono simmetriche a causa di fori di soffiaggio nelle fusioni, numero irregolare e posizione dei fori dei bulloni, parti montate decentrate, diametri lavorati eccentrici rispetto alle posizioni dei cuscinetti, ecc.

Un rotore sbilanciato, quando gira, vuole ruotare attorno al suo asse centrale di massa. Poiché i cuscinetti limitano questo movimento, la forza centrifuga, dovuta allo squilibrio, fa vibrare il rotore. Questa vibrazione provoca l'usura dei cuscinetti, crea rumore inutile e, in casi estremi, si può verificare la disintegrazione del rotore stesso. È pertanto necessario ridurre lo squilibrio a un limite accettabile.

Limiti di bilanciamento

Esistono limiti di equilibrio, proprio come i limiti di lavorazione, in cui lo squilibrio è accettabile. Gli standard nazionali e internazionali sono quotati per i rotori, ad esempio: le ruote delle auto sono bilanciate ad un limite di grado 40 e le piccole armature elettriche sono bilanciate al grado 2.5. I gradi vengono convertiti in unità di sbilanciamento, a seconda della velocità di rotazione del rotore secondo le norme ISO 1940.

Unità di bilancio

Le unità di sbilanciamento sono il raggio di tempi di massa, ad esempio: un peso aggiunto ad una certa posizione sul pezzo da bilanciare sposterebbe l'asse di massa nell'asse di scorrimento e quindi sarebbe in equilibrio. Il peso della correzione moltiplicato per il raggio applicato darà un'unità di sbilanciamento. Per la misurazione metrica le unità saranno di grammi grammi (gmm) o per rotori di grandi dimensioni, grammi di centimetri. L'equivalente imperiale sarà di grammi o pollici. Questo peso (massa) verrebbe applicato ad un raggio dal centro di corsa nella posizione della luce.

Tipi di rotori

I rotori si dividono in due gruppi. Uno è dove il rotore è rigido e non si flette fino alla velocità operativa inclusa.

L'altro gruppo comprende rotori flessibili che "si inchinano" fino alla velocità operativa. La prima deflessione osservata è un "effetto di salto della fune" che significa che il centro del rotore a velocità si sposta dal suo asse di rotazione, causando un elevato squilibrio "statico".

Tipi di squilibrio

Esistono tre tipi di squilibrio:

  1. Squilibrio statico - è dove l'asse di massa viene spostato solo parallelamente all'asse dell'albero. Lo squilibrio viene corretto solo in un piano assiale.
  2. Squilibrio della coppia - è il punto in cui l'asse di massa interseca l'asse corrente. Ad esempio: un disco con swash esaurito senza squilibrio statico. Lo squilibrio viene solitamente corretto su due piani
  3. Squilibrio dinamico - è dove l'asse di massa non coincide con l'asse di rotazione. Questo squilibrio è di solito una combinazione di sbilanciamento statico e di coppia ed è corretto in due piani

Metodi di correzione dello squilibrio

La rimozione del materiale mediante perforazione, fresatura ecc. Dalla posizione pesante sul componente viene utilizzata per correggere lo squilibrio. In alternativa, può essere corretto aggiungendo materiale alla posizione “leggera” sul componente avvitando o saldando pesi di bilanciamento per ridurre lo squilibrio.

INTELLIGENTE

Per identificare la posizione e la quantità di squilibrio, le macchine di bilanciamento vengono utilizzate da un produttore di rotori per correggere eventuali squilibri esistenti. Queste macchine sono così sensibili che possono identificare facilmente e con precisione qualsiasi asse di massa a 0,001 mm dall'asse corrente.

Un tipo di macchina identificherà solo uno squilibrio statico. Questo è usato per bilanciare le parti a forma di disco. Un altro tipo di macchina identificherà gli squilibri in due piani assiali, ad esempio per bilanciare un rotore la cui lunghezza è proporzionalmente maggiore del suo diametro. Queste macchine sono disponibili nelle versioni che bilanciano il rotore nell'asse orizzontale o verticale.

Con l'uso di elettronica moderna, la precisione supera facilmente gli standard nazionali e internazionali. L'installazione della macchina è molto semplice digitando semplicemente le misure in un computer.

Rotori rigidi di bilanciamento

Poiché uno squilibrio esiste in un componente anche quando è fermo, i rotori rigidi possono essere bilanciati a bassa velocità, quanto basta per produrre una forza centrifuga per registrare lo squilibrio.

Equilibratura di rotori flessibili

Questo tipo di rotore è bilanciato a bassa velocità in cui il rotore non si flette. Viene effettuata la correzione per lo sbilanciamento, quindi la velocità viene gradualmente aumentata e lo squilibrio viene corretto in più fasi fino a raggiungere la velocità operativa del rotore.

Tecniche moderne

Con l'elevato costo di sostituzione dei rotori danneggiati, l'industria delle compagnie aeree stabilisce che le parti o le sezioni dei rotori che vengono cambiate devono mantenere un equilibrio accettabile. La tecnica prevede l'utilizzo di parti adiacenti fittizie, ad esempio il bilanciamento di un modulo compressore con un modulo turbina fittizio e la sostituzione del compressore e delle pale della turbina senza ulteriore bilanciamento. Queste tecniche sono disponibili per l'industria generale se i clienti le richiedono.

Sommario

Gli ultimi metodi di produzione riducono o eliminano la necessità di bilanciamento in applicazioni a bassa velocità, ma con velocità sempre crescenti utilizzate su macchine rotanti, il bilanciamento dinamico sarà necessario per il prossimo futuro. La comprensione del bilanciamento dinamico semplifica l'intero processo di produzione.