Что такое балансировка?

Для простого человека, балансировка ротора – это часто «черная магия». Знания большинства людей о балансировке ограничиваются колесами и шинами автомобиля, которые балансируют перед установкой на автомобиль; в противном случае мы будем иметь дело с дрожанием руля, неравномерным давлением в шинах и т.д. Эта статья поможет понять мир балансировки и забыть о «черной магии».

Балансировка в собственных подшипниках

Балансировка в собственных подшипниках машины делается с использованием портативного измерительного оборудования, с набором датчиков вибрации и скорости вращения и измерительным модулем. Одним из преимуществ такого решения является возможность сбалансировать ротор в его номинальных условиях эксплуатации, поддержке и скорости вращения. Иногда, по технологическим причинам, некоторые роторы не могут быть сбалансированы на стационарном балансере в полной сборке. Балансировка в собственных подшипниках машины позволяет это и позволяет сэкономить время (например, погрузка/разгрузка ротора от балансера) при сохранении удовлетворительных окончательных результатов. Дополнительной функциональностью портативного оборудования является измерение и контроль уровня вибрации целых машин.

Несбалансированный ротор

Мы говорим о несбалансированном роторе, когда центральная ось массы отличается от центральной оси движения. На практике все вновь обработанные детали - несимметричны из-за отверстий в отливке, неравного количества и расположения отверстий под болты, детали, расположенные с эксцентриситетом, механической обработки диаметров эксцентричных по отношению к позициям подшипников и т.д.

Во время вращения несбалансированный ротор хочет повернуться вокруг своей центральной оси массы. Так как подшипники ограничивают это движение, центробежная сила из-за дисбаланса приводит к вибрации ротора. Эти вибрации вызывают повреждение подшипников, вызывая лишний шум и в крайних случаях даже разрушение ротора. Поэтому необходимо уменьшить дисбаланс до удовлетворительной границы.

ГРАНИЦЫ БАЛАНСИРОВКИ

Существуют границы балансировки, также как и границы обработки, до которых дисбаланс является приемлемым. Для роторов у нас есть международные и национальные стандарты, например, колеса автомобиля балансируют до класса 40, а небольшие ротора электрических двигателей - до класса 2,5. Классы преобразуются в единицы дисбаланса, в зависимости от скорости вращения ротора в соответствии со стандартами ISO 1940.

ЕДИНИЦЫ БАЛАНСИРОВКИ

Единица дисбаланса это масса, умноженная на радиус, например, добавление веса к местоположению на балансируемой детали перенесло бы ось массы на ось добавления и произвело бы сбалансирование. Коррекция массы, умноженная на радиус приложения дает нам единицу дисбаланса. Для метрических измерений используем граммомиллиметры (GMM) или (для больших валов) граммосантиметры. Англосаксонскими единицами являются gramocale и uncjocale. Этот вес (масса), нужно прикладывать на радиус от центра движения.

Типы Роторов

Ротора подразделяются на 2 группы. Первая группа это жесткие ротора, которые не выгинаются, в том числе на рабочих скоростях.

Вторая группа состоит из гибких роторов, которые изгибаются при рабочих скоростях. Первый изгиб называется эффектом «скакалки», что означает, что центр раскрученного вала перемещается с его оси вращения, что приводит к высокому статическому дисбалансу.

ВИДЫ ДИСБАЛАНСА

Существует 3 вида дисбаланса

  1. Статический дисбаланс - это где ось массы смещается только параллельно оси вала. Дисбаланса корректируется только в одной осевой плоскости.
  2. Дисбаланс пары - это когда ось масс пересекает ось хода. Например, диск имеет наклонное биение без статического дисбаланса. Дисбаланс, как правило, корректируется в двух плоскостях
  3. Динамический дисбаланс - это когда ось массы не совпадает с осью вращения. Этот дисбаланс, как правило, является сочетанием статического дисбаланса и пары дисбаланса и корректируются в двух плоскостях.

МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ДИСБАЛАНСА

Для того, чтобы устранить дисбаланс, материал удаляется путем сверления, фрезерования и т.д. с тяжелой позиции на компоненте. Другим решением является добавление материала к «легкой» позиции на компоненте путем привинчивания или сварки грузов, чтобы уменьшить дисбаланс.

БАЛАНСИРОВОЧНЫЕ СТАНКИ

Для того, чтобы определить местоположение и количество любого дисбаланса и откорректировать его, производители роторов используют балансировочные станки. Эти машины настолько чувствительны, что могут легко и точно определить любое отклонение оси массы 0,001 мм от оси движения.

Некоторые балансировочные станки определяют только статический дисбаланс. Они используются для балансировки деталей в форме дисков. Другой тип балансировочных станков определяет дисбаланс в двух осевых плоскостях, например, балансировка роторов, длина которых пропорционально больше, чем их диаметр. Эти станки доступны для балансировки роторов как в горизонтальной оси, так и в вертикальной.

Благодаря использованию современной электроники, точность результатов легко превосходит национальные и международные стандарты. Конфигурация машины очень простая - нужно всего лишь ввести замеры детали в компьютер.

Балансировка жестких роторов

Так как дисбаланс появляется в деталях даже в состоянии покоя, жесткие роторы могут быть отбалансированы на низкой скорости, достаточной, чтобы вызвать центробежную силу и измерить дисбаланс.

Балансировка гибких роторов

Этот тип ротора балансируется на низких скоростях, когда ротор не подвержен изгибу. Скорость постепенно увеличивается, а дисбаланс корректируется поэтапно до рабочей скорости ротора.

СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНИКА

Затраты на замену поврежденных роторов высоки, поэтому в авиационной промышленности требуют, чтобы части или секции заменённых роторов имели допустимый дисбаланс. Этот метод включает использование запасных частей, например, балансировка компрессорного модуля при помощи заменённого модуля турбины, и заменённого компрессора и лопатки турбины без дальнейшей балансировки. Эти методы доступны для других отраслей промышленности, если клиенты этого требуют.

ВЫВОДЫ

Новейшие производственные методы уменьшают или устраняют необходимость балансировки деталей с низкой частотой вращения, но с постоянно увеличивающимися скоростями роторных машин, динамическая балансировка становится необходимой потребностью в ближайшем будущем. Понимание динамической балансировки позволяет удачно оптимизировать полный процесса производства.