Що таке балансування

Що таке балансування?

Для звичайної людини балансування ротора це часто «чорна магія». Знання більшості людей про балансуванню обмежуються колесами і шинами автомобіля, які балансують перед установкою на автомобіль, але це лише крапля в морі.

CIMAT Balancing Technology

Неврівноважений ротор

При виготовленні обертових деталей внаслідок неоднорідності матеріалу, неточності обробки або монтажу можлива розбіжність центра мас деталей або складальних одиниць з віссю їх обертання або ж зміщення цієї осі відносно геометричної осі обертової деталі.

У результаті руху деталей зі змінними швидкостями на них діють сили інерції, що викликають появу додаткових динамічних навантажень на елементи з'єднань і на підшипникові опори. Ці навантаження є джерелом додаткових механічних напружень, що обумовлюють підвищений знос окремих деталей і складальних одиниць, їх коливання і вібрації. Якщо амплітуда цих коливань досить велика, що має місце в області частот, близькій до резонансу, то напруження, що виникають при цьому можуть спричинити руйнування найнавантаженіших деталей чи фундаменту, на якому встановлено машину.

Норми балансування

В балансуванні, так як і в обробці металу, є відповідні норми, які регулюються міжнародними стандартами. Одним з таких стандартів є ISO 21940. Наприклад, колеса автомобілів балансуються в нормі 40 G, а невеликі ротори електродвигунів в нормі 2.5 G 

CIMAT Balancing Computer

Cimat Balancing Machine

Одиниці вимірювання 

Одиницями вимірювання дисбалансу є одиниця маси помножена на одиницю ваги і є грам-міліметр (г•мм) і градус (…°), що слугують для вказання відповідно значення дисбалансу і кута дисбалансу. Відношення модуля головного вектора дисбалансів до маси ротора характеризує питомий дисбаланс (г · мм)/кг = мкм.

Види роторів

Всі ротори діляться на два види за особливістю іх балансування. Жорсткий ротор — ротор, який збалансовано на частоті обертання, меншій за першу критичну у двох довільних площинах корекції і у якого значення залишкових дисбалансів не будуть перевищувати допустимі на всіх частотах обертання аж до найбільшої експлуатаційної.

Гнучкий ротор — ротор, що збалансований на частоті обертання, меншій за першу критичну у двох довільних площинах корекції і у якого значення залишкових дисбалансів можуть перевищувати допустимі на інших частотах, аж до найбільшої експлуатаційної.

CIMAT

Cimat Balancing Machine

Види дисбалансу

Є три види дисбалансу:

  1. Статичний дисбаланс — дисбаланс ротора, при якому вісь ротора і його головна центральна вісь інерції паралельні. Дисбаланс коригується тільки в одній площині. 
  2. Моментний дисбаланс — дисбаланс ротора, при якому вісь ротора і його головна центральна вісь інерції перетинаються в центрі мас ротора. Дисбаланс коригується в двох площинах
  3. Динамічний дисбаланс — дисбаланс ротора, при якому вісь ротора і його головна центральна вісь інерції перетинаються не в центрі мас або мимобіжно перехрещуються. Динамічний дисбаланс складається із статичного та динамічного дисбалансу. Динамічний дисбаланс повністю визначається: головним вектором і головним моментом дисбалансів ротора або двома векторами дисбалансів, в загальному випадку різних за значенням і непаралельних, що лежать у двох довільних площинах, перпендикулярних до осі ротора.

Методи коригування дисбалансу

Дисбаланс коригується усуванням лишнього матеріалу сверлінням, фрезуванням і т.д. з "важкого" місця на роторі. Також можна додавати матеріал в "легкому" місці на роторі, щоб коригувати дисбаланс.

CIMAT

Cimat Balancing Machine

Балансувальні машини

Для того, щоб знайти місце дисбалансу на роторі, виробники деталей використовують балансувальні машини. Ці машини - дуже чутливі і можуть відчувати відхилення вісі ротора від обертової вісі на рівні 0,001 мм. 

Є машини для балансування ротора в одній площині, а токож машини для балансування ротора двох і більше площинах. 

За допомогою сучасної електроніки, точність балансування часто перевищує національні і міжнародні стандарти. Калібрування сучасних машин часто вимагає лише введення даних для вимірювання. 

Балансування жорстких роторів

Жорсткі ротори балансуються на низьких обертах, коли потрібно викликати лише відцентрову силу. 

CIMAT

CIMAT

Балансування гнучких роторів

Цей вид роторів балансуєтьс на низьких обертах, коли ротор не згинається. Потім оберти поступово збільшуються, і ротор балансується аж осягне обертів праці ротора. 

Сучасні технології

В літакобудівній промисловості, вартість заміни ротора є дуже висока, тому ротори повинні бути збалансовані до відповідних стандартів. 

CIMAT

CIMAT

Підсумки

Сучачні методи виготовлення деталей, що обертаються с невисокою швидкістю, елімінують необхідність їх балансування, але в машинах постійно підвищується швидкість обертання роторів і динамічне балансування буде завжди необхідне в майбутньому. Розуміння динамічного балансування покращує увесь виробничий процес.