Методы балансировки роторов на месте без демонтажа: снижение вибрации в 5-10 раз

Введение в методы балансировки роторов

Балансировка роторов на месте без демонтажа представляет собой современный подход к устранению дисбаланса вращающегося оборудования, позволяющий значительно снизить вибрацию и продлить срок службы механизмов. Процесс балансировки направлен на уравновешивание масс вращающихся частей механизма и может проводиться на специальных балансировочных станках или во время эксплуатации, не прерывая надолго работу оборудования.

Балансировка – это процесс совмещения главной центральной оси инерции с осью вращения ротора. Основная цель данной процедуры заключается в минимизации вибрации, снижении нагрузки на подшипники и увеличении общей надежности работы оборудования.

Основы дисбаланса и его причины

Вибрации появляются вследствие нарушения балансировки вращающихся частей, которая может быть следствием ремонта, износа, неправильного монтажа или заводского брака деталей. Дисбаланс представляет собой неравномерное распределение массы относительно оси вращения ротора.

Основные типы дисбаланса

Причины возникновения дисбаланса

Основными факторами, приводящими к появлению дисбаланса, являются производственные погрешности, износ в процессе эксплуатации, механические повреждения, неравномерное загрязнение поверхностей ротора, тепловые деформации и ошибки при сборке или ремонте оборудования.

Типы балансировки роторов

Различают статическую и динамическую балансировку роторов. Статическая балансировка проводится в одной плоскости коррекции, динамическая балансировка — балансировка, при которой определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие его динамическую неуравновешенность.

Статическая балансировка

Статическая балансировка используется при малой угловой скорости по направлению оси вращения и применяется, главным образом, к дисковым роторам. Её можно использовать, если отношение длины ротора к его диаметру не превышает 0,25.

Динамическая балансировка

Динамическая балансировка - это такая балансировка, при которой определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие его динамическую неуравновешенность. При динамической балансировке уменьшаются как моментная, так и статическая неуравновешенность ротора одновременно.

Одноплоскостная балансировка

Одноплоскостная балансировка применяется для коротких роторов, где длина не превышает четверти диаметра. Для роторов некоторых видов выходить за пределы допустимых значений может только значение главного вектора дисбалансов, в то время как главный момент дисбалансов всегда находится в установленных пределах.

Условия применения одноплоскостной балансировки

Расстояние между подшипниками ротора достаточно велико; диск вращается с незначительными осевыми биениями; плоскость коррекции выбрана так, что при внесении в нее корректирующих масс не происходит значительного увеличения главного момента дисбалансов.

Методы одноплоскостной балансировки

Существуют следующие методы: подбор корректирующей массы и круговой обход. Цилиндрическая часть ротора покрывается мелом, одна опора детали закрепляется при свободной второй в вертикальной плоскости, ротор подвергается вращению.

Двухплоскостная балансировка

В большинстве случаев динамическая балансировка проводится методом трех пусков. Метод основан на том, что на ротор последовательно в 1 и 2 плоскость устанавливаются пробные грузы известной массы и по результатам изменения параметров вибрации рассчитываются массы и место установки уравновешивающих грузов.

Процедура двухплоскостной балансировки

Процесс включает несколько этапов: измерение исходной вибрации, установку пробного груза в первую плоскость и измерение изменений, установку пробного груза во вторую плоскость и измерение изменений, расчет корректирующих масс для обеих плоскостей и установку окончательных грузов.

Расчет коэффициентов влияния

Плоскости коррекции выбираются в районе подшипниковых опор, на которые установлен ротор. При первом пуске измеряется исходная вибрация. Коэффициенты влияния определяют, как изменяется вибрация при установке единичного груза в каждой плоскости коррекции.

Использование виброанализаторов

Виброметры и виброанализаторы применяют для диагностики различного оборудования, но чаще всего при оценке состояния подшипников качения и балансировке роторов. Благодаря использованию измерительных устройств балансировка роторов не занимает много времени.

Типы виброанализаторов для балансировки

Современные балансировочные приборы

Устройство BAL-U: точная балансировка роторов без демонтажа. Диапазон измерений удельного дисбаланса: 1 – 1000 мкм, диапазон измерения частоты вращения: 300 – 30000 об/мин. Современные приборы обеспечивают высокую точность измерений и автоматический расчет корректирующих масс.

Расчет корректирующих масс

Для балансировки роторов в собственных подшипниках обычно используются специализированные балансировочные приборы, позволяющие измерять вибрацию балансируемого ротора на частоте его вращения в векторной форме, то есть измерять как амплитуду, так и фазу вибрации.

Основные принципы расчета

Корректирующие массы перемещают по ротору, устанавливают на нем или удаляют с него таким образом, чтобы главная центральная ось инерции приближалась к оси ротора. Перемещение, добавление или удаление корректирующих масс может производиться сверлением, фрезерованием, наплавкой, наваркой, завинчиванием или вывинчиванием винтов.

Методы внесения корректирующих масс

Методы снижения вибрации

Уравновешивание роторов вентиляторов приводит к снижению потребляемой электроэнергии на 4-6%, что существенно, исходя из условия длительной эксплуатации оборудования. Снижение параметров вибрации: В – в 4,27 раза; О – в 2,78 раза.

Комплексный подход к снижению вибрации

В тех случаях, когда не удается снизить вибрации в источнике возникновения, необходимо применять методы снижения вибрации на путях распространения: виброгашение, виброизоляцию или вибродемпфирование.

Критерии оценки эффективности

После балансировки уровень вибрации опор может снижаться до 10-12 раз. Установка компенсирующего груза массой 0,95 кг на радиусе 0,6 м на рабочее колесо позволила снизить виброскорость с 16,2 мм/с до 3,8 мм/с.

Современные технологии балансировки

Современные методы балансировки роторов на месте эксплуатации включают использование цифровых технологий, автоматизированных систем расчета и беспроводных датчиков. Указанные приборы изготавливаются на базе микропроцессорной техники и обеспечивают автоматизированный расчет параметров корректирующих грузов.

Инновационные решения

Автоматизированные системы балансировки

Современные автоматизированные системы позволяют проводить балансировку в режиме реального времени, с минимальным участием оператора. Такие системы включают многоканальные измерительные комплексы, программное обеспечение для автоматического расчета и базы данных для хранения результатов.

Эффективность и результаты

Исследование результатов виброналадочных работ по балансировке роторов в собственных опорах посредством проведенных расчетов доказывает их необходимость и экономическую эффективность в рамках монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования.

Экономическая эффективность

Технические результаты

Снижение вибрации после балансировки, особенно мощных агрегатов, явно ощущается субъективными методами – тактильным, визуальным, по колебаниям уровня воды. Объективные измерения показывают значительное улучшение всех виброакустических характеристик оборудования.

Часто задаваемые вопросы