Címke: dinamikus

A DINAMIKUS KIEGYENSÚLYOZÁS SZÜKSÉGESSÉGE

Statikus kiegyensúlyozásnál a tárcsa kiegyensúlyozásáról volt szó. A kialakított modell nem alkalmazható hosszú forgástesteknél. A 2.2.ábra szerinti statikus kiegyensúlyozásra alkalmas vízszintes élpárra feltéve a 2.4. ábrán látható forgórészt statikusan teljesen jónak találjuk, hiszen tömegközéppontja a forgástengelybe esik. (A hengert teljesen szabályosnak és merevnek tekintjük, a rajta elhelyezett tömegek egyenlőek, egymástól 180 fokra vannak.) Dinamikusan azonban kiegyensúlyozatlan, mivel forgás közben a tömegekre ható centrifugális erők nyomatékot hoznak létre, melynek eredményeként a csapágyak helyén erő ébred. A szabad tengely és a forgástengely a tömegközéppontban metszi egymást, egymással szöget zárnak be. Mivel forgás közben erőpár ébred, ezért egyetlen tömeggel nem lehet kiegyensúlyozni a forgórészt. A forgórész a nyomaték kiegyensúlyozatlanság speciális esetét mutatja.

statikus_kiegyensulyozas_elmelete_4_abra

4.ábra

 A 4. ábra forgórészét statikus módszerekkel nem lehet kiegyensúlyozni. A kiegyensúlyozatlanságot eredményező erőpár csak akkor jelentkezik, ha a forgórész forog. Kiegyensúlyozáskor tehát meg kell forgatni a forgórészt és mérni kell a csapágyak helyén jelentkező erőket, vagy az elmozdulást. Erre alkalmas pl a 2.3. ábrán látható elrendezés. Azokat a módszereket, amelyeknél a forgórészt a kiegyensúlyozás során megforgatjuk, dinamikus módszereknek nevezzük. Dinamikus kiegyensúlyozóval a statikus, a nyomaték és a dinamikus kiegyensúlyozatlanság is megállapítható. Általános esetben egy forgórésznek a kiegyensúlyozatlansága dinamikus, a statikus és nyomaték kiegyensúlyozatlanságra történő felosztás inkább csak elméleti jelentőségű.
DINAMIKUS KIEGYENSÚLYOZÓ GÉPEK
Dinamikus kiegyensúlyozó gépet mutat az 5. ábra.

A gép részei :

1- gépalap,

2- bakok,

3- érzékelők,

4- meghajtó motor,

5- heveder,

6- mérőegység.

statikus_kiegyensulyozas_elmelete_5_abra

 

5. ábra

 

A gépalapon a bakok csúsztathatók, az adott forgórészhez beállíthatók. A forgórészt a bakokba beépített lengőrendszerre (csapágybakokra) helyezik. Az érzékelők a csapágyak, vagy azok helyein jelentkező rezgéseket mérik. Leggyakrabban elektrodinamikus vagy piezo érzékelőket alkalmaznak. Hengeres forgórészekhez jó az alul elhelyezett motorral történő hevederes meghajtás, ha ez nem oldható meg akkor a forgórészt a tengely végén, kardáncsukló segítségével is meg lehet hajtani. Görgőkön terelt hevederrel, hátul elhelyezett motorral is lehet hajtani.

A bakok rugói a forgórésszel együtt lengő rendszert alkotnak. Ennek modellezése lényeges, mivel a működési frekvencia és a lengőrendszer rezonanciafrekvenciájának aránya alapvetően meghatározza a bakokra helyezett forgórész mozgását, így az érzékelőkről levehető jelet is.

Jóval a rezonanciafrekvencia fölött a kitérés megegyezik a fajlagos kiegyensúlyozatlansággal. Ha a kiegyensúlyozó gép rezonanciafrekvenciája a kiegyensúlyozási fordulatszámnál (frekvenciánál) lényegesen kisebb, akkor a gépet lágy lengőrendszerű kiegyensúlyozó gépnek nevezzük. Ilyenkor a forgórész (legyen az tárcsa, hosszabb forgástest, stb.) mozgásának leírásakor feltételezhetjük, hogy a bakok felfüggesztése nem befolyásolja a forgórész mozgását. Kemény lengőrendszerűnek nevezzük a kiegyensúlyozó gépet, ha a lengőrendszer rezonanciafrekvenciája jóval a kiegyensúlyozási fordulatszám fölött van. Ilyenkor a kitérés sokkal kisebb a fajlagos kiegyensúlyozatlanságnál.

A lágy lengőrendszerű kiegyensúlyozó gépen a forgórész nem csapágyazása által meghatározott forgástengelye körül fog forogni, hanem szabad tengelye körül.

Lágy lengőrendszerű gépek kis tömegű forgórészek esetén előnyösebbek, mivel ezek érzékenyebbek, így kisebb kiegyensúlyozatlanságot eredményező tömeget is ki lehet velük mutatni. Ezen gépek felépítése elég egyszerű.

A kemény lengőrendszerű gépek mellett a jobb kalibrálhatóság szól.

A dinamikus kiegyensúlyozó gép megmutatja, hogy a forgórészen két különböző kiegyensúlyozó síkban mekkora tömegkorrekciót kell végezni, azaz mennyi súlyt kell elvenni vagy hozzáadni és milyen szöghelyzetben. A maradó kiegyensúlyozatlanság meghatározása dinamikus kiegyensúlyozás esetén is az ISO1940 szabvány szerint (korábbi táblázat) történik, annyi különbséggel, hogy a kiszámolt maradó kiegyensúlyozatlanság értékét a két kiegyensúlyozó sík között meg kell osztani. Ez leginkább annak arányában történik, ahogy a forgórész statikus súlya is megoszlik a két alátámasztás között. Közel szimmetrikus daraboknál a megengedett érték felét engedjük meg oldalanként. Ha a megosztást is a szabvány útmutatása szerint végezzük, akkor többé-kevésbé biztosítható, hogy az üzemi fordulatszámon keletkező, forgórész csapágyakra ható dinamikus erők ne haladják meg a statikus erő értékét, ami a gépek nagy többségénél a gyakorlatban hosszú élettartamot, elfogadható rezgésszintet, problémamentes üzemet eredményez.

Kiegyensúlyozás elmélete

Bármely merev test rendelkezik súlyponti tehetetlenségi főtengellyel. Tökéletes forgástest szimmetriatengelye pl. súlyponti tehetetlenségi főtengely. Ezen főtengely szabad tengely is, azaz olyan egyenes, amely körül a testet megforgatva a tehetetlenségi erők önmagukban egyensúlyban levő erőrendszert alkotnak. Ezért a szabad tengellyel egybeeső forgástengely csapágyazásában a forgás miatt nem ébred erő, ami ideális. A forgástengely és a szabad tengely tökéletes egybe esésének a gyakorlatban szinte nulla a valószínűsége.

Abban az esetben, ha a forgástengely és a szabad tengely egy előírt értéknél kevesebbel tér el egymástól, a forgórészt kiegyensúlyozottnak tekintjük. Az ilyenkor megtűrt kiegyensúlyozatlanságot maradó kiegyensúlyozatlanságnak nevezzük. Ha a tengelyek eltérése az előírt értéket meghaladja, a forgórész kiegyensúlyozatlan.

A forgórészben levő, korábban elemezgetett aszimmetria tehát azt okozza, hogy a forgórész szabad tengelye eltolódik, emiatt már nem esik egybe a forgástengellyel. Létezik tehát továbbra is egy tengely, ami körül a forgórész „forogni szeretne”, csak az már nem az a tengely, amit a csapágyazás meghatároz. Ha a forgástengelyt utólag még változtatni tudnánk pl. sugárirányban mozgatható csapágyhelyekkel, akkor ezzel a forgórészt ki is tudnánk egyensúlyozni.

Statikus kiegyensúlyozatlanság esetén a forgórész súlypontja (tömegközéppontja) nem esik a forgástengelybe, a szabad tengely a forgástengellyel párhuzamos. A forgás közben fellépő centrifugális erők eredője ilyenkor egyetlen erő, melynek hatásvonala a súlyponton megy át és a forgástengelyre merőleges.

Nyomaték kiegyensúlyozatlanság esetén a forgórész forgástengelye és szabad tengelye a súlypontban metszi egymást, egymással szöget zárnak be. Forgás közben a fellépő centrifugális erők eredője egy erőpár.

Dinamikus kiegyensúlyozatlanság esetén a forgástengely és a szabad tengely a súlyponton kívül metszi egymást, vagy kitérő. A dinamikus kiegyensúlyozatlanság felbontható statikus és nyomaték kiegyensúlyozatlanságra.

Kiegyensúlyozásnak azt a tevékenységet nevezzük, melynek során a forgórész tömegeloszlását úgy változtatjuk meg, hogy annak szabad tengelye adott értéknél kevesebbel térjen el forgástengelyétől. A tömegeloszlás megváltoztatásának leggyakoribb módja az, ha a forgórészen tömeget helyezünk el, vagy távolítunk el, de bizonyos esetekben elmozdítható tömegek átrendezésével is megvalósítható.

A kiegyensúlyozó síkok a forgórész forgástengelyére merőlegesen kijelölt síkok, ahonnan tömeget vehetünk el, vagy ahova tömeget rögzíthetünk.

Kiegyensúlyozó tömeg a kiegyensúlyozó síkban elhelyezendő vagy onnan eltávolítandó tömeg nagysága, mellyel a kiegyensúlyozás megvalósítható.

Kiegyensúlyozó vagy beavatkozási sugár a forgástengelytől mért azon távolság, ahova a kiegyensúlyozó tömeg kerül.