YT

českyenglish

V ČEM SPOČÍVÁ VYVAŽOVÁNÍ

Pro obyčejného smrtelníka je vyvažování rotorů často „černou magií“. Znalosti většiny lidí o vyvažování jsou obvykle omezeny na kola a pneumatiky automobilů, které je nutné vyvážit před nasazením na automobil; v opačném případě bude docházet k vibracím volantu, nerovnoměrnému tlaku na pneumatiky, atd. Tento článek Vám pomůže pochopit svět vyvažování a zapomenout na „černou magii“.

o vyvazovani1

Nevyvážený rotor

O nevyváženém rotoru mluvíme v případě, že se hlavní osa těžiště tělesa liší od hlavní osy jeho otáčení.  Vyjádřeno dle ISO 1940 - 1, hlavní osa setrvačnosti se neshoduje s osou rotace. Osa setrvačnosti je osa, okolo které může kolo rotovat bez nevyváženosti. V praxi jsou všechny nově obráběné díly asymetrické s ohledem na otvory v odlitku, nesouměrný počet a poloha otvorů pro šrouby, excentricky umístěné díly, obráběné průměry nejsou shodné s osou ložisek, atd.

Během otáčení se chce nevyvážený rotor otočit kolem své hlavní osy těžiště. Jelikož ložiska tento pohyb omezují, odstředivá síla způsobuje v důsledku nevyvážení vibrace rotoru. Tyto vibrace způsobují poškození ložisek, vytvářejí nadměrný hluk a v extrémních případech dokonce rozpad rotoru. Je tedy nutné zmenšit nevyvážení na uspokojivou úroveň.

 

Tolerance vyvážení

Podobně jako existují tolerance obrábění, existují i tolerance vyvážení, pro které je nevyvážení přípustné. Pro určení přípustné tolerance zbytkové nevyváženosti rotorů používáme mezinárodní standardy, např. kola automobilů jsou vyvažována ve třídě G 40, ale malé elektrické armatury se vyvažují ve třídě G 2.5. Třídy jsou přepočítávány na jednotky nevyváženosti, v závislosti na rotační rychlosti rotoru podle standardů ISO 1940 - 1  Vibrace - Požadavky na jakost vyvážení rotorů v konstantním (tuhém) stavu. Požadavky na jakost vyvážení rotorů v pružném stavu jsou uvedeny v ISO 11342.

o vyvazovani2

 

o vyvazovani3

Jednotky vyvažování

Jednotka nevývahy je hmotnost vynásobená poloměrem, ve kterém těžiště tělesa rotuje okolo osy otáčení. Například přidání hmoty v určitém místě na vyvažovaném dílu by posunulo osu těžiště (osa setrvačnosti) směrem k ose otáčení (osa rotace) a způsobilo vyvážení.  Velikost korekce hmoty vynásobená použitým poloměrem dává jednotku nevyvážení. K metrickému měření se používají gram milimetry (gmm) nebo (u velkých rotorů) gram centimetry. Anglosaskými ekvivalenty jsou gram couly a unco couly.

 

Typy rotorů

Rotory dělíme do 2 skupin. První tvoří tvz. tuhé rotory,  které během otáčení nepodléhají změnám, a to ani během nominálních (provozních) otáček.

Druhou skupinu tvoří pružné rotory, které se při provozních otáčkách „prohýbají“. První prohnutí je tzv. efekt „švihadla“, což znamená, že osa těžiště  rozpohybovaného rotoru se přemisťuje z jeho rotační osy a způsobuje vysoké statické nevyvážení.

o vyvazovani4

 

o vyvazovani3

Druhy nevyváženosti

Rozlišujeme 3 druhy nevyváženosti

  1. Statická nevyváženost - když je osa těžiště rovnoměrně vychýlena vůči ose rotace. Například rotor uložený na rolny se po rozpohybování nakonec sám otočí vždy těžištěm dolů. V takovém případě je nevyváženost korigována v jedné rovině a protože se projevuje i bez rotace, hovoříme o statické nevyváženosti.
  2. Momentová nevyváženost - když se osa těžiště protíná s osou rotace. Například rotor ve tvaru oběžného kola s radiální házivostí bez statické nevývahy. Tato házivost vytváří moment, proto hovoříme o momentové nevyváženosti. V takovém případě je nevyváženost korigována ve dvou rovinách.
  3. Dynamická nevyváženost - když osa těžiště není shodná s osou otáčení. Tato nevyváženost nastává obvykle spojením nevyváženosti statické a momentové a koriguje se ve dvou rovinách. Korekce je možná pouze za rotace, proto hovoříme o dynamické nevyváženosti.

 

Metody korekce nevyvážení

Pro korekci nevyváženosti se používají tzv. vyvažovací roviny, které byla pro tento účel na rotoru vytvořena popř. určena konstruktérem. Existují dva způsoby korekce nevyváženosti. Odstraněním materiálu pomocí vrtání, frézování, atd. Jiným řešením je přidání materiálu, tzv. vývažku prostřednictvím umístěním do drážky, zašroubování nebo přivaření tak, aby byla nevývaha zredukována.

 

o vyvazovani6

 

o vyvazovani7

Vyvažovací stroje

Pro zjištění místa a hodnoty jakéhokoliv nevyvážení a jeho korekci používají výrobci rotorů vyvažovací stroje. Tyto stroje jsou tak citlivé, že snadno a přesně určí jakoukoliv odchylku osy těžiště od osy rotace s přesností 0.001 mm.

Některé vyvažovací stroje určují pouze statické nevyvážení. Používány jsou k vyvažování dílů ve tvaru kotouče. Jiný typ vyvažovaček určuje nevyvážení ve dvou axiálních rovinách, např. k vyvažování rotorů, jejichž délka je proporcionálně větší než průměr. Tyto stroje jsou dostupné ve verzi pro vyvažování rotoru ve vodorovných nebo svislých osách.

Díky použití moderní elektroniky přesnost měření snadno překračuje národní i mezinárodní standardy. Konfigurace stroje je velmi snadná - stačí zadat měření do počítače.

 

Vyvažování tuhých rotorů

Jelikož se nevývaha v rotorech vyskytuje i ve stavu klidu, tuhé rotory lze vyvažovat na nízkých otáčkách, což stačí, aby byla vyvolána odstředivá síla a nevývaha změřena.

o vyvazovani8

 

o vyvazovani9

Vyvažování pružných rotorů

Tento typ rotorů je zprvu vyvažován při nízkých otáčkách, kdy rotor nepodléhá průhybu. Prováděna je korekce nevývahy, následně jsou otáčky  postupně zvyšovány a nevyvážení je korigováno fázově po jednotlivých nájezdech, až k dosažení provozních otáček rotoru v toleranci požadované normy vyvážení.

 

Moderní techniky

Náklady na výměnu poškozených rotorů jsou vysoké, proto letecký průmysl vyžaduje, aby náhradní díly nebo sekce vyměňovaných rotorů byly patřičně vyváženy. Tato technika spočívá v použití náhradních dílů, např. vyvažování modulu kompresoru s náhradním modulem turbíny a nahrazování lopatek kompresoru a lopatek turbíny bez dalšího vyvažování. Tyto techniky jsou dostupné i pro jiná odvětví průmyslu, pokud to zákazníci vyžadují.

o vyvazovani10

 

o vyvazovani11

Shrnutí

Nejnovější výrobní metody omezují nebo eliminují nutnost vyvažování při nízkootáčkovém použití, ale společně se stále se zvyšujícími rychlostmi v rotačních strojích se dynamické vyvážení stává nutností nejbližší budoucnosti. Pochopení dynamického vyvažování umožňuje optimalizovat kompletní proces výroby.

Sídlo

Podroužkova 1662/27,
708 00 Ostrava-Poruba

Předváděcí centrum

Družební 733
725 26 Ostrava-Krásné Pole

Kontakty

Email:
info@vibrostroje.cz
servis@vibrostroje.cz

Telefon:
+420 608 320 002
+420 777 072 527