Dinaminio balansavimo teorija ir praktika: išsamus vadovas

Paskelbta 2025 m. liepos 22 d. | Kategorija: Ekspertų žinios

1. Kas yra rotorius ir kodėl atsiranda vibracija?

rotorius yra kūnas, kuris sukasi aplink ašį ir remiasi į atramas guolių paviršiais. Šie guolių paviršiai (dažnai vadinami kakliukais) perduoda apkrovas guoliams.

Idealiai subalansuoto rotoriaus masė pasiskirsčiusi simetriškai aplink sukimosi ašį. Sukantis kiekvieną elementą veikia į išorę nukreipta išcentrinė jėga. Subalansuotame rotoriuje simetriškų elementų išcentrinės jėgos kompensuoja viena kitą, todėl bendra guolius veikianti jėga lygi nuliui.

Tačiau jei ši simetrija pažeidžiama (pvz., dėl netolygaus masės pasiskirstymo), atsiranda nesubalansuota išcentrinė jėga . Ši jėga su kiekvienu apsisukimu keičia kryptį ir sukuria dinaminę apkrovą guoliams, todėl jie sparčiau dyla ir atsiranda vibracija.

Balansavimas – tai procesas, kurio metu šis disbalansas pašalinamas tikslingai pridedant balansavimo mases, kad būtų atkurta rotoriaus simetrija.

2. Standieji ir lankstieji rotoriai

Pagal medžiagos stiprumą ir išcentrinių jėgų dydį skiriami du rotorių tipai:

• Standieji rotoriai: Veikdami darbiniu greičiu jie nuo išcentrinių jėgų deformuojasi tik nežymiai. Šiai kategorijai priklauso dauguma bendrosios mašinų inžinerijos rotorių, ir jiems taikomi čia aprašyti metodai.
• Lankstieji rotoriai: Jų deformacijos paisyti būtina, todėl reikia sudėtingesnių balansavimo metodų. Tas pats rotorius esant mažam greičiui gali elgtis kaip standusis, o esant dideliam – kaip lankstusis.

3. Disbalanso tipai: statinis ir dinaminis

Šį svarbų skirtumą jau aptarėme atskirame straipsnyje, tačiau štai pagrindinė mintis:

• Statinis disbalansas egzistuoja net rotoriui stovint. „Sunkioji vieta“ dėl gravitacijos pasisuka žemyn. Toks disbalansas būdingas siauriems, disko formos rotoriams.
• Dinaminis (arba momentinis) disbalansas atsiranda tik sukantis. Jį sukelia dvi nesubalansuotos masės skirtingose plokštumose, sukuriančios verčiamąjį momentą. Šio tipo disbalansas būdingas ilgiems rotoriams ir negali būti ištaisytas statiškai.

Teoriškai įrodyta, kad norint visiškai pašalinti standžiojo rotoriaus disbalansą pakanka **dviejų korekcinių svorių** dviejose skirtingose plokštumose. Jie kompensuoja ir statinį, ir dinaminį disbalansą.

4. Tikrosios vibracijos priežastys

Svarbu suprasti, kad disbalansas nėra vienintelė vibracijos priežastis. Balansuojant galima pašalinti tik tą vibraciją, kurią sukelia asimetriškas masės pasiskirstymas.

Todėl labai svarbu: Sugedęs mechanizmas pirmiausia turi būti suremontuotas ir tik paskui balansuojamas. Balansavimas negali pakeisti remonto!

5. Rezonanso problema

Kiekviena mechaninė sistema turi savąjį dažnį. Kai darbinis rotoriaus greitis priartėja prie šio savojo dažnio, vibracijos amplitudė smarkiai išauga – tai vadinama mechaniniu rezonansu. Esant tokiai būsenai įprastas balansavimas neįmanomas, nes menkiausi greičio pokyčiai sukelia didelius vibracijos pokyčius.

Tinkamai suprojektuotas mechanizmas turi būti sukurtas taip, kad jo darbinis greitis būtų toli nuo rezonanso dažnio. Balansavimo mašinos, veikiančios žemiau savojo rezonanso dažnio, laikomos kietaatramėmis, o veikiančios virš jo – minkštaatramėmis.