Vyvažování - nehomogenní rozložení hmoty u rotujícího tělesa

Nevyváženost znamená nehomogenní rozložení hmoty na rotujícím tělese. Osa těžiště není totožná s osou rotace. Tuto závadu lze zpravidla odstranit vyvážením - tedy přidáním hmotného závaží - vývažku.

Provozní vyvažování ventilátoru přímo na místě
Provozní vyvažování ventilátoru

Ve frekvenčním spektru vibrací se nevyváženost projevuje pouze vibrační složkou s rotorovou frekvencí. (POZOR! neplatí to obráceně! Tedy je li ve frekvenčním spektru mimo jiné i špička s rotorovou frekvencí, ještě nutně to neznamená, že je rotor nevyvážený.) Prvním krokem procesu vyvažování je zjištění počátečního stavu - tedy velikosti vibrací a jeho místa (fáze). Jak jistě víte, nevyváženost má amplitudu a směr, lze ji prezentovat jako vektor. Při vyvažování je třeba zjistit (znát) změnu vibrací (odezvu) na zkušební závaží. Takzvaná kalibrace se provádí instalací známé hmotnosti do známého místa (třeba 0°). Tento krok zůstává u některých vyvažovacích přístrojů uživateli skryt (typicky v pneuservisu, kde se vyvažuje mnoho "stejných rotorů" a tato kalibrace je uložena v paměti přístroje). Pro zjednodušení procesu vyvažování se doporučuje umístit vyvažovací závaží vždy na stejný poloměr, v opačném případě je nutné závaží přepočítat. Čím větší poloměr, tím menší hmotnost u shodného vývažku.

Při provozním vyvažování se kalibrace vyvažovačky provádí před každým vyvažováním. V případě příliš malého nebo příliš velkého zkušebního (kalibračního) závaží není možné přesně vypočítat velikost vyvažovacího závaží. Dále může dojít k výpočtu špatného - neúměrně velkého nebo malého závaží, které může vést až k havárii stroje. Z tohoto důvodu je tento krok jeden z nejtěžších a vyžaduje jistý cit, opatrnost i bohaté zkušenosti. Samotné vyvažování pak probíhá tak, že vyvažovací program přepočítá změnu hmotnosti a polohy zkušebního závaží tak, aby původní nevyváženost byla minimalizována - ideálně nulová. Výpočet je založen na vektorovém počtu a podobnosti trojúhelníků. Známe výchozí i změněnou amplitudu a fázi. Následně můžeme spočítat kolikrát se zvětší/zmenší amplituda a o kolik stupňů se posunevektor tak, aby výsledek dosáhl blízko nuly. Jedině tak bude rotor vyvážen. Vyvažování většinou probíhá zpravidla v jedom hlavním vyvažovacím kroku (zásadní zlepšení) a případně i několika jemných dovažovacích kroků, protože některé rotory nejsou zcela tuhé a proto nemají zcela lineární odezvu. U vyvažovacích strojů se používá funkce pro sumarizaci závaží. Jedná se o vektorový součet včech závaží tak, aby mohla být nahrazena jedním finálním závažím, se stejným silovým účinkem.

U většiny běžně provozovaných strojů je vhodné provádět provozní vyvažování na místě. Nové nikdy neprovozované rotory je vhodné vyvážit na stabilním vyvažovacím stroji, který umožňuje bezpečné odstranění velmi výrazných nevývažků. Při roztočení hrubě nevyváženého rotoru na otáčky vzrůstá s jejich kvadrátem hrozící havárie.

Komplikací může být např. rozdílná tuhost (citlivost) rámu stroje a vyvažovací stolice. Při provozním vyvažování v místě lze objevit na stroji další vady a komplikace, které ovlivňují velikost vibrací stroje. Zásadní efekt na vyváženost může mít např. hmotnost usazenin (špína usazená na rotoru) i pozice umístění rotoru na hřídeli (chyba při montáži, nebo nepřesnost tolerancí, atp.).

Častou závadou z pohledu nevývahy bývá např. vyvážení rotoru na nevyváženém nebo ohnutém vyvažovacím trnu (náboji), případně jiná chyba při vyvažování na stabilním vyvažovacím stroji. Po instalaci a uvedení do chodu je zjištěna vysoká vibrace - nevyváženost a základ pro otázky reklamace předchozího díla. Je li na použitém trnu nepatrná vůle, průhyb nebo ohnutí, pak může být vyvážení rotoru provozně nedostačující. Vyvažování v rezonanci není téměř realizovatelné, štěstí by potřeboval i ostřílený úspěšný kouzelník. Některé přístroje mají významný problém v případě rušení z jiného blízkého zdroje vibrací. Přístroj Emerson CSI2140 disponuje funkcí, která umí ze změřeného vektoru oddělit nevývahu (ta je nehybná a neustále stejná) a další rušící vektor (který se pohybuje a mění amplitudu). Vyvážení je pak přesnější, rotor lze vyvážit rychleji.

Vjedné rovině i ve dvou rovinách se vyvažuje stejným způsobem. Malá změna je v tom, že měříme odezvu nikoliv v jednom, ale minimálně ve dvou bodech a zkušební i vyvažovací závaží instalujeme také do dvou rovin. Před vlastním vyvažováním je nutno provést místo jednoho dva kalibrační (zkušební) rozběhy. Vektorový výpočet je složitější, ale programy to za nás hravě zvládnou.

Vyvažovací programy mívají různé vektorové funkce: Sumarizace(součet) závaží, Instalace vývažků totožné hmotnosti do libovolného místa, Použití libovolného vývažku na určitý počet míst, Přepočet úhlu na vzdálenost po obvodu, atd... Při vyvažování se můžeme setkat s několika termíny:

  • Měrný zbytkový nevývažek (měrná zbytková nevyváženost) - Uvádí se v jednotkách "g*mm" (gram milimetr). Je to hodnota momentu vyvolaného nevývažkem. Hodnotu povolené nevyváženosti nám stanoví ČSN ISO 1940. POZOR, nepleťte si tuto hodnotu s následujícím údajem.
  • Odezva - velikost amplitudy vibrační složky s rotorovou frekvencí. Lze ji udat jako hodnotu zrychlení (G, m.s-2), rychlosti (RMS), nebo výchylky (um) se zpracováním RMS, 0-P, P-P. Tyto hodnoty lze vzájemě určitým způsobem přepočítat. Nicméně odezva u stejného stupně vyvážení (stejného měrného nevývažku) je různá u různě hmotných těles.

Potřebujete li provést vyvážení rotoru (tzv. bezdemontážním způsobem, přímo u vás na stroji), pak nás prosím kontaktujte. Nabízíme vám pomoc s provedením diagnostiky měření vibrací , vyvažování a ustavování hřídelí laserem

Pokračovat na kapitolu: Diagnostika ložisek