Regeneracja i wyważanie wałów

Niewyrównoważenie – wspólna cecha elementów wirujących
Z punktu widzenia bezawaryjnej, cichej i bezdrganiowej pracy maszyn i urządzeń kluczową rolę odgrywa odpowiednie wyważenie wałów, zwane również wyrównoważaniem. Jego celem jest usunięcie niewyrównoważenia, do którego dochodzi wtedy, gdy masa wokół osi obrotu wołu i osadzonych na nim elementów jest rozłożona w sposób nierównomierny. Należy pamiętać o tym, że skutkiem niewyrównoważenie wału jest występowanie podczas ruchu obrotowego niezrównoważonych sił odśrodkowych, czego konsekwencją mogą być: duże reakcje dynamiczne na łożyska, pęknięcia zmęczeniowe, zwiększenie luzów mechanicznych oraz emisja męczącego hałasu i drgań.
Niewyrównoważenie jest wspólną cechą wszystkich elementów wirujących – zarówno wałów maszyn wirnikowych, jak i wałów wykorbionych maszyn tłokowych. W przypadku maszyn wirnikowych niewyważenie jest stanem niepożądanym, będącym konsekwencją niedoskonałości materiału (wtrącenia, pory), procesu wytwarzania czy zużycia eksploatacyjnego (np. erozja). Natomiast jeśli chodzi o wały wykorbione, niewyważenie jest świadomie dobrane przez konstruktora i jest niezmienne w procesie eksploatacji.

 

Zależnie od rodzaju niewyrównoważenia
Wyróżnia się następujące rodzaje niewyrównoważenia: statyczne, quasi-statyczne, momentowe oraz dynamiczne.
Niewyrównoważenie statyczne ma miejsce wtedy, kiedy główna centralna oś bezwładności przesunięta jest równolegle względem osi obrotu. Reakcje łożysk i drgania w węzłach łożyskowych są współfazowe (przesunięcie fazowe wynosi 0°). Wartości reakcji są takie same. Zakładając, że podpory łożyskowe są identyczne, podobne zależności dotyczą faz i amplitud drgań na podporach.
Z kolei niewyrównoważenie quasi-statystyczne powstaje wówczas, gdy niezrównoważona masa leży poza płaszczyzną środka ciężkości. Główna oś bezwładności przecina oś obrotu poza środkiem ciężkości, a reakcje łożysk oraz drgania na sąsiednich podporach, mimo iż są współfazowe, mają różne wartości.
W sytuacji, gdy masy rozłożone są symetrycznie i przemiennie względem środka masy, a główna oś bezwładności przecina oś obrotu w środku ciężkości, mamy do czynienia z niewyrównoważeniem momentowym. Reakcje łożysk i drgania na sąsiednich podporach są wówczas równe i przeciwnego znaku (są w przeciwfazie o 180°).
Natomiast w przypadku niewyrównoważenia dynamicznego, które jest najogólniejszym stanem niewyrównoważenia, główna oś bezwładności wirnika jest wichrowata do osi obrotu. W tym przypadku układ sił bezwładności może zostać zredukowany do wypadkowego wektora siły przyłożonego w środku ciężkości i wirującej pary sił równej sumie momentów bezwładności niewyrównoważenia. Warto dodać, że reakcje łożysk będą naprzemiennie różne co do amplitud i przesunięte w fazie o 180°.

 

Uniwersalna wyważarka CIMAT. Źródło: YouTube/CIMAT

 

 

Authors
Tagi
Góra
English