Wyważanie wirnika z wykorzystaniem jednej płaszczyzny pomiarowej.

Utrzymanie ruchu

W sytuacji, kiedy mamy do czynienia z niewyważonym wirnikiem, ten obracając się, usiłuje obracać się wokół swojej środkowej osi masy. Ponieważ łożyska, w których zamontowany jest wirnik ograniczają ten ruch, siła odśrodkowa związana z niewyważeniem sprawia, że wirnik wpada w drgania. Wibracje te powodują nie tylko niepotrzebny hałas, ale również przyczyniają się do przedwczesnego zużycia łożysk. Co gorsza, w skrajnych przypadkach może dojść do rozpadu samego wirnika. Dlatego konieczne jest ograniczenie niewyważenia do akceptowalnego limitu.

Wyważając wirnik, korygujemy rozkład jego masy w płaszczyznach korekcyjnych. Są one oznaczane symbolem PK. Ilości masy i kąty posadowienia obciążników korekcyjnych są wyliczane przy wykorzystaniu danych pochodzących z pomiarów wykonywanych w płaszczyznach pomiarowych, które są oznaczane symbolem PP. Płaszczyzny pomiarowe są płaszczyznami identyfikacyjnymi.

REKLAMA

​​

Praktycy rozróżniają sposoby identyfikacji niewyważenia:

  1. uproszczony, który jest wykonywany w jednej płaszczyźnie pomiarowej i korekcyjnej;
  2. całkowity, który jest wykonywany jedocześnie w dwóch płaszczyznach;
  3. specjalny, który jest wykonywany w wielu płaszczyznach.

Niewyważenie jest identyfikowane pośrednio. Nieskompensowane siły bezwładności, które występują w różnych (niezidentyfikowanych) miejscach, wzdłuż długości wirnika, powodują jego ruch albo wywołują siły w podparciu. Ruch w wyważarkach nadkrytycznych i w łożyskach własnych albo siły w wyważarkach podkrytycznych są następnie mierzone w płaszczyznach pomiarowych.

Wybór ilości płaszczyzn pomiarowych i korekcyjnych zależy głównie od sztywności wirnika. Rodzaje identyfikacji 1) i 2) występują najczęściej przy wyważaniu wirników sztywnych, a rodzaj 3) przy wirnikach podatnych giętnie.

Wynik wyważania jest zależny od zastosowanej ilości płaszczyzn pomiarowych. To oznacza, że wyważenie wirnika sztywnego, wyliczone na podstawie identyfikacji w jednej płaszczyźnie korekcyjnej, zakończy się innym wynikiem w porównaniu do wyniku uzyskanego przy identyfikacji w dwóch płaszczyznach pomiarowych.

Przy wyważaniu wirników podatnych giętnie identyfikowane są tylko siły bezwładności lub jedynie ich wpływ na ruch w poszczególnych PP. Momenty lub wpływ momentów od sił bezwładności na ruch w PP nie są identyfikowane.

Z ostrożnością należy postępować przy wyważaniu tarcz. Z powodu braku możliwości korekcji w dwóch płaszczyznach, oddalonych od siebie wzdłuż osi wirowania, praktyka zachęca do zastosowania wyważania w jednej płaszczyźnie.

Prawidłowa procedura wyważania tarcz polega na wyznaczeniu obu składowych niewyważenia: siłowej i momentowej, a następnie pozbyciu się tylko tej, którą fizycznie można wyeliminować. Jest to składowa siłowa, zwana statyczną. W tym celu należy zastosować identyfikację ruchu lub siły w dwóch płaszczyznach pomiarowych. Na tej podstawie system obliczeniowy maszyny wyznaczy obie składowe niewyważenia. Dopiero po porównaniu wartości składowych z granicznymi, należy wykonać korekcję składowej siłowej: eliminując ją. Składowa momentowa pozostaje na tarczach, mając akceptowalne wartości. Jeżeli składowa momentowa jest większa od dopuszczalnej, wybrana tarcza jest brakiem.

Jeżeli identyfikacja dotyczy tylko jednej płaszczyzny, to system obliczeniowy nie rozróżni składowej siłowej od siły należącej do składowej momentowej. Identyfikowane są wszystkie siły oddziaływujące na tę płaszczyznę. Uwzględniona jest także jedna z sił, tworzących parę sił w składowej momentowej niewyważenia, która występuje oprócz składowej statycznej. W wyniku korekcji rozkładu masy w tej płaszczyźnie, zostaje całkowicie wyeliminowany ruch lub siły w miejscu i kierunku działania czujnika. W ten sposób procedura wyważania uproszczonego w całości eliminuje drgania w miejscu i kierunku działania czujnika drgań.

Z powodu jednopłaszczyznowej identyfikacji mogą się zwiększyć wartości tych parametrów w innych punktach  podparcia, na osi wirowania, wraz z oddaleniem od osi czujnika. W ten sposób pozostała składowa momentowa oddziałuje na inne elementy konstrukcji maszyny wirnikowej. Jest to pokazane na rysunku 1, gdzie środek drgań S1 wskutek wyważania w jednej płaszczyźnie przesunął się do S2. Jedna z sił F, należąca do pary sił, dodaje się do wypadkowej działającej w drugim podparciu urządzenia. Choć obie siły F, tworzące parę sił, leżą w jednej płaszczyźnie, to „dodawanie” się siły do sił leżących w drugiej płaszczyźnie, nie przebiega w proporcji 1:1. Zwykle dodawana jest część siły F. Jest to wykorzystywane w praktyce. Poprzez wielokrotne jednopłaszczyznowe wyważania, na przemian po lewej i prawej stronie, proces jest zbieżny do wartości resztkowej.

W praktyce, wyważanie uproszczone gwarantuje „spokojną” pracę maszyny wirnikowej wtedy, gdy na wyważarce jest jednocześnie sprawdzany poziom drgań lub siły na przeciwległej podporze czy po spełnieniu dodatkowego warunku dotyczącego „bicia” promieniowego wirnika, który ma najczęściej postać tarczy.

Rys. 1. Przesunięcie środka drgań przy identyfikacji jednopłaszczyznowej.

 Jest to więc wyważanie, które nie obejmuje całego niewyważenia. Jego przewagą, w stosunku do wyważnia w dwóch płaszczyznach korekcyjnych, jest mała liczba danych potrzebnych do jego wykonania. Ma to szczególne znaczenie przy wyważaniu w łożyskach własnych.

Przy wyborze wyważania w jednej płaszczyźnie, w odróżnieniu od dwóch płaszczyzn, przewaga małej liczby pobieranych danych z pomiarów wynika z błędów, którymi są zakłócone pomiary. Błędy powstają z różnego rodzaju uwarunkowań, jak wpływ drgań z otoczenia, oporów przetłaczania powietrza, drgań pasa napędowego, luzów w połączeniu z wałkiem kardana, zmian temperaturowych i tp. Poprzez nagromadzenie się błędów pomiarowych, zbieżność wyważania uproszczonego jest lepsza od całkowitego. W zerowym etapie wyważania są pobierane dwie dane:

  1. wartość amplitudy i  fazy sygnału.

W pierwszym etapie są pobierane cztery dane:

  1. wartość amplitudy i  fazy sygnału.
  2. wartość masy i kąt posadowienia obciążnika testowego.

Przy wyważaniu w dwóch płaszczyznach, jest pobieranych 16 danych z pomiarów.

Wyważanie uproszczone (gdzie są pobierane 4 dane) daje szybką odpowiedź. W obecności dużych zakłóceń szybciej zbieżne jest wyważanie uproszczone w kilku krokach, w porównaniu do wyważania całkowitego w jednym kroku.

Wyważanie jednopłaszczyznowe jest stosowane przy wyważaniu wirników podatnych giętnie przy minimalizacji ugięcia pierwszej postaci modalnej (czyli w kształcie połowy sinusoidy). Przyjęte w praktyce metody: współczynników i modalna, wyważania wirników podatnych giętnie, nie identyfikują momentów od sił. Przez to przyjęcie PP=PK=1 jest oczywistym działaniem.

Miejsce podparcia np. wałka technologicznego, na którym jest zamocowana tarcza, musi być tak oczujnikowane, że da się pomierzyć wartości amplitudy i fazy sygnału z czujnika, względem podziałki związanej z wirnikiem. Podziałka na wirniku, podczas wirowania, musi narastać względem ostoi (jest to konieczny warunek).

W ramach przygotowania do wyważania należy wyznaczyć miejsce, w którym będzie zamocowany czujnik i będą pobierane dane o ruchu lub sile (w postaci przetwornika ruchu lub siły na sygnał elektryczny), zwany punktem lub płaszczyzną pomiarową. Jest ona prostopadła do osi wirowania. Na wyważarce czujnik jest zamontowany do podpory. Oś czujnika musi przecinać oś wirowania. Lecz nie musi się ona znajdować na długości wirnika. Może leżeć także poza jego rozpiętością. Ważne jest tylko, aby miejsce mocowania czujnika było jednoznacznie (powtarzalnie) połączone z konstrukcją podpierającą wirnik. Na skutek niepoprawnego mocowania czujnika, np. posadowienia z luzem lub poprzez pośredni element, wykazujący podatność na siłę, powstanie w miejscu jego mocowania dodatkowy układ drgający. Przez to wyniki pomiarów będą „zakłócone” jego oddziaływaniem. To „zakłócenie” nie wpłynie na wynik, jeżeli pozostanie niezmienne w takim sensie, że będzie powtarzalne przy każdym załączeniu obrotów, a powtarzalność jest rozumiana jako niezmienne właściwości dynamiczne.

Należy wyznaczyć miejsce, w których będzie mocowany obciążnik testowy i korekcyjny, zwany punktem lub płaszczyzną korekcji. Na wyważarkach podkrytycznych, miejsca mocowania obciążników  korekcyjnych są dobierane według potrzeb technologicznych i bez ograniczeń. Obciążniki testowe w ogóle nie są stosowane. Umożliwienie rozsprzęglenia położenia płaszczyzn testowych i korekcyjnych wynika z braku ruchu drgającego całego wirnika na wyważarce. Przy wyważaniu w łożyskach własnych i na wyważarkach nadkrytycznych - miejsca mocowania obciążników testowych i korekcyjnych znajdują się w tych samych PK. Ten warunek wynika z występowania ruchu drgającego całego wirnika. Należy go koniecznie spełnić. Nie są narzucane inne ograniczenia co do rozkładu PP i PK wzdłuż długości wirnika. Takie postępowanie nazywamy przyjęciem rozkładu płaszczyzn pomiarowych i korekcyjnych.

Ruch wirnika, posadowionego na wyważarce podkrytycznej, jest w wystarczającym przybliżeniu ruchem obrotowym. Oczujnikowanie maszyny umożliwia wykonywanie pomiarów sił, jeden raz na obrót, w tym samym położeniu kątowym wirnika względem czujnika. Dlatego  wirnik jest „widziany” przez maszynę jako nieporuszający się. Taki stan nazywamy kinetostatycznym. W wyniku oddziaływania ruchu obrotowego siły bezwładności od całej masy wirnika znoszą się nawzajem wszędzie tam, gdzie wirnik jest kołowosymetryczny. Nieskompensowane pozostają tylko siły pochodzące od niewyważenia. Te siły mają stałe ułożenie kątowe względem wirnika. Brak występowania nieskompensowanych sił bezwładności od całej masy wirnika umożliwia rozsprzęglenie płaszczyzn testowych od korekcyjnych. Dlatego stosowanie tego rodzaju maszyn nie wymaga oddzielnej kalibracji: dla wyważenia nowego wirnika. Obciążnik testowy był już użyty przez producenta maszyny przy pierwszej - uniwersalnej kalibracji.

Po to, aby wyważyć tarczę np. na wyważarce podkrytycznej, z pionową osią wirowania, wystarczy zamocować ją w uchwycie, dokonać wymaganych pomiarów, jak wysokość zamocowania względem wrzeciona, średnicy, na której odbędzie się korekcja, wybrać opcję podziału niewyważenia na składową siłową i momentową, wybrać np. średnicę i dopuszczalną głębokość wiercenia korekcyjnego, a następnie rodzaj wielkości tarczy (jeżeli maszyna ma taką opcję) i nacisnąć przycisk „Start”. Maszyna da prawidłową odpowiedź, gdyż jest fabrycznie wyposażona w moduł kalibracyjny, który przyporządkuje niewyważenie, w postaci wyliczonej masy obciążników korekcyjnych, odpowiednio do wyników pomiarów.

W celu wyważania wirnika np. na maszynie nadkrytycznej, uniwersalnej, poziomej należy wykonać dodatkowo kalibrację układu drgającego. Wyjątkiem jest tylko taka sytuacja, w której poprzednio był wyważany wirnik o tej samej masie i identycznym kształcie oraz kalibracja została zapisana w pamięci maszyny. Podobnie, jak w wyważarkach podkrytycznych, maszyna jest tak oczujnikowana, że pomiar drgań jest wykonywany, jeden raz na obrót wirnika, w tym samym położeniu kątowym wirnika względem czujnika. Ze względu na dużą podatność podparcia wirnika w poziomie, cała jego masa, oprócz ruchu obrotowego, wykonuje ruch drgający w płaszczyźnie. To oznacza, że ma dwa stopnie swobody, a w związku z tym generowane są siły bezwładności w całej masie wirnika. Kalibracja polega na wyznaczeniu odpowiedzi dynamicznej układu mechanicznego na wymuszenie zewnętrzne i zapamiętanie w pamięci, dla wykorzystania jej w nastawach maszyny. Tym wymuszeniem jest obciążnik kalibracyjny (testowy) zamocowany na wirniku tylko na czas próby. Kąt mocowania może być dowolny. Kąt i masa obciążnika są zapisane w pamięci maszyny i wykorzystane w obliczeniach. Poprzez pomiary amplitud i faz wybranego parametru drgań, w paśmie odpowiadającym prędkości obrotowej wirnika, uzyskuje się dane do obliczenia dynamicznej reakcji układu mechanicznego podpartego wirnika na wymuszenie zewnętrzne oraz wartość i położenie kątowe niewyważenia. Identyfikacja dotyczy tylko miejsca i kierunku działania czujnika drgań.

Poniżej pokazany będzie detalicznie sposób postępowania przy wyważaniu. W tle tych rozważań należy widzieć wirnik podparty w dwóch miejscach, na dowolnym stanowisku mechanicznym zdolnym do napędzania wirnika, oczujnikowany w celu odczytywania wartości amplitudy i fazy sygnału minimum z jednego czujnika.

Mechaniczny układ podparcia wirnika „przetwarza” zewnętrzne wymuszenie, jakim jest dla wirnika niewyważenie, na ruch lub siłę. To „przetworzenie” jest tutaj pokazane w postaci tzw. wektora kalibracji jednopłaszczyznowej a. Wektor przedstawia sposób „przetworzenia” parametrów siły testowej, umiejscowionej w pobliżu czujnika, np. na ruch w miejscu i kierunku działania tego czujnika.

Przy wyważaniu dwupłaszczyznowym wirnika sztywnego poznamy inny rodzaj współczynników kalibracyjnych, które będą opisywały także sposób „przekazywania” ruchu wzdłuż długości wirnika.

Metoda współczynników wpływu jest stosowana w wyważarkach. W procesie wyważania jednopłaszczyznowego są poszukiwane wartości dwóch wyróżników:

a − wektora kalibracji jednopłaszczyznowej,

N – wektora niewyważenia.

Wyważanie składa się z części pomiarowej i obliczeniowej. Część pomiarowa składa się z etapów: zerowego i pierwszego. W zerowym etapie wirnik jest obciążony pierwotnym niewyważeniem. W pierwszym etapie tarcza jest dodatkowo obciążona obciążnikiem testowym.

Zachowanie identycznej prędkości obrotowej wirnika, w obu etapach, zapewnia niezmienne właściwości dynamiczne układu mechanicznego, w tym identyczną podatność na zewnętrzne obciążenie.

Cały proces wyważania, z wykorzystaniem metody współczynników, zawiera opisaną poniżej kalibrację z użyciem obciążnika testowego. W wyważarkach, po wykonanej kalibracji, można te współczynniki zapisać w celu wykorzystania ich przy kolejnym wyważaniu, przy takich samych warunkach ruchu.

Wyważarki mierzą wybrany parametr drgań, jak: przyspieszenie, prędkość lub ugięcie albo siłę. Wszystkie te parametry mają podobny przebieg w czasie. W dalszej części te parametry będziemy często nazywać wspólnie: ugięciem.

Na rysunku 2 przedstawiono stan wymuszenia, który jest związany w wirnikiem i stan ugięć, które są związane z konstrukcją podparcia.

Wirnik obciążają:

     a) w zerowym etapie: siła bezwładności pochodząca od niewyważenia N,

     b) w pierwszym etapie: siła bezwładności pochodząca od niewyważenia N + siła bezwładności pochodząca od obciążnika testowego Mtest.

Nie ma znaczenia dla końcowego wyniku, że wał się ugina i czujnik jest zamocowany do podatnej podpory. Ważne jest tylko, że jego podatność na ugięcie będzie taka sama w obu etapach wyważania i jej charakterystyka jest liniowa. Zaletą tej metody jest to, że właściwości dynamiczne układu są wrzucone do „wspólnego worka”, który możemy nazwać podatnością dynamiczną w punkcie i kierunku działania głównej osi przetwornika (czujnika) drgań.

W nazwie metody współczynników jest zawarty sposób poszukiwania niewyważenia. Metoda wprowadza pojęcie współczynników, które określają wpływ wymuszenia znajdującego się w wybranym miejscu na wirniku (jakim jest niewyważenie) na ruch lub siły działające w dowolnym punkcie w innym miejscu konstrukcji podpierającej wirnik. Ilość i rodzaj współczynników zależy od ilości przyjętych płaszczyzn PP i PK.

Przy wyważaniu jednopłaszczyznowym występuje jeden współczynnik. Można go nazwać współczynnikiem podatności. Na wyważarce opisuje sposób w jaki reaguje podpora, w miejscu i kierunku zamocowania czujnika drgań, na wymuszenie zewnętrzne. Jest to pojawienie się ugięć (drgań lub siły), w częstotliwości odpowiadającej obrotom tarczy, o amplitudzie wprost proporcjonalnej do wymuszenia zewnętrznego i ściśle określonej fazie. Amplituda i faza tych ugięć mają wartości specyficzne dla aktualnej prędkości obrotowej. Nie są liniowo zależne od wartości prędkości obrotowej.

Jeżeli wyważanie odbywa się nie na specjalnie przygotowanym stanowisku pomiarowym, lecz w maszynie wirnikowej i w łożyskach własnych, to faza ustala się nie tylko ze względu na właściwości dynamiczne podparcia wirnika (patrz: położenie na charakterystyce amplitudowo-fazowej), ale także w wyniku geometrycznego sumowania się drgań w wybranym kierunku. Drgania te mogą pochodzić od kilku stopni swobody, które może mieć podparcie wirnika w maszynie wirnikowej.

Rys. 2. Etapy pomiarowe przy wyważaniu jednopłaszczyznowym.

Na rysunku oznaczono:

  1. - czujnik drgań,
  2. - czujnik laserowy z nadajnikiem i odbiornikiem światła odbitego,
  3. - folia odbijająca promień laserowy.

Czujnik nie jest zamocowany bezpośrednio do tarczy. W związku z założoną liniowością charakterystyki sztywności podparcia tarczy: amplitudy sygnałów indukowane w nim są  takie, że tworzą trójkąt podobny do tego, który utworzyłby się w miejscu mocowania tarczy do wału.

Współczesne wyważarki pokazują mierzone drgania jako wektor, który ma długość i kierunek działania, względem przyjętej podziałki kątowej związanej z wirnikiem. Dlatego na ekranie maszyny wyniki pomiarów nazywane są wskazami wektorowymi.

Na rysunku 2 pokazano wektor W0, który obrazuje drgania wykonywane bez obciążnika testowego oraz W1 - wykonywane z obciążnikiem testowym. Czujnik mierzy drgania wirującego ugięcia pokazując składową w wybranym kierunku.

Podstawowa informacja, która jest tam zawarta, pozwala ustalić, że:

  • wirnik jest niewyważony statycznie, gdyż środek ciężkości c nie leży w środku geometrycznym tarczy, przez który przechodzi oś wału;
  • każda z podpór reaguje inaczej na zamocowany obciążnik testowy, ale wystarczy pomierzyć drgania na jednej, dowolnie wybranej podporze, aby uzyskać wynik w postacie niewyważenia początkowego;
  • siła lub ruch w dolnej podporze są, w całym zakresie pomiarów,  wprost proporcjonalne do ugięcia podatnego wału;
  • czujnik pobiera składową siły lub ruchu działającą w kierunku jego głównej pomiarowej osi.

Ostatnie dwa stwierdzenia mają zasadnicze znaczenie w wykorzystaniu metody współczynników wpływu. Opisują reakcję dynamiczną podpory w miejscu i kierunku swojego działania.

Metoda współczynników zakłada liniowość reakcji na wymuszenie w danych warunkach ruchu. Liniowość zdefiniujmy jako prostą proporcjonalność pomiędzy wymuszeniem a reakcją podpory na to wymuszenie w postaci siły lub ruchu drgającego. Praktyka pokazuje, że podatność może być różna dla małych i dużych wymuszeń. Może to wynikać z nieliniowości charakterystyk sztywności podparcia lub zginania wału. Dla uzyskania poprawnego wyniku powinna być wystarczająco niezmienna, w wybranym zakresie.

Podczas wyważania wirnik wiruje, lecz za pomocą przetwornika obserwujemy ruch drgający. Czujnik ruchu lub siły jest zamocowany stacjonarnie w stosunku do ostoi i działa kierunkowo. Rejestruje ruch lub wirującą siłę, w płaszczyźnie, jako składową w wybranym kierunku. Ma ona przebieg harmoniczny. Moduł pomiarowo - obliczeniowy z sygnału harmonicznego tworzy dwa harmoniczne sygnały, które są składowymi wektora: sinusoidalną i cosinusoidalną. Współczynnik proporcjonalności a będzie według definicji:

gdzie wyrażenie:

∆WMtest - jest liczbą zespoloną przedstawiającą zmianę wektora wskazu wywołaną przez obciążnik testowy o masie Mtest, który został zamontowany na wybranym kącie;

Mtest - wyrażenie jest zapisane w postaci liczby zespolonej, gdyż odważnik testowy ma takie cechy, jak:

         a) ilość masy (czyli długość wektora);

        b) położenie kątowe względem podziałki związanej z wirnikiem.

a - wektor kalibracji jest współczynnikiem podatności, ma on postać liczby zespolonej, gdyż musi mieć właściwość zarówno tłumienia i wzmocnienia sygnałów, jak i zmiany ich fazy.

Stąd otrzymamy wyrażenie umożliwiające obliczenie wartości współczynnika:

(1)

 

lub, po wprowadzeniu danych z pomiarów z obu cykli:

(2)

gdzie: a=x+iy.

W równaniu mamy dwie niewiadome: część rzeczywistą i urojoną współczynnika a. Mamy do dyspozycji dwa równania skalarne, w których wartości wyrażeń znamy:

     a) wartość masy obciążnika testowego i jego kątowe położenie na wirniku

oraz

     b) amplitudy drgań i odpowiadające im kąty fazowe ruchu z obciążnikiem i bez obciążnika testowego.

Na tym działaniu kończy się etap pomiarowy i zaczyna obliczeniowy.

Załóżmy, że zamiast obciążnika testowego, przy takim samym współczynniku a, zamocujemy obciążnik o takiej masie i w takim kątowym położeniu, że jego działanie spowoduje, iż drgania ustaną. Można więc obciążnik nazwać wyważającym Mwyw. Dla obciążnika wyważającego równanie (2) przyjmuje postać:

(3)

lub po przekształceniu:

(4)

Wektory w równaniu (4) mają dwie składowe. Z równania otrzymujemy więc dwa równania skalarne.

Po prawej stronie równania (4) wszystkie wartości są dane, a po lewej mamy dwie niewiadome: wartość masy i jej położenie kątowe. Przy jego użyciu można wyznaczyć wartość i położenie kątowe obciążnika wyważającego z użyciem uprzednio wyznaczonego współczynnika a oraz początkowego wskazania wyważarki.

Rozważmy jeszcze dwie sytuacje, które można zastać w trakcie wyważania na stanowisku pomiarowym, o jednym stopniu swobody. Przedstawiono je na rysunku 3, gdzie:

         a) z powodu śladowego tłumienia w układzie i jednocześnie podkrytycznej pracy wirnika nie ma przesunięcia fazowego pomiędzy wymuszeniem (niewyważeniem) i reakcją układu, czyli ugięciem (w drganiach);

         b) przy zauważalnym wpływie tłumienia, przy podkrytycznej prędkości obrotowej, jest przesunięcie fazowe pomiędzy wymuszeniem (niewyważeniem) i reakcją układu, czyli ugięciem (w drganiach).

Rys. 3.  Graficzne przedstawienie danych zawartych w tabeli 1

Wirniki w przypadku a) i b) są obciążone identycznym niewyważeniem [20,0 g;0°]. Są testowane identycznymi obciążnikami [10,0 g;90°].

Przesunięcie φ1=30° nie wynika z przyjęcia innego punktu zerowego na podziałce kątowej naniesionej na wirnik. Wirniki, pokazane w kolumnach 1 i 2, mają różne właściwości dynamiczne, które są niezmienne w całym procesie wyważania. Kolumna 1 w tabeli 1 odpowiada rysunkowi 2a). Występowanie tłumienia w układzie mechanicznym w przypadku b) jest przyczyną przesunięcia fazowego mierzonych wartości. Wskazania W0 i W1 są względem siebie, w obu przypadkach oddzielnie, w tej samej proporcji wartości i są obrócone o ten sam kąt.

Pozyskane wyniki pomiarów i odpowiadające im wyniki obliczeń niewyważenia początkowego zawarto w tabeli 1. W kolumnie 1 W0 ma zerową część urojoną, a w 2 różną od zera.

gdzie: k- współczynnik proporcjonalności wyznaczający indywidualną reakcję układu na obciążenie pierwotne (wynika z rysunku, czyli z założeń), a- współczynnik zdefiniowany w metodzie współczynników.

Algorytm obliczeń eliminuje te składniki fazy, które są stałe w całym procesie wyważania. W związku z tym, że prędkość obrotowa i tłumienie w każdym etapie są takie same, to dodatek do kąta fazowego, wynikający z charakterystyki dynamicznej podparcia wirnika sztywnego, nie wpływa na wynik obliczeń niewyważenia. Ma to istotne znaczenie przy wyważaniu w łożyskach własnych, gdzie każde mocowanie czujnika jest inne pod względem sztywności i tłumienia.

Powyższe zagadnienia zostały szczegółowo opisane w mojej książce: M. Malec: Wyważanie dynamiczne wirników w teorii i praktyce. Bydgoszcz 2022.

Dystrybutorem książki jest: www.fachowa.pl.   

Mirosław Malec

 

Przypisy