Témata
Reklama

Provozní vyvažování strojů

Cílem vyvažování je vyvážit rotor tak, aby byly splněny předpoklady vysoké spolehlivosti a životnosti objektu s vyvažovaným rotorem, a bylo dosaženo dostatečné bezpečnosti jeho provozu a komfortu obsluhy s ohledem na přijatelné hladiny hluku a vibrací.

Jak známo, rotující odstředivé síly od nevyvážených hmot rostou úměrně s druhou mocninou otáček. Čím vyšší jsou otáčky rotoru, tím naléhavější je potřeba splynutí geometrické a rotační osy rotoru. Toho je dosaženo, jestliže výslednice všech odstředivých sil působících na rotor je nulová. Jde samozřejmě o ideální stav, který se v praxi vyskytuje jen výjimečně a ke kterému je třeba se přiblížit technickými prostředky. Právě na dosažení co nejmenší odstředivé síly působící na rotor je založen princip vyvažování.
Realizace jednoduše formulovaného principu vyvažování je složitější než jeho formulace. Záleží na vzájemném poměru provozních a kritických otáček a nasnadě jsou další závažné otázky: jak vyvažovat, odstraňovat jen statickou, nebo i dynamickou nevyváženost, vyvažovat v jedné, nebo ve dvou rovinách, považovat vyvažovaný rotor za tuhé, nebo pružné těleso atd.
Reklama
Reklama
Reklama

Vyvažovací systémy

Vyvažování rotorů je součástí již jejich výrobních procesů. Uskutečňuje se neustále zdokonalovanými vyvažovacími zařízeními s podstatně vyšší citlivostí, přesností a rychlostí, často vybavenými počítači, které automaticky zpracovávají data o vyvažování, vypočítávají hmotnost vyvažovacích závaží a řídí tisk protokolů. Vyvažování ve velkosériové výrobě zahrnující odebrání materiálu i upnutí rotoru se uskuteční během několika sekund. V kusové či malosériové výrobě není požadavek na rychlost vyvažování naléhavý. Složité situace nastávají, jestliže rotory při různých otáčkách vykazují rozdílné deformace a musí být vyvažovány jako pružná tělesa. Současní světoví výrobci uvedli na trh řadu speciálních vyvažovacích strojů pro vyvažování rotorů o hmotnosti několika gramů až řádově desítek tun a v extrémních případech s provozními otáčkami až 60 000 min-1 (některé rotory leteckých motorů s lopatkami). Vyvažovací stroje jsou konstrukčně řešeny pro nejrůznější druhy výrobků a jejich funkce významně ovlivňuje jakost i cenu výrobku.
V případech, kdy jde o provoz velmi nákladného zařízení na výrobu elektrické energie nebo zařízení, jehož porucha může ohrozit lidské životy, je jejich vyvážení nepřetržitě sledováno on-line diagnostickým, počítačově řízeným systémem nepřetržitě informujícím o současném stavu vyvážení. Na kritické hodnoty pak upozorňují také akustické výstražné signály, případně signál "stop" provozu. Některé diagnostické systémy umožňují předcházet poruchám automaticky nebo s přispěním obsluhy.

Provozní vyvažování

Není však efektivní soustavně sledovat vyvážení rotorů u všech točivých strojů v průběhu jejich exploatace, neboť u mnoha točivých strojů hrozí porucha zhoršením nevyváženosti rotoru jen výjimečně, a navíc nezpůsobí katastrofu ani větší ekonomické škody. Je i mnoho točivých strojů, které nelze vyvažovat standardním způsobem na klasickém vyvažovacím stroji z ekonomických důvodů, neboť montáž a demontáž rotoru a jeho transport k vyvažovacímu stroji a zpět, proces vyvážení a doba odstavení stroje by byly příliš nákladné. Tento problém lze většinou řešit tzv. provozním vyvažováním rotoru pomocí přenosného měřicího přístroje, který disponuje potřebnými funkcemi. Základní podmínkou provozního vyvážení je přístup k vyvažovací rovině, resp. k rovinám, ve kterých se provádějí vyvažovací zásahy na smontovaném a provozuschopném stroji. Tento způsob vyvažování je vhodný např. pro různé ventilátory, elektromotory pro pohony různých strojů, velké generátory atd., kde všude získáme přístup k vyvažovacím rovinám rotoru jednoduchým sejmutím jeho víka.
Postup při provozním vyvažování se od klasického vyvažování podstatně liší, protože předem neznáme vztah mezi velikostí vibrací a velikostí nevývahy, která tyto vibrace způsobuje. Tento vztah je třeba nejprve zjistit. Prvním krokem při provozním vyvažování je zjištění výchozího vektoru vibrací vůči referenční značce, libovolně umístěné na rotující části stroje. Následuje testovací běh, před kterým je nutno ve zvolené vyvažovací rovině zvětšit nebo zmenšit vhodné testovací závaží, což má za následek změnu vektoru vibrací proti výchozímu vztahu. Z naměřených hodnot vibrací se vypočte velikost a úhlová poloha vyvažovacího závaží. Po provedení vyvažovacího zásahu kontrolní běh ukáže, zda byly sníženy vibrace na požadovanou velikost. V negativním případě je třeba vypočítat další velikost vyvažovacího závaží a jeho úhlovou polohu. V kladném případě je vyvažování ukončeno. Minimálním základním požadavkem na přístroj pro provozní vyvažování je, že musí selektivně změřit amplitudu a fázový úhel vibrací (vektor), přičemž toto měření musí být synchronizováno vhodným referenčním snímačem s otáčkami vyvažovacího stroje.

Moderní přístroje pro provozní vyvažování

Tyto přístroje jsou zpravidla vybaveny softwarem, jehož součástí je i program řešení vyvažovacích rovnic pro vyvažování tuhých rotorů v jedné nebo ve dvou rovinách. Přístroj formou dialogu řídí uživatelův vyvažovací postup. Hodnoty vibrací naměřené při jednotlivých krocích a potřebné k provedení příslušných výpočtů jsou do paměti přístroje vkládány samočinně po stlačení příslušného dialogového tlačítka. Klávesnicí přístroje se zadávají pouze data o hmotnosti a umístění testovacího závaží. Uživatel může zpravidla volit mezi numerickou nebo grafickou formou zobrazení hodnot na displeji. Celý postup vyvažování včetně změřených nebo zadaných hodnot a rozhodnutí je zpravidla dokumentován současným tiskem protokolu vestavěnou tiskárnou.
V případě opakovaného vyvažování jednoho stroje nebo většího počtu stejných strojů uložených na identických základech lze po prvním vyvážení nebo po vyvážení prvního z nich uložit do paměti potřebné charakteristické hodnoty, a ty pak použít pro následná opakovaná vyvažování. V tomto případě odpadá potřeba provádět testovací běh a postup vyvážení se zkracuje.

§§§

Provozní vyvažování pomocí přenosných přístrojů přináší značné úspory času, finančních prostředků a rychlou návratnost investic především v provozech s větším počtem vyvažovaných strojů, které je třeba po určité době provozu vyvážit.
Poznámka: Pojmy vibrace nebo kmitání jsou nepřesné v případech, kdy je třeba rozlišovat dráhu, rychlost či zrychlení kmitavého pohybu.
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 40307
Datum: 10. 03. 2004
Rubrika: Výroba / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

Plováčkové průtokoměry na olej

Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

Jak dokonale měřit průtok

Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

Související články
Optický CMM skener

Firma Creaform letos v dubnu představila nový model 3D skeneru MetraScan 3D, který díky svým inovacím a parametrům nastavuje nový standard v oblasti metrologie a laserového 3D skenování.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Střípky ze svátku metrologie

Ještě před letošním svátkem metrologů, jenž se slaví 20. května, se konala tradiční metrologická událost světového rozsahu – veletrh Control v německém Stuttgartu.

Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

Měření a korekce chyb obráběcího stroje ve výrobním procesu

Vlivem kolísání teplot ztrácejí obráběcí stroje svoji přesnost. Již rozdíl několika málo stupňů vede k nedodržení požadovaných výrobních tolerancí. Pro zvládnutí tepelné roztažnosti částí stroje se dosud používají nákladná klimatizační zařízení. Fraunhofer Institut – IPT jde nyní jinou cestou: nová měřicí technika zjišťuje deformaci stroje a koriguje chyby přímo během jeho práce.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Sondy pod lupou

Pro koupi jakéhokoliv produktu platí jednoduché pravidlo: Hledáme produkt s nejlepším poměrem výkon/cena. Zatímco srovnání cen je triviální matematickou záležitostí, porovnat výkon produktu, respektive jeho přidanou hodnotu, bývá někdy složité.

Komplexní hodnocení jakosti povrchu

Význam stavu povrchů ve strojírenské praxi je znám již mnoho let. Z tohoto důvodu vznikly pro jejich popis, snímání a hodnocení obecně platná pravidla a metodiky, které se promítly do příslušných norem s obecně známými parametry drsnosti povrchu (Ra, Rz apod.). Pohled na drsnost bývá ovšem ve většině těchto případů pouze profilový - v jedné řezové rovině -, což způsobuje nemožnost objektivního podchycení všech jeho vlastností ve všech směrech (tj. v ploše). Proto vznikají způsoby komplexnějšího snímání - převážně optického v podobě 3D skenů -, ke kterým je nutné odpovídajícím přístupem vytvořit další parametry a metodiky pro jejich objektivní hodnocení.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit