Cân bằng tĩnh và cân bằng động (Static and Dynamic Balancing)
Hình ảnh chỉ mang tính chất tham khảo cho bài viết
Khái niệm cân bằng động và cân bằng tĩnh
Cân bằng tĩnh là cân bằng trên 1 mặt phẳng quay. Có thể không cần đo pha, chỉ cần máy đo rung cầm tay. Khái niệm tĩnh ở đây không phải là đứng yên. Họ đặt trục lên 2 gối là 2 lưỡi dao để tìm vị trí nặng nhất. Giờ họ cho quay ở tốc độ cố định rồi đo, tính toán ra.
Cân bằng động là cân bằng từ 2 mặt phẳng quay trở lên. Về lý thuyết tính toán thì dùng ma trận hệ số ảnh hưởng.
Mất cân bằng của rotor là gì?
Là hiện tượng rung động của rotor do lực ly tâm khi quay. Nguyên nhân là sự không đồng nhất về vật liệu và hình dạng của rotor. Có thể hình dung như rotor được gắn thêm hai khối lượng dư tại hai mặt phẳng xử lý cân bằng. Hoặc trọng tâm của rotor không nằm trên trục quay của nó.
Rotor trục cứng, rotor trục mềm là gì?
Rotor trục cứng là những rotor không biến dạng khi thay đổi tốc độ quay và không vận hành tại tần số cộng hưởng của chúng.
Rotor trục mềm là những rotor có biến dạng khi thay đổi tốc độ quay. Hay những rotor vận hành gần tần số cộng hưởng của chúng. Với những rotor này, khi cân bằng động cần phải quay ở tốc độ cao gần với tốc độ làm việc.
Ví dụ: Cánh búa sống của trục nghiền khoai mì có thể xem là một loại rotor mềm. Khi vận hành đúng tốc độ thiết kế thì các cánh búa mới có thể bung ra hết để là việc, hoặc những lồng ly tâm dạng mỏng, khi làm việc đúng tốc độ có thể bị biến dạng. Buly, bánh đà, rotor động cơ điện, quạt công nghiệp… là những rotor cứng.
Mặt phẳng xử lý cân bằng là gì?
Là những mặt phẳng vuông góc với trục quay của rotor được tùy chọn phù hợp với kết cấu rotor. Trên những mặt phẳng này người ta xử lý cân bằng bằng cách thêm hoặc lấy ra bớt vật liệu.
Tại sao phải xử lý cân bằng động tại hai mặt phẳng?
Trong cân bằng động phải xử lý cân bằng tại ít nhất hai mặt phẳng (vuông góc với tâm quay) vì như thế mới xử lý được mất cân bằng momen. Trong trường hợp rotor chỉ mất cân bằng tĩnh, hay rotor có chiều dài rất nhỏ so với đường kính, ta chỉ cần xử lý tại một mặt.
Máy cân bằng động hệ mềm, máy cân bằng động hệ cứng là gì?
Cách đây vài thập niên, khi máy cân bằng động được đưa vào sử dụng, các trục con lăn được gắn trên bệ có thể dịch chuyển tịnh tiến để đo mức độ chấn động nhằm đánh giá mất cân bằng. Các máy cân bằng động sử dụng nguyên lý trên được gọi là máy cân bằng động hệ mềm. Với sự xuất hiện của kỹ thuật biến đổi năng lượng bằng thạch anh để đo lực, thì phương pháp trên không được dùng nữa. Những máy cân bằng động có các trục con lăn được gắn trên bệ cố định, sử dụng piezo hay những cảm biến lực khác để đo lực và xác định lượng mất cân bằng được gọi là máy cân bằng động hệ cứng.
Vì sao cần máy cân bằng động nhiều tốc độ?
Mỗi rotor có một cơ hệ khác nhau. Do đó cần phải cân bằng ở các tốc độ thích hợp sao cho tín hiệu cân bằng được rõ ràng nhất. Ngoài ra tùy theo khối lượng rotor, mức độ mất cân bằng và độ nhạy của máy cân bằng mà ta quyết định tốc độ cân. Đối với các chi tiết nặng, lượng mất cân bằng chưa biết trước. Nếu cân bằng tại một tốc độ ấn định có thể gây nguy hiểm. Ta phải cân bằng ở tốc độ thấp trước. Sau đó mới tốc độ cân bằng để xác định lượng mất bằng còn lại. Vì vậy yêu cầu máy cân bằng động phải có nhiều tốc độ.
Cân bằng động và cân bằng tĩnh
Khi cân bằng động, có cần quay chi tiết đang được cân đạt tốc độ làm việc của nó?
Chất lượng và độ nhạy của máy cân bằng quyết định tốc độ cân. Đối với máy cân bằng hệ cứng hiện đại, người ta có thể xác định lượng mất cân bằng ở tốc độ khá thấp.
Lượng mất cân bằng được tính theo đơn vị g.mm. Dựa vào ISO 1940 standard để xác định lượng mất cân bằng còn lại cho phép cho từng tốc độ làm việc của Rotor cứng.
Khi nào sử dụng máy cân bằng dẫn động bằng đai, các đăng (end-belt driver)?
Tùy theo tải trọng động, tốc độ làm việc, phân cấp cân bằng của rotor mà quyết định sử dụng máy cân bằng động dẫn động bằng đai hay các đăng.
Đối với các chi có tải trọng động nhỏ, tốc độ làm việc và phân cấp cân bằng cao. Vd: Turbines, turbochargers, dao phay gỗ,… Phải sử dụng máy cân bằng dẫn động bằng đai.
Đối với các chi tiết có tải trọng động lớn, tốc độ làm việc và phân cấp cân bằng thấp. Vd: Quạt công nghiệp, lồng ly tâm,… Phải sử dụng máy cân bằng dẫn động bằng các đăng hay cơ cấu dẫn động khác.
(Trích từ diễn đàn Meslab.org)
Bình luận facebook