Balanceren
Het doel van balanceren is: Het vaststellen van de fase (richting) en amplitude (grootte) van de onbalans krachten en met behulp van een corrigerende actie te elimineren.
De corrigerende actie kan bestaan uit het aanbrengen van een correctiemassa of het wegboren van het teveel aan gewicht, 180° tegenover het originele onbalans.
Statische onbalans zal vooral voorkomen bij smalle rotoren, waarbij er geen sprake is van een axiale beweging. Dit type van onbalans wordt gecorrigeerd in een enkel radiaal vlak van de rotor, en zo dicht mogelijk bij het vlak van het zwaartepunt. Daarom wordt deze methode van balanceren ook wel enkel vlaks balanceren genoemd. Typische roteren die in gemonteerde conditie vaak enkel vlaks gebalanceerd moeten worden, zijn:
- ventilatoren en lucht separatoren
- vliegwielen, katrollen, koppelingen
- tandwielen, enz.
- elektromotoren en generatoren armaturen
- papiermachine rollen
- centrifuge trommels en decanter rotoren
- compressor rotoren, enz.
Het balanceren van een werktuig kan op twee manieren uitgevoerd worden:
- zonder een fase hoekmeting
- met een fasehoekmeting.
Het balanceren met behulp van een fasehoekmeting gaat als volgt:
Hiervoor heeft men een trillingsmeter nodig die informatie geeft over de amplitude en de frequentie. Hierbij dient de amplitude als een maat voor de kracht die door de onbalans geproduceerd wordt. Daarnaast is een fasemeter nodig die informatie geeft over de benodigde fasehoek tussen de momentele positie van de as en de positie van de onbalanskracht in het werktuig. De trilling van de onbalans wordt gemeten door de opnemer, welke op een lagerhuis gemonteerd is. Het trillingssignaal gaat door een filter dat afgestemd is op het toerental van de machine. (alleen de frequentie van de onbalans wordt nu gemeten). Deze informatie gaat naar de trillingsmeter en naar de fasemeter.
Op de as is een stuk reflecterend materiaal geplakt dat de positie van de as vastlegt. De optische puls-pickup wordt bij deze as geplaatst en geeft een puls af als er een stukje reflecterend materiaal langs het optisch oog van de puls-pickup komt. De puls-pickup geeft deze puls door naar de fasemeter. Het verschil in tijd tussen de puls en de hoogste piek van het trillingssignaal wordt door de meter uitgedrukt in graden. Door de gevonden waarden in een vector diagram te tekenen en er een formule op los te laten is het mogelijk om de positie en massa van het correctiegewicht te bepalen.
Er zullen verschillende variaties van balanceren met een fasehoekmeting zijn, echter deze zullen in grove lijnen overeenkomen met het hierboven beschreven concept. Omdat men in de praktijk een balanceer klus op een correcte en snelle manier wil kunnen uitvoeren, wordt er op de markt steeds vaker apparatuur aangeboden met een gebruiksvriendelijk balanceer programma. Deze programma’s zullen er voor zorgen dat de juiste waarden van correctie gewichten en hun posities snel worden aangegeven. Dit alles komt tot stand met behulp van een ingebouwd rekenprogramma, waardoor de uit te voeren handelingen tot een minimum worden beperkt.
Balanceren in de praktijk
Enkel vlaks balanceren:
Voordat er gebalanceerd kan worden moet er eerst een stukje reflector materiaal op het ronddraaiende werktuig worden geplakt. Ook zal de plaats van de trillingsmeter bepaald moeten worden. In het algemeen wordt de trillingsopnemer horizontaal gepositioneerd bij het lager die de hoogste trillingsamplitude aangeeft.
- Als eerste wordt de begin onbalans bepaald, door tijdens een eerste run de trillingsgrootte en de fasehoek te meten (punt A: 7.8 mm/s RMS, 50°).
- Daarna wordt op 0° een proefgewicht (welke is berekend m.b.v. rotorgegevens) op het werktuig gemonteerd. Door nu opnieuw een run te maken (de z.g. test run), wordt wederom de trillingsgrootte en fasehoek bepaald (punt B:6.60 m/s RMS, 160°)
- Door nu een lijn te trekken tussen deze twee punten (A en B) ontstaat de proefvector. Met de lengte van de proefvector en de massa van het proefgewicht kan het goede correctie gewicht berekend worden. Om een goede balans te krijgen moet punt A verplaatst worden naar punt C. Dit kan in dit geval door de proefvector te verdraaien onder een hoek van 32° het berekende correctie gewicht wordt gemonteerd zal het werktuig weer in balans zijn.
- Als laatste wordt er nog een controle run gemaakt (de z.g. check run), om te kijken hoe ver het trillingsniveau is gezakt. Wanneer dit niveau binnen vastgestelde toleranties ligt, is het balanceren gereed.
Twee vlaks balanceren:
Voordat er gebalanceerd kan worden zal ook eerst een stukje reflecterend materiaal op het ronddraaiende werktuig moeten worden geplakt. Ook zullen de plaatsen van de trillingsopnemers weer bepaald moeten worden. In het algemeen worden de trillingsopnemers horizontaal gepositioneerd, op de beide lagers (2 vlakken!).
- Als eerst wordt de begin onbalans voor de beide vlakken bepaald, door tijdens een eerste run de trillingsgrootte en de fasehoek te meten (men krijgt nu 2 diagrammen). Het principe is gelijk aan die van het enkel vlaks balanceren.
- Daarna wordt op de kant van vlak 1 bij 0°(gelijk aan reflectie materiaal) een proefgewicht (welke is berekend m.b.v. rotorgegevens) op het werktuig gemonteerd. Door nu opnieuw een run te maken (de z.g. test run), wordt wedreom de trillingsgroote en fasehoek bepaald voor de beide vlakken.
- Het proefgewicht wordt hierna verplaatst naar de kant van vlak 2, en ook weer bij 0° op het werktuig gemonteerd. Ook nu wordt er weer een test run gemaakt, waarbij de trillingsgrootte en fasehoek bepaald worden van de beide vlakken.
- Het proefgewicht wordt nu in z’n geheel verwijderd, waarna de computer de benodigde correctie massa en fasehoek per vlak berekend. Deze berekening is veel gecompliceerder dan die van enkel vlaks balanceren en het is daarom maar goed dat de computer dit voor ons uitrekent.
- Als laatste wordt er nog een controle run gemaakt (de z.g. check run), om te kijken hoe ver het trillingsniveau per vlak is gezakt. Wanneer dit niveau binnen vastgestelde toleranties ligt, is het twee vlaks balanceren gereed.
