Équilibrage roues de la pompe
Gordon E. Hines et Michael J. Myers
Hines Industries, Inc.
Ann Arbor, Michigan
Qu'est-ce que équilibre?
L'équilibrage est la procédure par laquelle la distribution de masse d'un rotor est vérifié et, si nécessaire, ajusté afin d'assurer que la vibration des journaux et / ou des forces agissant sur les paliers à une fréquence correspondant à la vitesse de service sont dans les limites spécifiées. (Ref.1).
En pratique, l'équilibrage corrige le déséquilibre. Il existe deux types de déséquilibre, simples et deux plans. déséquilibre de plan unique peut être représenté en imaginant une partie en forme de disque, comme une roue de bicyclette, avec un poids collé sur la jante. Lorsque le vélo est soulevé du sol, la roue tourne et vient pour se reposer avec le poids au fond. Si vous deviez tourner la roue, la moto secouait que la roue a essayé de tourner autour du centre de la masse, qui ne se trouve plus à son axe de la roue. Le centre de masse est décalé de l'axe central géométrique. Une autre façon d'illustrer cet effet consiste à placer un morceau de pâte à modeler à l'intérieur d'une jante Frisbees et de le jeter. Au lieu de voler normalement, le disque oscillera pendant qu'il tourne autour du centre décalé de la masse.
balourd deux plans peut être représenté en imaginant une partie cylindrique ou en forme de tambour, telle que la jante d'une roue de véhicule automobile, avec un poids fixé à une extrémité du cylindre et une autre fixée à l'autre extrémité, mais décalée de 180 degrés par rapport au premier poids . On notera que les extrémités du cylindre sont dans des plans différents. Si la jante a été soulevée du sol, il ne tourne pas comme la roue de bicyclette a fait. Tourner la roue automobile, cependant, lui ferait vaciller comme il a cherché à tourner autour de l'axe de cette masse, qui n'est plus parallèle à l'axe géométrique. déséquilibre deux plans est parfois appelé déséquilibre de couple. Il peut être corrigée que par l'ajout de deux masses d'équilibrage à une distance axiale les uns des autres (voir figure 1).
Lorsque les deux unique et balourd deux plans sont présents dans un rotor, le rotor diag. la condition est appelée déséquilibre dynamique. Pour corriger ce type de déséquilibre, il faut compenser à la fois l'excentricité (causée par un déséquilibre statique) et de la nutation (causée par un déséquilibre de couple). En pratique, tout déséquilibre dynamique peut être corrigée en effectuant des ajustements dans deux plans séparés axialement. Cependant, comme les avions se rapprocher ensemble, poids de correction couple deviennent très importants.
Comment puis-je équilibre?
Comme mentionné ci-dessus, les rotors qui ont une épaisseur significative »(par opposition aux rotors en forme de disque,) doivent être équilibrés dynamiquement. Pour rotors tels que roues de la pompe et des ventilateurs, un équilibreur surplombé horizontal peut rendre le processus d'équilibrage simple et facile. Le rotor est monté sur un arbre horizontal maintenu par une broche entraînée par moteur. La broche comprend une paire de transducteurs de vibrations permettant de mesurer le déséquilibre dynamique.
Les supports de l'opérateur outillage qui acceptera la partie à équilibrer et entre les dimensions de la partie (essentiellement le positionnement axial des deux plans où des corrections sont apportées et le rayon auquel le poids est ajouté ou retiré). Lorsque la pièce est tournée, l'équilibreur indique la quantité de correction à effectuer dans chaque plan en termes de poids à ajouter ou à supprimer et l'emplacement angulaire de la correction.
Le processus est informatisé, et toutes les mesures et les calculs sont affichés sur un grand tube cathodique couleur. La pièce est entraînée en rotation manuellement jusqu'à ce que l'affichage de la position angulaire de l'ordinateur correspond à l'angle actuel de l'angle de correction de déséquilibre pour l'un des deux plans. L'opérateur sait alors exactement où faire la correction pour ce plan. L'ergonomie de la machine permettent à l'utilisateur d'apprendre comment faire fonctionner la machine en quelques minutes. La machine est également équipée d'un frein qui permet une correction sur machine possible (figures 2 et 3).
CONNAISSEZ-je besoin de l'équilibre?
L'Organisation internationale de normalisation (ISO) a publié des lignes directrices en ce qui concerne un certain nombre de différents types d'appareils. Une roue à aubes de la pompe a un "grade équilibre" recommandé de G-6.3. En pratique, cette qualité est obtenue par l'équilibrage d'un rotor qui est à exécuter à 3600 tours par minute à une valeur de 0,01 onces-pouces par livre de poids. À titre d'exemple, supposons une turbine pèse 1000 onces (62 livres). La tolérance serait de 0,62 once pouces. Cela signifie que le centre de masse et le centre géométrique doit être aligné à l'intérieur de 0,00062 pouces. Si le rayon de correction d'équilibre est de 5 pouces, le poids de correction doit être choisi avec précision au dixième d'une once, environ 2,8 grammes. En fait, on constate une légère simplification. Les normes ISO contiennent des méthodes détaillées de calcul différentes tolérances de déséquilibre statique et de couple qui sont fonction du rapport du diamètre de la partie de sa longueur.
Comment puis-je bien l'équilibre?
Dans quelle mesure les pièces peuvent être mis en balance dépend de plusieurs facteurs limitants. Notre HO-100 (capacité de 100 livres) d'équilibrage en porte à faux, par exemple, a une répétabilité spécifiée de 0,01 +/- once pouces. Cette limitation est l'un des « tirer le signal du bruit. » Il existe deux grands types de bruit: thermiques et mécaniques. Le bruit thermique est produite par des dispositifs électroniques et des transducteurs. des éléments mobiles tels que des courroies, des moteurs, des paliers de broche et la dérive que la partie est filée produit un bruit mécanique.
Répétabilité de 0,01 oz pouce serait à première vue semblent indiquer qu'une roue à aubes d'une livre pourrait être en équilibre sur cette machine. Une autre limite, cependant, est tout simplement un physique. Il vient d'être dit que nous alignons la masse et le centre géométrique d'une partie de 62 livres à l'intérieur 0,00062 pouces. Bien que cela peut être accompli, la pièce doit être montée sur exactement le même centre dans l'assemblage final ou le solde ne sera pas aussi bonne que celle obtenue sur l'équilibreur. Supposons, par exemple, que le pire forme de cas de la roue sur l'arbre dans l'assemblage final est de 0,002" jeu, qui sera repris par un ou plusieurs tiges filetées. Cela déplace la partie décentré par 0.001" , provoquant un changement d'équilibre de 1,0 oz pouce en raison du changement de centre de masse. Le maintien d'un équilibre de précision dans l'assemblage final nécessite des crises de précision. Une balance de précision est un effort inutile si la partie n'est pas centrée aussi bien dans l'assemblage final car il est sur la machine d'équilibrage.
Comment Centre bien Can Tooling Une partie?
Dans quelle mesure une partie peut être centrée sur une machine d'équilibrage? Nous avons trouvé l'outillage de serrage pour être en mesure de centrage répétée dans _ + / - 0,00002 pouces. Dans le cas de la partie 62 livres discuté précédemment, cette précision de centrage limite la reproductibilité de la balance lorsque la pièce est retirée de la douille et réinstallé à 0,02 +/- once pouces. Si cela est ajouté à la répétabilité de la machine de base de 0,01 +/- once pouces, l'once 0,03 devient incertaine pouces. Si la pièce est plutôt « long », la tolérance ISO est divisé en deux pour chaque plan de correction, (soit 0,31 once pouces par avion). Ainsi, un dispositif d'équilibrage en utilisant un outillage standard de serrage est capable de résoudre environ 1/10 de la tolérance à la partie , ce qui est suffisant pour permettre un équilibrage rapide à la tolérance sans « chasser » la correction de l'équilibre autour de la partie. L'avantage d'une douille d'expansion est que cela prend la tolérance dans la taille de l'alésage et maintient toujours le centrage de la pièce. Collets dans la gamme d'un pouce de diamètre peut étendre 0,010 pouces ou plus.
À l'autre extrémité de la gamme de possibilités sont spécifiques pour la graisse tonnelles remplie. Celles-ci ont une section très mince qui peut être étendu en serrant une vis de réglage qui comprime la graisse. De tels dispositifs sont capables de deux ou trois fois meilleur centrage d'une douille standard qui est étendu en le faisant glisser sur un localisateur conique. Ces dispositifs sont cependant spécialisés et coûteux.
Comment peut DESEQUILIBRE être corrigé?
roues de pompe sont généralement équilibrés par enlèvement de matière, par perçage, fraisage ou meulage. Horizontale surplombé équilibreurs peut être équipé d'une correction de rectification (Photo 1). Cette méthode se propage le processus d'enlèvement de matière sur une grande surface avec une profondeur minimum. Peuvent également être des roues équilibrées par perçage ou fraisage, si le matériau permet. Les machines peuvent être fournis avec des dispositifs de correction et les cycles de correction automatique. Sur la machine de correction est rapide et précise.
Configuration de la machine ne fait aucune différence?
Les éléments tels que rouets de la pompe ont été équilibrées sur les machines d'équilibrage berceau en les plaçant sur un mandrin d'équilibrage. Autrement dit, la pièce est montée sur un arbre d'une poulie. L'ensemble tige et une partie est placée sur une paire de paliers sur une machine d'équilibrage de berceau. L'espacement de palier doit être ajusté d'une partie à. Une ceinture est placée sur la poulie d'entraînement, et la partie est équilibrée. Distance depuis roulements à plans de correction doivent être maintenues avec précision afin d'obtenir un affichage précis des corrections au niveau des deux plans. A la fin, la pièce doit être retirée du mandrin. Outre les différentes étapes nécessaires, il y a l'inconvénient que mandrins peuvent être endommagés. Un mandrin courbé provoque la pièce à mal équilibrée. Les dommages ou les débris de correction au niveau des surfaces de roulement peuvent provoquer des lectures erronées ou d'une mauvaise reproductibilité des lectures, ce qui rend l'équilibre beaucoup plus difficile. La discussion ci-dessus en ce qui concerne les limites de l'outillage post solide applique également à un mandrin.
Nous croyons que l'équilibreur surplombé horizontale est la réponse à ces préoccupations. La pièce est simplement glissé sur l'outillage, l'outillage verrouillé, le balourd de la pièce mesurée et corrigée, l'outillage de déverrouillage, et la partie supprimée. Des roues plus petites peuvent être chargés directement par un opérateur sans aide et idéalement équilibré sur une machine à axe vertical. Photo 2 montre une machine d'équilibrage CNC avec correction de meulage que automatiquement équilibrée de roues à aubes de 5 à 25 livres. trouver très tolérances en une ou deux minutes (centre de masse au centre géométrique de 0,00001" ). La photo 3 montre un dispositif d'équilibrage en porte à faux horizontal avec un outillage et un ordinateur avec un affichage vectoriel de balourd dans deux plans.
Conclusion:
L'équilibrage de précision et l'assemblage minutieux des roues à aubes se traduira par un produit doux et silencieux dont la qualité est reconnue par l'utilisateur final. A deux à équilibrer une partie à une tolérance très fine peut entraîner plusieurs jours, voire des mois d'ajouté « disponibilité » cinq minutes investissement de l'opérateur (5,00 $).
Les références:
Norme internationale ISO 1925, équilibrage (deuxième édition).
REMARQUE: Gordon Hines a présenté la machine d'équilibrage HO à l'industrie de la pompe en 1981. Il a été conçu et construit pour les entreprises de la pompe en raison de la difficulté d'utiliser l'équilibreur de berceau pour équilibrer les roues. Hines a été impliqué dans la conception et la fabrication de machines d'équilibrage depuis le début des années 1960.