دلیل اهمیت بالانس در محل قطعات صنعتی چیست؟

دراین مقاله به شرح چگونگی روشها و ابزار لازم خدمات بالانس در محل شرکت بادافزار و بالانس روتورها در حالت سوار شده دستگاه ها پرداخته و به تکنسین مربوطه (و افراد دست اندرکار) اطلاعاتی ضروری و اصولی جهت پیاده ساختن تکنیکهای بالانس پیشنهاد کرده و به ارائه راه حلهایی مناسب جهت مرتفع ساختن مشکلات احتمالی حین بالانس ماشین آلات می پردازیم.

خدمات بالانس در محل یعنی چه؟

نابالانسی روتور یا به بیان دقیق تر، اثر نابالانسی روتور، پدیده ای است که همگی ما کمابیش در زندگی روزمره خود با آن مواجه می شویم. خواه آثار آن را در کارکرد چرخهای جلوی ماشین خود تجربه نماییم یا توزیع نامتقارنی از ظرفهای نشسته درون ماشین ظرفشویی داشته باشیم. از آثار ناشی بر کارکرد موتور هواپیما پیش از پیاده کردن و سوار کردن مجدد آن تا سر و صدای ناشی از ساخت پروانه دمنده در دستگاه تهویه مطبوع داخل دفتر کارتان که آشغال درون آن گیر کرده باشد، نامیزانی همواره به عنوان عاملی نامطلوب به شکل ارتعاشاتی قابل توجه جلوہ گر خواهد شد.

نابالانسی نه تنها اثری ناخوشایند است بلکه می تواند برای انسان، ماشین آلات و محیط زیست عاملی تهدیدکننده نیز به شمار آید. به همین دلیل نیاز به معرفی محدوده مجازی از نابالانسی اهمیت پیدا می کند. آثار ناشی از آن نه تنها باعث کاهش راندمان مؤثر و طول عمر ماشین آلات می شود بلکه می تواند تنشهای فیزیکی و روانی نامطلوب را در کارکنان یک مؤسسه پدید آورد.

دیگر احتیاجی نیست که آثار مخرب و زیان آور ناشی از نابالانسی را تحمل نمود. این روزها می توان به سادگی و به سرعت و با هزینه ای مناسب با مددگرفتن از دستگاههای دقیق و پیشرفته بدون احتیاج به پیاده کردن اجزاء و قطعات ماشین و نیز بهره گیری از دستگاه بالانس، نابالانسی را دقیقا تشخیص داد و آن را حذف نمود.

چرا بالانس در محل وجود دارد ؟

نیاز روزافزون به افزایش کیفیت و درستی کارکرد ماشین آلات و فشردگی رقابت در بازارهای جهانی که منتهی به افزایش نسبت کارآئی به وزن و در نتیجه افزایش سرعت سرویس دستگاهها و ماشین آلات شده است، اهمیت کاهش ارتعاشات ماشین آلات مربوطه را تا حد قابل توجهی افزایش داده است.

ارتعاش غالبأ عاملی نامطلوب بوده، معرف خطای کارکردی و آسیب دیدگی اجزاء متحرک ماشین آلات می باشد و همواره منجر به افزایش بارگذاری دینامیکی بر روتورها، یاتاقانها و پایه های نگهدارنده (supports) و فونداسیون دستگاه می شود.

گرچه عوامل متعددی می توانند ارتعاشات مکانیکی را پدید آورند، نشان داده شده است که حداقل ۵۰٪ از تمامی مسائلی که به نحوی از انحاء با ارتعاشات ماشین آلات سر و کار دارند، می توانند عامل مشترکی به نام نابالانسی  (Unbalance) داشته باشند.

 چنانچه نابالانسی اجزاء دوار ماشین آلات با موفقیت حذف شده یا حداقل به میزان مجاز کاهش داده شوند، آنگاه ماشین آلات مربوطه قادر خواهند بود در محدوده ای مجاز از نظر ارتعاشی، کارکردی آرام و مطمئن داشته باشند.

بنابراین بهره گیری از دستورالعملی مدون و روشی مقرون به صرفه و در عین حال کارآ جهت استفاده کاربران ماشین آلات و صاحبان صنایع، جهت کاهش و یا حذف ارتعاشات مکانیکی بسیار مفید خواهد بود که به علت ذیل باید عملیات بالانس در محل وتعادل صورت گیرد..

به حداقل رساندن ارتعاش :عدم تعادل منبع اصلی ارتعاش ماشین است.

به حداقل رساندن تنش سازه: نیروهای تولید شده توسط عدم تعادل  نابالانسی باید توسط سازه اطراف جذب شوند.

عمر دستگاه و یاتاقان را افزایش دهید: اگر دستگاه به خوبی کار کند، زمان بین خاموشی ها را می توان افزایش داد.

کیفیت محصول را افزایش دهید: حداقل لرزش، به خصوص در ماشین ابزار، قطعات بهتری را تولید می کند.

افزایش ایمنی شخصی: خطرات مرتبط با خرابی دستگاه و قرار گرفتن در معرض سطوح بالای ارتعاش به حداقل می رسد.

افزایش بهره‌وری: ماشین‌هایی که به ‌آرامی کار می‌کنند، به  در دسترس بودن و به‌روزرسانی بیشتری  نیاز دارند و همچنین هزینه های عملیاتی را باید کمتر کرد. 

این شیوه به نام «بالانس کردن» (balancing) نامیده شده و متضمن انجام اعمال ذیل خواهد بود:

اندازه گیری بالانس و حذف نابالانسی

بالانس در محل نه تنها ارتعاشات مکانیکی را کاهش می دهد بلکه علاوه بر آن از بروز اغتشاش و خسارت به دستگاه جلوگیری میکند.

برای مثال، بالانس کردن جهت جلوگیری از بروز آثار نامطلوب و مضر ناشی از نابالانسی و نیروی جانب مرکز منتج از آن که در ذیل فهرست وار خواهد آمد مفید خواهد بود.

افزایش قابل ملاحظه بار دینامیکی وارده بر یاتاقانها

به صورت مضربی از بار استاتیکی تأثیر داشته و نرخ سایش در ماشین آلات را افزایش می دهد و در نتیجه کاهش عمر یاتاقانهای غلتشی و یا یاتاقانهای ژورنال را به همراه خواهد داشت. روتوری که با دقت بالانس شده باشد، امکان تشکیل لایه مناسب تری از روغن در یاتاقانها را فراهم کرده و نیز در عمل ساختاری سبک تر را می طلبد. به واسطه افزایش نیروی جانب مرکز با سرعت، با افزایش قابل ملاحظه سرعت چرخشی نیاز به بالانس دقیقتر روتور بیشتر احساس می شود.

شکست در اثر خستگی

که بیشتر مربوط به پوسته (Housing)، فونداسیون ها و اجزاء وابسته بدان بوده، می تواند شکست اجزاء محور روتور را باعث شود. این آثار به خصوص می تواند در هنگام گذر دستگاه از فرکانس تشدید اجزا دوار یا ساختار مربوطه خطر آفرین باشند.

در چنین مواردی بالانس کردن می تواند ساده ترین راه حل جهت کاهش نیروهای تحریک (excitation force) و کاهش خطرات به هنگام عبور از فرکانسهای تشدید باشد (قابل توجه است که فرکانس طبیعی قریب به اتفاق اجزاء در محدوده ۱۶ تا ۵۰ هرتز یا منطبق بر محدوده سرعت سرویس ماشینهای مربوطه قرار دارند.)

کاهش ارزش کارکردی (Utility Value)

 کاهش دقت کارکرد به واسطه پدیداری ارتعاشات دوره ای برای مثال در ماشینهای آسیاب و..

سر و صدای دستگاه

که اصطلاحا آثار ناشی از Tiring نامیده می شود. حتی چنانچه منبع تولید سرو صدا در فاصله دوری قرار گرفته باشد، چنانچه در محدوده زمانی قابل ملاحظه ای شنیده شود آثار مخرب به همراه داشته و سطح هوشیاری و دقت کارکنان را به میزان قابل توجهی کاهش خواهد داد.

در بسیاری از کارکردها مثلا در مورد موتورهای الکتریکی، کارکرد آرام دستگاهها به خصوص در حالت پیوسته می تواند معیاری جهت ارزیابی کیفیت بالانس و به عبارتی تولید باشد.

کیفیت بالای عملیات بالانس در محل منتهی به افزایش امنیت کارکرد، طول عمر بیشتر و قابلیت استفاده بیشتر از ماشین آلات خواهد بود. بنابراین می توان نیاز به بالانس ماشین آلات را نه تنها از جنبه یک نیاز فنی بلکه از دیدگاه یک نیاز اقتصادی نیز نگریست.

مثال کاربردهای صنعتی که نیازمند بالانس می باشند:

ماشینهای مکانیکی و الکتریکی

از قبیل: توربینهای گازی و بخار، کمپرسورها، روتور پمپها، اجزاء جعبه دنده، آرمیچر، ژنراتورها و موتورهای الکتریکی، اجزاء دوار با سرعت بالا در سیستم های انتقال قدرت.

ماشین های افزار و ساختارهای ثابت (Fixture Construction)

شامل سنگهای برش، فرز، دنده ها، مجموعه ساختارهای رانشی Drive Assemblies)و اجزاء دوار با سرعت بالا در ماشین های تراش.

صنایع شیمیایی، غذایی و سایر واحدهای فرآیند مواد

به عنوان نمونه: فن سانتریفوژها، پمپها، فنها، یا اسپیندلهای صنایع بافندگی و نساجی.

اتومبیلها و ساختارهای ماشینهای قدرت

مثل میل لنگها، چرخ طیارها، کلاچها، پروانه ها، اجزای جعبه دنده، گاردان، چرخها، توپی ها و…

می توان عنوان بندی بالا را بدون مرز ادامه داد چرا که تقریبا تمامی اجزاء ماشین که سرعت کارکرد بالای ۶۰ دور در دقیقه داشته باشند. احتیاج به بالانس کردن دارند.

اصول پایه و تکنیکهای بالانس در محل

بالانس کردن را می توان به عنوان بهبود توزیع جرمی جسم دوار (روتور) به گونه ای که چرخش آن درون یاتاقان مربوطه بدون وجود آثار نیروی گریز از مرکز آزادانه صورت پذیرد، تعریف نمود. در این حالت، یاتاقانها دیگر در معرض نیروهای تناوبی اضافی در فرکانس پایه خود نخواهند بود.

عموما مفهوم «بالانس کردن» دو عمل مجزا را در بر دارد.

•  اندازه گیری نابالانسی
•  تصحیح نابالانسی

یک جسم دوار (روتور) زمانی بالانس فرض می شود که محور مرکز جرم آن بر محور دوران که بنا به شیوه ساخت مکانهای هندسی تفاوت خواهد داشت . منطبق شده باشد. اگر چنین شرایطی برقرار نباشد، آنگاه توزیع جرمی از نقطه نظر دینامیکی متقارن نبوده وبالانس روتور انجام نخواهد بود.

انواع نابالانسی

 بر مبنای توزیع نامیزانی در گستره طولی روتور، می توان دو نوع نابالانسی برای روتور صلب (عمده روتورها به گونه ای ساخته می شوند که شرایط نابالانسی در آنها در گستره طول عمر فعالیتشان تغییر قابل ملاحظه ای نخواهد داشت. چنین روتورهایی را اصطلاحا «صلب» می نامیم) تعریف نمود.

نابالانسی استاتیکی (Static unbalance)

 چنانچه به روتوری کاملا بالانس شده، جرم نابالانسی در همان صفحه شعاعی مرکز جرمش افزوده شود، نابالانسی استاتیک پدیدار خواهد شد. جرم نابالانسی باعث جابجایی موازی محورهای مرکز جرم نسبت به محور دوران – که به مثابه جابجایی مرکز جرم کل روتور می باشد . می گردد.

و نابالانسی جفت (Couple unbalance) در مورد روتور کاملا بالانس پیشین چنانچه دو وزنه برابر در دو صفحه کاملا مخالف اما در شعاعهای برابر قرار گیرند، نامیزانی جفت پدید می آید. در این حالت محور مرکز جرم روتور نسبت به محور دوران ناموازی بوده و آن را در محل مرکز جرم روتور قطع میکند.

در حالت عمومی به دلیل مشکلات ناشی از ساخت، تقریبا تمامی روتورها به صورت استاتیک و جفت نامیزان هستند . در این حالات، محور مرکز جرم نسبت به محور دوران ناموازی بوده اما از محل مرکز جرم روتور عبور نمی کند. این نوع نابالانسی اصطلاحا به عنوان « نابالانسی دینامیکی» نامیده می شود.

اندازه گیری و تصحیح نابالانسی

جهت حذف نابالانسی ، بهترین و در عین حال عملی ترین راه حل، می تواند توزیع مجدد جرم در روتور با کاستن با افزودن اجرام تصحیح کننده در موقعیتهای زاویه ای مناسب و با مقدار مشخص جهت بازیافت تقارن مطلوب و پیش بینی شده باشد. بسته به نوع نابالانسی موجود در جسم دوار (روتور)، عمل تصحیح نابالانسی ، اصطلاحا بالانس استاتیکی یا بالانس دینامیکی امیده می شود.

بالانس استاتیکی

با کمک گرفتن از این شیوه، تنها امکان تصحيح مؤلفه استاتیک نابالانسی وجود دارد. به عنوان یک قاعده کلی، این شیوه از تصحیح، تنها در مورد اجزاء باریک جوابگو خواهد بود. در ساده ترین حالت بررسی می توان روتور را بر یک سطح سنگ خورده تخت قرار داد تا تحت نیروی گرانش به حالت پایدار برسد. گرچه برای حصول دقت بالاتر در حین انجام عملیات بالانس در محل، می توان مقادیر نابالانسی را تواما اندازه گیری نمود.

مراد آن است که در این نوع بالانس استاتیکی تصحیح در صفحه شعاعی روتور و تا حد امکان نزدیک به صفحه مرکز جرم صورت پذیرد. به همین دلیل این نوع بالانس به «بالانس تک صفحه ای» نیز معروف است.

به عنوان نمونه می توان از انواع روتورهای ذیل، بخصوص در حالت سوار شده آنها، جهت مشخص ساختن کاربرد «بالانس تک صفحه ای» نام برد.

• فنها، دستگاههای تهویه و جداسازهای جریان هوا

• فرزها و سه نظامها

• پروانه ها

بالانس دینامیکی

در روتورهای با ابعاد بزرگتر نمی توان از آثار ناشی از نابالانسی جفت” صرفنظر نمود. به طور کلی در این حالت ها، بر خلاف بالانس استاتیک آثار ناشی از نابالانسی جفت تنها حین دوران پدیدار می شود.

بالانس دینامیکی به حق، مؤثر ترین شیوه جهت رفع نابالانسی می باشد چرا که مقادیر نابالانسی استاتیک و دینامیک را توأمان در نظر می آورد. تصحیح نابالانسی روتوری که مابین دو یاتاقان حائل شده باشد حداقل دو صفحه تصحیح شعاعی می طلبد و از آنجا این شیوه از تصحیح نابالانسی به نام «بالانس دو صفحه ای» نیز نامیده می شود.

نمونه ای از کاربرد بالانس دینامیکی ماشین آلات صنعتی به شرح ذیل است که عبارتند از:

• غلطکهای ماشین های کاغذسازی
•  درامهای گریز از مرکز
•  آرمیچرهای الکتریکی و ژنراتورها
• دستگاههای برش و خردکردن مواد
•  اسپیندلهای ماشین های افزار
•  سنگ غلطکی
•  فن مکنده و فن دمنده
• روتور کمپرسورها

روشهای بالانس در محل

بالانس دقیق روتورها می توان دو روش ذیل را معرفی نمود:

• بالانس با استفاده از دستگاه بالانسینگ ثابت

•  بالانس روتورها در حالت کارکرد خود

هردو شیوه به نوبه خود کاربرد دارند، گرچه استفاده از ماشین بالانس به عنوان راه حلی اقتصادی حین مراحل تولید پیشنهاد می گردد.

بالانس کارکردی (Operational Balancing) که بعضا «بالانس در محل» نیز نامیده می شود، راه حلی عملی و مناسب جهت بالانس قطعات متصله و اجزاء ماشین آلات در محل استقرار خود می باشد.

مزایای بالانس در محل عبارتند از:

• خوابانیدن دستگاه و انتقال روتور به محل استقرار ماشین بالانس لزومی ندارد (صرفه جویی در هزینه و وقت)
• سرمایه گذاری کمتر
• فراهم ساختن امکان تصحیح و اندازه گیری تغییرات اجزاء دوار ناشی از کارکرد آنها به عنوان عضوی از اجزاء یک مجموعه (برای مثال آثار حرارتی گریز از مرکز و نیز نامیزانی حاصل از سرهم بندی دستگاه)
• امکان بالانس کردن روتورهای با جرم و ابعاد متفاوت تنها به کمک یک دستگاه.

خصوصیات بالانس در محل (Particularities of field balancing)

نابالانسی و بالانس روتورها را تنها می توان با اندازه گیری آثار نابالانسی  و نه از طریق اندازه گیری مستقیم، تعیین کرد.

با توجه به اینکه نابالانسی ، تنها ارتعاشاتی در فرکانس دورانی خود خواهد داشت، این ارتعاشات بایستی به دقت تصفیه شده و بر مبنای مقدار و زاویه فاز مربوطه، اندازه گیری و نمایش داده شوند. تشخیص این امر با مددگرفتن از دستگاه بالانس فن مربوطه بسادگی قابل انجام خواهد بود.

می دانیم که دستگاههای بالانس پیشرفته از قابلیت تبدیل فوریه گسسته که اصطلاحة (DFT) نامیده میشود بهره می گیرند. با بسط مقادیر اندازه گیری شده بر حسب توابع سینوسی و کسینوسی، ارتعاشات فرکانس پایه مشخص شده، بر مبنای مقدار و زاویه فاز مربوطه نمایش داده می شوند. سرعت دورانی و مرجع زاویه ای روتور توسط سنسور مرجع (مثلا سنسور فتوالکتریک) اندازه گیری می شود.

علاوه بر تحلیل و آنالیز ارتعاشات بر مبنای تبدیلات فوریه، دستگاه های پیشرفته بالانس، محاسبات کامپیوتری پیچیده ای از مقدار و محل اجرام تصحیح کننده در  کوتاه ترین زمان ممکن، ارائه کرده در صورت لزوم گزارشی از مراحل انجام کار و نتایج محاسبات به دست می دهند. خدمات بالانس در محل با کمک این نوآوری ،آسان تر ، سریع تر و کاراتر شده است.

تیم بالانسشرکت بادافزار با بهره گیری از جدیدترین دستگاه های بالانس در محل  دستگاه های فن سانتریفیوژ را با دقتی بسیار بالا، بالانس کرده و گواهی مربوط به بالانس فن پروانه را در محل صادر می نماید.

خدمات بالانس کارگاهی

ما با داشتن یک سایت مرکزی و همچنین نمایندگی در چند شهر مختلفف پاسخگوی نیاز مشتریان عزیز و محترم در رابطه به مشکلات بالانس استاتیکی و دینامیکی  انواع ماشین آلات ، قطعات دوار و بالانس فن های صنعتی در شکل، ابعاد و وزن های مختلف هستیم. این قطعات شامل شفت ها، چرخدنده ها، فن، پروانه، گاردان، یاتاقان، الکتروموتور و … است.  

نتیجه بالانس در محل قطعات صنعتی

با توجه به اینکه نگهداری و تعمیرات قطعات صنعتی یکی از مباحث اصلی است و  با پیشرفت دانش و تکنولوژی و مراقبت های انجام شده ازقطعات و تجهیزات صنعتی به کمک آنالیز ارتعاشات و کنترل وضعیت باعث کاهش هزینه های تعمیراتی و همچنین هزینه های ناشی از خرید، انبارداری و نیروی انسانی شده است.

این عمل اثرات زیان بار نابالانسی را کاهش می دهد و باعث راندمان و طول عمر بیشتر ماشین آلات می شود.  

خدمات بالانس در محل شرکت بادافزار

شرکت بادافزار با دارا بودن کادری مجرب و بکارگیری مدرن ترین دستگاه عملیات بالانس و با تجربه انجام عملیات بالانسینگ در شرایط محیطی مختلف را دارد و با توجه به ارائه تست ریپورت آمادگی ارائه خدمات در سراسر کشور را دارد.

عملیات بالانس

۱-تست آنالیز ارتعاش
۲-بالانس استاتیکی
۳-بالانس دینامیکی
۴-تعمیرات مکانیکی (شفت-یاتاقان- بلبرینگ- کنسول-پروانه)
۵-تست ریپورتTEST REPORT
6- ساخت انواع ایمپلر و تجهیزات نایاب(مهندسی معکوس)

همچنین بالانس استاتیکی به صورت کارگاهی و بالانس دینامیکی درمحل با دستگاه بالانسر پرتابل دقیق مجهز به پرینتر جهت ارائه تست ریپورت در محل، دبی متریک، آنالیز ارتعاش، تعمیر و راه اندازی دستگاههای تهویه هوا، فن سانتریفیوژ و هواکش صنعتی را انجام می دهد.

( گروه صنعتی بادافزار تولید کننده انواع فن و دستگاه های تهویه خاص برای اولین بار در کشور می باشد )