Balanslama temel bilgileri

Dönen cisimlerle, balanssızlık her yerde mevcut bir fenomendir. Tipik bir örnek, takım tezgahları üzerinde dönen takımlardır.

Balanssızlık merkezkaç kuvveti oluşturur ve bu kuvvet balanssızlıkla doğrusal olarak artarken, devir sayısının karesi ile artış gösterir. Rotor ne kadar hızlı dönerse, balanssızlık o kadar belirgin olur. Fakat balanssızlık nasıl ortaya çıkar, nasıl ölçülebilir ve dengelenerek nasıl ortadan kaldırılabilir?

Bir sonraki sayfada balanslamanın teorik temellerini, takım balanslamanın temeliyle bir araya getirdik.

Bir rotorun ağırlık merkezi dönme ekseninin dışındadır.

• Bu ayrıca sabit rotorlarda da ölçülür, örn. taşlama diskleri için balanssızlık göstergelerinde ölçülebilir.
• Dönme üzerine bu, dönme eksenine dikey merkezkaç kuvvetlerine neden olur.
• Tek düzlemde balanslama ile ortadan kaldırılabilir. Herhangi bir balanslama düzlemi seçilebilir. Normalde statik balanslamadan sonra hala çift balanssızlık olabilir.

M_U = balanssızlık kütlesi (g)
r = balanssızlık kütlesinin dönme eksenine olan mesafesi ( mm)
M = rotor kütlesi (kg cinsinden)
e = ağırlık merkezinin dönüş ekseninden uzaklığı (μm cinsinden)
S = ağırlık merkezi
F_F = merkezkaç kuvveti
Statik balanssızlığın değeri: U = M_U • r = M • e
Balanssızlık birimi: [U] = g • mm = kg • μm

Ağırlık merkezi dönme ekseni boyunca uzanır.

• Bu sadece dönen rotorlarda ölçülebilir.
• Dönme sırasında bir eğim momentine neden olur.
• Her iki balanssızlık kütlesinin merkezkaç kuvvetleri birbirini dengeler (yanal kuvvet yok).
• Sadece 2 düzlemde balanslama ile ortadan kaldırılabilir.

M_U1, M_U2 = dengesizlik kütleleri (g)
S = ağırlık merkezi
r = dengesizlik kütlelerinin dönüş ekseninden uzaklığı (mm)
M = rotor kütlesi (kg)
F_F1, F_F2 = merkezkaç kuvvetleri
M_U1 = M_U2
F_F1 = F_F2

Statik ve çift balanssızlığın kombinasyonu

• Endüstriyel rotorlar için bu sıradan bir durumdur.

Balanslama, bir rotordaki kütlenin simetrik olmayan dağılımını telafi etmek için kullanılır.
Bu şu şekillerde mümkündür:

• kütle eklemek, ör. araba lastiklerini balanslamak için ağırlık eklemek
• kütle çıkarmak, ör. bir delik açarak 
• kütlenin yerini ayarlamak, ör. balanslama halkaları, vidalar ekleyerek.

Balanssızlığın statik kısmı için kompanzasyon:

• Bir rotorun ağırlık merkezi dönme eksenine geri getirilir (eksantriklik e = 0)
• Dinamik balanssızlığın çift balanssızlığı değişmeden kalır.

Balanssızlık için tam kompanzasyon (statik ve çift balanssızlık)

• Prensip olarak, herhangi bir balanslama düzlemi seçilebilir (mümkün olduğunca uzak olmaları en iyisidir).

• Takım tutucu, balanslama miline yerleştirilir ve döndürülür.
• Kuvvet sensörleri santrifüj kuvvetlerini ölçer.
• Merkezkaç kuvvetleri balanslama milinin desteği üzerine iki farklı düzlemde ölçülür. Merkezkaç kuvvetlerinin işmili ile dönüş yönü olarak sinüzoidal bir sinyal üretilir. Hem sinyalin büyüklüğü hem de fener miline açısı belirlenmelidir.
• Kuvvet sinyalleri, balanslama düzlemlerine göre balansların hesaplanması için kullanılır. Balanslama düzlemlerinin pozisyonu değişirse, hesaplanan balanssızlıklar da değişecektir.
• Balanssızlığın telafisi, balanssızlık değerlerinden hesaplanır.

DIN ISO 1940-1 (önceden VDI kılavuz 2060) balanssızlığı ölçme ve balanslama prensiplerini tanımlar. Balanslamanın doğruluğu, balanslama kalite derecesi G olarak ifade edilir (önceden: Q).

Balanslama kalite derecesi, rotorun sadece belirli bir dönüş hızı için geçerlidir.

İzin verilen rezidüel balanssızlık balanslama kalite derecesinden, rotasyon hızından ve rotor ağırlığından hesaplanır.

U_per = (G•M)/n • 9549
U_per =  Rotorun gmm cinsinden müsade edilen balanssızlığı
G = balanslama kalite derecesi
M = rotorun kg cinsinden ağırlığı
n =  rotorun dev / dak cinsinden dönüş hızı
9549 = üretilen bir sabit

Yukarıdaki örnekte müsade edilen 1.3 gmm'lik bir artık balanssızlık vardır. Açıklamak için bu balanssızlık değerini eksantriklik değerine dönüştürmek yararlıdır.

U_per = M • e_per
e_per = U_per/M =1.3 gmm/800g = 0.0016 mm = 1.6 μm

Bu nedenle, takım tutucunun ağırlık merkezi dönme ekseninden maks.  1.6 μm dışarıda olabilir. Balanslama sırasında dönme ekseninin konikliğin veya HSK'nın ekseni olduğu varsayılır.
Ancak, freze tezgahında takım, milin ekseni etrafında döner.

Yeni bir işmilinin bile 5 μm'ye salgı değeri olabilir (e = 2.5 μm eksantrikliğine eşdeğer).

Diğer örnek:
Balanslama kalitesi  G = 1
Dönme hızı n = 40.000 rpm
Takım ağırlığı M = 0.8 kg
U_per = 0.2 gmm
e_per = 0.3 μm
Bu izin verilen eksantrikliğe pratikte ulaşılamaz.
İyi iş milleri bile takım değiştirildiğinde 1-2 μm'lik tekrarlanabilirliğe sahiptir.
Az miktarda kir sonucu önemli ölçüde kötüleştirebilir.