Balancing Pump Impeller
Gordon E. Hines und Michael J. Myers
Hines Industries, Inc.
Ann Arbor, Michigan
Was balanciert?
Auswuchten wird das Verfahren, mit dem die Massenverteilung eines Rotors überprüft und, falls notwendig, eingestellt, um sicherzustellen, dass die Schwingung der Lagerzapfen und / oder Kräfte, die auf den Lagern bei einer Frequenz zu Dienstgeschwindigkeit entspricht, innerhalb festgelegter Grenzen liegen. (Ref.1).
In der Praxis korrigiert, Ausgleich Unwucht. Es gibt zwei Arten von Unwucht, ein- und zwei-Ebene. Ebene Unwucht kann mit dem Rand verschweißte durch Vorstellen eines scheibenförmigen Teil, wie beispielsweise ein Fahrrad-Rad mit einem Gewicht dargestellt werden. Wenn das Rad vom Boden abgehoben wird, dreht sich das Rad und kommt mit dem Gewicht auf dem Boden ruhen. Wenn Sie das Rad drehen, würde schüttelt das Fahrrad als das Rad um das Zentrum des Rades Masse zu drehen versucht, die nicht mehr an seiner Achse befindet. Das Zentrum der Masse wird von der geometrischen Mittellinie versetzt ist. Ein anderer Weg, um diesen Effekt zu veranschaulichen, ist im Inneren eines Frisbees Felge einen Klumpen Knetmasse zu platzieren und sie werfen. Statt normalerweise fliegen, wackelt die Scheibe, wie es um die verschobene Mitte der Masse dreht.
Zwei-Ebene-Unwucht kann durch die Vorstellung, einen zylindrischen oder trommelförmigen Teils, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugrad RIMs abgebildet wird, mit einem Gewicht an einem Ende des Zylinders angebracht ist und eine andere an dem anderen Ende befestigt ist, aber versetzt um 180 Grad von dem ersten Gewicht . Beachten Sie, dass die Enden des Zylinders in verschiedenen Ebenen sind. Wenn der Rand über den Boden angehoben wurde, wäre es nicht drehen, wie das Fahrrad-Rad hat. Spinnen das Kraftfahrzeugrad würde jedoch dazu führen, dass zu wackeln, da es um die Achse dieser Masse zu drehen versucht, die nicht mehr zur geometrischen Achse parallel ist. Zwei-Ebenen-Ungleichgewicht wird manchmal Paar Unwucht genannt. Es kann nur durch Hinzufügen von zwei Korrekturgewichten in einem axialen Abstand voneinander (siehe Abbildung 1) korrigiert werden.
Wenn sowohl Einzel- als auch in zwei Ebenen Unwucht vorhanden ist in einem Rotor, Rotor diag. die Bedingung dynamische Unwucht genannt. Um diese Art von Ungleichgewicht zu korrigieren, muss man für beide Exzentrizität (verursacht durch statische Unwucht) und Wobble (verursacht durch Paar Unwucht) kompensieren. In der Praxis kann eine beliebige dynamische Unwucht durch Anpassungen in zwei axial getrennten Ebenen korrigiert werden. Jedoch, wie die Flugzeuge dicht zusammen zu bekommen, Paar Korrekturgewichte sehr groß werden.
Wie Balancieren ich?
Wie oben erwähnte, Rotoren, die erheblich „Dicke aufweisen (im Gegensatz zu scheibenförmigen Rotoren entgegengesetzt,) müssen dynamisch ausgewuchtet werden. Für Rotoren wie Pumpenlaufräder und Gebläse, ein horizontaler fliegend Balancer Des Auswuchtvorgang einfach und leicht zu machen. Der Rotor ist auf einer horizontalen Welle von einem Motor angetriebene Spindel gehalten montiert sind. Die Spindel enthält ein Paar Schwingungswandler, der es ermöglicht messen dynamische Unwucht zu machen.
Die Bedienungsperson Mounts Tooling, die den Teil akzeptieren werden ausgeglichen werden und tritt in die Abmessungen des Teils (im wesentlichen um die axiale Position der beiden Ebenen, in denen Korrekturen vorgenommen werden, und den Radius, bei dem Gewicht hinzugefügt werden oder entfernt werden). hinzugefügt werden oder entfernt werden und die Winkellage der Korrektur, wenn das Teil gedreht wird, zeigt die Balancer der Korrekturbetrag in jeder Ebene in Bezug auf das Gewicht hergestellt werden.
Der Prozess ist automatisiert, und alle Messungen und Berechnungen werden auf einem großen Farb-CRT angezeigt. Das Teil wird manuell gedreht, bis der Computer Winkelpositionsanzeige für eine der beiden Ebenen, die die vorliegende Winkel mit dem Winkel der Unwuchtkorrektur übereinstimmt. Der Bediener dann weiß, wo genau die Korrektur für diese Ebene zu machen. Die Ergonomie der Maschine ermöglichen es dem Benutzer zu erfahren, wie die Maschine in wenigen Minuten zu bedienen. Die Maschine ist auch mit einer Bremse ausgestattet, möglich, auf der Maschine Korrektur macht (Abbildungen 2 und 3).
Wie gut muss ich Gleichgewicht?
Die International Standards Organization (ISO) hat im Hinblick auf eine Reihe von verschiedenen Arten von Geräten Richtlinien erlassen. Ein Pumpenlaufrad hat einen empfohlenen „Balance grade“ von G-6.3. In der Praxis wird diese Grade durch Auswuchten eines Rotors erreicht, die bei 3600 Umdrehungen pro Minute auf einen Wert von 0,01 Unzen · Zoll pro Pfund Gewicht ausgeführt werden soll. Als Beispiel sei angenommen, ein Laufrad 1.000 Unzen (62 Pfund) wiegt. Die Toleranz würde 0,62 Unzen Zoll. Dies bedeutet, dass der Massenmittelpunkt und geometrischen Mittelpunkt muss innerhalb 0,00062 Zoll ausgerichtet werden. Wenn der Abgleichkorrekturradius 5 Zoll ist, muß das Korrekturgewicht genau zu etwa 2,8 Gramm innerhalb von einem Zehntel einer Unze ausgewählt werden. Eigentlich ist dies eine leichte Vereinfachung. Die ISO-Normen enthalten detaillierte Methoden der unterschiedlichen statische und Paar Unwuchttoleranzen berechnen, die zu seiner Länge auf das Verhältnis des Durchmessers des Teils abhängig sind.
Wie gut kann ich Gleichgewicht?
Wie gut können Teile ausgeglichen werden, hängt von mehreren limitierenden Faktoren. Unser HO-100 (100 pound Kapazität) fliegend Balancer, zum Beispiel, hat eine festgelegte Wiederholbarkeit von +/- 0,01 Unzen inches. Diese Einschränkung ist eine der „das Signal aus dem Rauschen zu ziehen.“ Es gibt zwei Hauptarten von Lärm: thermischen und mechanischen. Thermisches Rauschen wird durch elektronische Geräte und Wandler erzeugt. Bewegliche Elemente, wie Riemen, Motoren, Spindellager und Ventilationsverluste als der Teil versponnen wird erzeugt mechanische Geräusche.
Wiederholgenauigkeit von 0,01 Unzen Zoll auf dem ersten Blick scheint darauf hinzudeuten, dass ein ein Pfund Laufrad auf dieser Maschine wurde Ausgleich könnte. Eine weitere Einschränkung ist jedoch nur ein physischer. Es wurde nur festgestellt, dass wir die Masse und geometrische Mitte eines 62-Pfund-Teils innerhalb von 0,00062 Zoll ausrichten. Obwohl dies erreicht werden kann, muss das Teil genau so gut das gleiche Zentrum in der Endmontage oder der Rest wird nicht wie die auf dem Ausgleich erreicht montiert werden. Nehmen wir beispielsweise, dass die Worst-Case-fit des Laufrades auf der Welle in der Endmontage 0,002" clearance, die durch eine oder mehrere Einstellschrauben aufgenommen werden. Dadurch wird der Teil außerhalb der Mitte von 0,001" , was zu einer Balance Änderung von 1,0 Unzen inch aufgrund der Massenmittelschicht. einer Präzisionswaage in der Endmontage Aufrechterhaltung erfordert Präzision passt. Präzisionswaage ist eine vergebliche Mühe, wenn das Teil auch in der Endmontage nicht zentriert ist, wie es auf der Auswuchtmaschine ist.
Wie gut können Tooling-Center A Part?
Wie gut kann ein Teil auf einer Auswuchtmaschine zentriert werden? Wir haben Spannwerkzeug gefunden in Lage zu sein, wiederholten Zentrierung _ + / - 0,00002 Zoll. In dem Fall des zuvor diskutierten 62 pound Teil dieses Zentriergenauigkeit begrenzt die Wiederholbarkeit Gleichgewicht, wenn das Teil von der Spannzange und wieder installiert zu +/- 0,02 Unzen Zoll entfernt wird. Wenn das an der Basismaschine Wiederholbarkeit von +/- 0,01 Unzen inches hinzugefügt wird, wird die ungewiß 0,03 Unzen Zoll. Wenn das Teil eher „lang“, die ISO-Toleranz für jede Ausgleichsebene in zwei Hälften geteilt wird, (dh 0,31 Unzen pro Zoll-Ebene.) Somit ist ein Balancer mit der Standardwerkzeugspannzange ist in der Lage der Lösung etwa 1/10 der Teiletoleranz , die ausreichend ist, ohne „Jagd“ die Balance Korrektur um den Teil schnellen Ausgleich zu Toleranz zu ermöglichen. Der Vorteil einer Spreizzange ist, dass sie die Toleranz in der Bohrung einnimmt und behält noch die Zentrierung des Teils. Spannzangen im Bereich von einem Zoll Durchmesser können 0,010 Zoll oder mehr erweitern.
Am anderen Ende der Palette von Möglichkeiten ist Spezialfett gefüllt Dorne. Diese haben einen sehr dünnen Abschnitt, der durch Anziehen einer Madenschraube erweitert werden kann, die das Fett komprimiert. Solche Geräte sind in der Lage von zwei oder dreimal besserer Zentrierung als eine Standard-Spannzange, die durch Gleiten auf einem verjüngten Locator erweitert wird. Diese Geräte sind jedoch spezialisiert und teuer.
Wie kann Unwucht korrigiert werden?
Pumpenlaufräder sind im allgemeinen ausgeglichen, indem Material entfernt wird, durch Bohren, Fräsen, Schleifen oder. Horizontal fliegend Balancern mit Schleifkorrektur (Foto 1) ausgestattet werden. Dieses Verfahren verteilt das Materialabtragungsverfahren, über einen großen Bereich mit minimaler Tiefe. Impeller kann auch durch Bohren oder Fräsen, wenn das Material zulässt ausgeglichen werden. Maschinen können mit Korrektureinrichtungen und automatischen Korrekturzyklen geliefert werden. On-Maschine Korrektur ist schnell und präzise.
Ist Maschinenkonfiguration einen Unterschied?
Gegenstände wie Pumpenlaufräder wurden auf Wiege Auswuchtmaschinen ausgeglichen, indem sie auf einer Waage Dorn platzieren. Das heißt, wird das Teil auf einer Welle mit einer Riemenscheibe montiert ist. Die Welle und die Teilanordnung ist auf einem Paar von Lagern auf einer Wiege Auswuchtmaschine angeordnet. Der Lagerabstand muss von Teil zu Teil angepasst werden. Ein Band ist auf der Antriebsriemenscheibe angeordnet, und das Teil ist, ausgeglichen. Entfernungen von Lagern Korrekturebene müssen genau eingehalten werden, um eine genaue Anzeige der Korrekturen an beiden Flugzeugen zu erreichen. Nach Abschluss muss der Teil von dem Dorn entfernt werden. Zusätzlich zu den mehreren Schritten erforderlich ist, gibt es den Nachteil, dass Dorne beschädigt werden können. Ein gebogener Dorn bewirkt, dass der Teil nicht richtig ausgeglichen werden. Beschädigung oder Korrektur Schutt an den Lagerflächen können falsche Messwerte oder schlechte Wiederholbarkeit der Messungen führen, so dass viel schwieriger Ausgleich. Die obige Diskussion der Grenzen des festen Posten Werkzeug Bezug gilt auch für einen Dorn.
Wir glauben, dass der horizontale fliegend Balancer ist die Antwort auf diese Bedenken. Das Teil wird einfach auf das Werkzeug geschoben wird, das Werkzeug verriegelt ist, der Teil Unwucht gemessen und korrigiert wird, das Werkzeug entriegelt, und das Teil entfernt wird. Einige kleinere Laufräder können direkt von einem nicht unterstützten Operator und bequem ausgewogen auf einer vertikalen Spindelmaschine geladen. Foto 2 zeigt einen CNC-Auswuchtmaschine mit Korrekturschleifen, die automatisch ausgeglichene Laufräder von 5 bis 25 lbs. bis sehr Toleranzen in einer oder zwei Minuten (Massenzentrum geometrisches Zentrum von 0,00001" ) zu finden. Bild 3 zeigt einen horizontalen fliegend Balancer mit Werkzeugen und einen Computer mit einer Vektoranzeige der Unwucht in zwei Ebenen.
Schlussfolgerung:
Feinwuchten und sorgfältige Montage von Laufrädern führt zu einer glatten und ruhigen Produkt, dessen Qualität durch den Endverbraucher erkannt wird. Eine Zwei bis 5 Minuten Betreiber Investition ($ 5,00) einen Teil zu einer sehr feinen Toleranz balancieren in vielen Tagen oder sogar Monate hinzugefügt „uptime“ führen kann.
Referenzen:
Internationale Norm ISO 1925 Balancing (Second Edition).
HINWEIS: Gordon Hines eingeführt, um die HO Auswuchtmaschine in die Pumpenindustrie im Jahr 1981. Es wurde entwickelt und für Pumpen Unternehmen gebaut wegen der Schwierigkeit, die Wiege Ausgleich der Verwendung von Laufrädern zu balancieren. Hines ist in der Entwicklung und Herstellung von Auswuchtmaschinen seit den frühen 1960er Jahren beteiligt.