آلة موازنة
جهاز الموازنة هو أداة قياس تُستخدم لموازنة أجزاء الآلات الدوارة ، مثل دوارات المحركات الكهربائية ، والمراوح ، والتوربينات ، وفرامل الأقراص ، ومحركات الأقراص ، والمراوح الدافعة ، والمضخات . يتكون الجهاز عادةً من قاعدتين صلبتين، مع نظام تعليق ومحامل في الأعلى تدعم منصة تثبيت. تُثبّت الوحدة المراد اختبارها على المنصة بواسطة براغي، وتُدار إما بواسطة سير، أو هواء، أو محور دوران. أثناء دوران الجزء، تُكتشف الاهتزازات في نظام التعليق بواسطة مستشعرات، وتُستخدم هذه المعلومات لتحديد مقدار عدم التوازن في الجزء. بالإضافة إلى معلومات الطور، يمكن للجهاز تحديد مقدار ومكان إضافة أو إزالة الأوزان لتحقيق موازنة الجزء. [ 1 ]
المحامل الصلبة مقابل المحامل اللينة
يوجد نوعان رئيسيان من آلات الموازنة، آلات ذات محامل صلبة وآلات ذات محامل لينة . ومع ذلك، يكمن الفرق بينهما في نظام التعليق وليس في المحامل.
تتميز آلات الموازنة ذات المحامل الصلبة بنظام تعليق ثابت، لا يسمح للمحامل بالحركة والانزياح مع وزن الدوار المراد موازنته. أما آلات الموازنة ذات المحامل المرنة، فتتميز بنظام تعليق متحرك ومرن، يسمح لمحاملها بالحركة مع الدوار.
كيف يعمل؟
مع استقرار الجزء الدوار على المحامل، يُثبّت مستشعر اهتزاز على نظام التعليق. في معظم الآلات ذات المحامل المرنة، يُستخدم مستشعر سرعة. يعمل هذا المستشعر بتحريك مغناطيس بالنسبة لملف ثابت يُولّد جهدًا يتناسب مع سرعة الاهتزاز. كما يمكن استخدام مقاييس التسارع لقياس تسارع الاهتزاز.
تُستخدم خلية ضوئية (تُسمى أحيانًا مُستشعر الطور)، أو مستشعر تقارب ، أو مُشفِّر لتحديد سرعة الدوران، بالإضافة إلى الطور النسبي للجزء الدوار. تُستخدم معلومات الطور هذه بعد ذلك لتصفية معلومات الاهتزاز لتحديد مقدار الحركة، أو القوة، في دورة واحدة للجزء. كما يُعطي الفرق الزمني بين الطور وذروة الاهتزاز الزاوية التي يوجد عندها عدم التوازن. يُعطي مقدار عدم التوازن وزاوية عدم التوازن متجه عدم التوازن.
تُجرى عملية المعايرة بإضافة وزن معلوم بزاوية معلومة. في الآلات ذات المحامل المرنة، يجب إضافة أوزان تجريبية في مستويات التصحيح لكل جزء. وذلك لأن موقع مستويات التصحيح على طول محور الدوران غير معروف، وبالتالي لا يُعرف مدى تأثير وزن معين على التوازن. باستخدام الأوزان التجريبية، يُضاف وزن معلوم بزاوية معلومة، ويُحسب متجه عدم التوازن الناتج عنه.
أنواع أخرى من آلات الموازنة
تختلف آلات الموازنة الثابتة عن آلات المحامل الصلبة واللينة في أنها لا تُدير القطعة لأخذ القياس. فبدلاً من أن تستقر على محاملها، تستقر القطعة عموديًا على مركزها الهندسي. وبمجرد استقرارها، يرصد مستشعران متعامدان أسفل الطاولة أي حركة للقطعة بعيدًا عن مركزها الهندسي، ويُسجل ذلك على أنه عدم توازن. تُستخدم آلات الموازنة الثابتة غالبًا لموازنة القطع ذات القطر الأكبر بكثير من طولها، مثل المراوح. وتتمثل مزايا استخدام آلة الموازنة الثابتة في السرعة والتكلفة المنخفضة. إلا أن آلة الموازنة الثابتة لا تُصحح إلا في مستوى واحد، لذا فإن دقتها محدودة.
تحاول آلة موازنة الشفرات تحقيق التوازن في القطعة أثناء التجميع، مما يقلل الحاجة إلى التصحيح لاحقًا. تُجرى موازنة كتلة الشفرات عادةً للشفرات القصيرة، بينما قد تتطلب الشفرات الطويلة قياس عزم الدوران على محور واحد أو محورين. قد تتطلب الشفرات الطويلة والعريضة قياس عزم الدوران المحوري لتحسين توزيع الإجهاد على محورها. تُستخدم موازنات الشفرات في أجزاء مثل المراوح والتوربينات. في هذه الموازنات، يُدخل وزن و/أو عزم دوران كل شفرة مُراد تجميعها في برنامج موازنة. يقوم البرنامج بعد ذلك بترتيب الشفرات ومحاولة إيجاد الترتيب الأمثل الذي يُقلل من عدم التوازن. انخفاض وزن تصحيح عدم التوازن في عملية الموازنة النهائية يعني تقليل الإجهاد (التركيز) على مجموعة الدوار.
تُستخدم آلات الموازنة المحمولة لموازنة الأجزاء التي لا يمكن تفكيكها ووضعها على آلة الموازنة، وعادةً ما تكون هذه الأجزاء قيد التشغيل، مثل التوربينات والمضخات والمحركات. تأتي هذه الآلات مزودة بمستشعرات إزاحة، مثل مقاييس التسارع، وخلايا ضوئية، تُثبّت على قواعد أو غلاف الجزء المتحرك. وبناءً على الاهتزازات المُكتشفة، تُحسب درجة عدم توازن الجزء. في كثير من الأحيان، تحتوي هذه الأجهزة على محلل طيفي يسمح بمراقبة حالة الجزء دون الحاجة إلى خلية ضوئية، كما يُمكن من خلالها تحليل الاهتزازات غير الدورانية.
انظر أيضاً
- كارل شينك ، رجل أعمال ألماني، مطور أول آلة موازنة ميكانيكية.
- ديناميكا الدوارات ، الميكانيكا التطبيقية للهياكل الدوارة.
مراجع
- ↑ هو، يانجوان، التنبؤ بخطأ معايرة آلة الموازنة بناءً على طريقة التعلم الآلي (ملخص) ، المجلد 198، ساينس دايركت ، تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2023
للمزيد من القراءة
روابط خارجية
- أدوات القياس