Uligevægt

Statisk og dynamisk ubalance

Man taler om en ubalance i tilfælde af et roterende legeme, hvis omdrejningsakse ikke svarer til en af dets vigtigste inertiakser . Ubalancer kan føre til vibrationer i mekaniske konstruktioner og dermed til øget slid , hvorfor de er afbalanceret af modvægte. Typiske eksempler på dette er motorkøretøjsfælge, hvis årsag normalt er dækkene eller ubalanceeffekter ved høje centrifugeringshastigheder på vaskemaskiner, der ikke var korrekt indstillet ved hjælp af tværgående vaterpas .

På den anden side bruges ubalancer ofte bevidst til tekniske formål.

Der skelnes mellem statisk og dynamisk ubalance. Normalt forekommer begge former på samme tid.

Statisk ubalance

Vibrationsadfærd af ubalancer

En statisk ubalance opstår, når rotationsaksen ikke passerer gennem det roterende legems tyngdepunkt. Det er et særligt tilfælde af dynamisk ubalance. Det er karakteristisk for en statisk ubalance, at det plan, hvor ubalancen ligger, falder sammen med tyngdepunktets radialplan og dermed genererer cirkulære mekaniske vibrationer i rette vinkler til rotationsaksen, når den roteres. Ubalancen er

U=ur

{\ displaystyle U = ur}

{\ displaystyle U = ur}

med ubalanceret masse u og afstand r fra rotationsaksen. En anden masse kan bruges til afbalancering, afhængigt af den valgte radius. Balancekvaliteten (også kvalitet Q) er

G=\omega U/m

{\ displaystyle G = \ omega U / m}

{\ displaystyle G = \ omega U / m}

med total masse m og vinkelfrekvens ω .

En ubalance er ofte specificeret i enheder på mm • g og en balancekvalitet i mm / s .

Eksempel : Hvis der kun er monteret en reflektor på et cykelhjul, vender siden med reflektoren altid nedad. Hjulet vibrerer ved hurtig kørsel.

Dynamisk ubalance

Dynamiske ubalancer (også momentubalancer) opstår, når rotationsaksen ikke falder sammen med en af komponentens stabile hovedaksler for inerti , men vippes i tyngdepunktet i forhold til hovedtrækakser.

Dynamiske ubalancer opstår kun under drift. De udtrykker sig i et bøjningsmoment, det såkaldte ubalancemoment på rotationsaksen. I enderne af aksen forårsager de cirkulære vibrationer forskydt 180 grader. Tyngdepunktet for det roterende legeme forbliver i hvilestilling, mens aksen vingler på grund af de modsatte cirkulære bevægelser.

Den dynamiske ubalance er forårsaget af uprofessionel balancering, for eksempel af to forskydede ubalancer: $U_{1}=ru$ ${\ displaystyle U_ {1} = ru}$ ${\ displaystyle U_ {1} = ru}$ og $U_{2}=-ru$ ${\ displaystyle U_ {2} = - ru}$ ${\ displaystyle U_ {2} = - ru}$ i centerafstanden $l$ ${\ displaystyle l}$ $l$ . Som et resultat virker en kraft i hvert tilfælde $F=F_{1}=U_{1}\omega ^{2}=-F_{2}=-U_{2}\omega ^{2}$ ${\ displaystyle F = F_ {1} = U_ {1} \ omega ^ {2} = - F_ {2} = - U_ {2} \ omega ^ {2}}$ ${\ displaystyle F = F_ {1} = U_ {1} \ omega ^ {2} = - F_ {2} = - U_ {2} \ omega ^ {2}}$ og disse forårsager et drejningsmoment $M=F_{1}l/2-F_{2}l/2=lF$ ${\ displaystyle M = F_ {1} l / 2-F_ {2} l / 2 = lF}$ ${\ displaystyle M = F_ {1} l / 2-F_ {2} l / 2 = lF}$ vinkelret på rotationsaksen for rotationen, som roterer med denne rotationsakse.

Afvigelsestidspunktet i SI -enheder m²kg skyldes

D=ulr=Ul

{\ displaystyle D = ulr = Ul}

{\ displaystyle D = ulr = Ul}

Eksempel : to modsatte reflektorer fastgjort til et cykelhjul på forskellige sider

Man tager denne form for ubalance z. B. med bilhjul ofte sandt som "flutter". De er derfor dynamisk afbalancerede, hvilket kan betyde, at fælgene på begge sider (inden for og udenfor) bærer modvægte.

Brug af ubalanceeffekter

Ubalancer er ikke kun en negativ effekt, de bruges også bevidst inden for teknologi på mange områder. Så z. B. container- og silovægge rengjort med vibratorer , materialer komprimeret og drevet af vibrerende vibrationsmotorer , der transporterer eller sorterer bulkvarer. I møller får planførere med ubalancer til at vibrere. Massageapparater og vibrationsalarmen på mobiltelefoner fungerer også med en ubalance, der er sat i rotation af en lille motor. Den ubalancerede boring bruges til at lede bor gennem stenet til lammende sediment og dermed for at kunne undersøge dybere lag af jorden. Bunken (spuns, stålbjælker) drives ned i jorden med en vibrerende hammer. Også i den vibrerende plade (byggemaskine) er komprimeringseffekten baseret på ubalancekræfter.

Kritisk hastighed

Den kritiske hastighed er den hastighed, hvormed kræfterne i den roterende ubalance får en maskindel eller hele maskinen til at vibrere i resonans. Resoneringssystemet er et fjedermassesystem; der er z. B. fra rotoren og akslen på en elektrisk motor / turbine eller fra hele motoren og dens fundament eller dens affjedring.

Excitationen ved vibrationer med samme frekvens som den kritiske hastighed udgør en fare på højhastighedsmaskiner (turbiner, centrifuger osv.) .Effekterne af en sådan excitation er gennem god afbalancering, dæmpning af affjedring eller gennem et særligt hurtigt løb gennem kritisk hastighed under opstart faldt. Selve den kritiske hastighed kan også ændres ved at ændre stivheden . Et fald i stivhed finder sted, for. B. ved elastisk affjedring, hvilket også reducerer den kritiske hastighed.

For vibrationstransportører og vibratorer på den anden side er vibrationssystemets resonansfrekvens med vilje indstillet i området med den kritiske hastighed eller omvendt.

Se også

Weblinks