Dlaczego niektóre maszyny są głośniejsze od innych? Dlaczego kierownica samochodu drży przy pewnych prędkościach? Dlaczego pedał hamulca drży pod stopą w czasie hamowania? W zasadzie codziennie mamy do czynienia ze zjawiskiem, którego konsekwencje są często lekceważone, z niewyważeniem.

Termin "niewyważenie" wywodzi się od "równowaga", który z kolei pochodzi od "waga". Waga jest w stanie równowagi kiedy ta sama waga jest na każdej szali. To samo możemy powiedzieć o rozłożeniu masy wirnika w pobliżu jego osi obrotu. NIerówne rozłożenie masy jest nazywane niewyważeniem. Powoduje ono siły odśrodkowe, wibracje i hałas podczas wirowania. Przy większej prędkości nasilają się i są one dużo bardziej zauważalne.

Trwałość produktów
Łożyska, zawieszenia, obudowy i fundamenty mogą być narażone na duże obciążenia spowodowane wibracjami wynikającymi z niewyważenia, co powoduje także zwiększone zużycie. Produkty z niewyważonymi częściami często mają krótszą trwałość.

Bezpieczeństwo
Wibracje mogą zmniejszać połaczenia przykręcanych i zaciskowych połączeń, aż do całkowitego poluzowania się części. Wibracja niszczy także włączniki elektryczne, a przewody i kable mogą się łamać na połączeniach. Niewyważenie może znacznie zmniejszyć bezpieczeństwo operacyjne maszyny, zarówno obsługa i maszyna są narażone.

Jakość
Nieregularnie pracujące narzędzie elektryczne nie może być precyzyjnie używane. Wzrasta wysiłek używającego przez co szybciej się męczy. Wibracje mają także znaczny negatywny wpływ na wyniki w produkcji obrabiarek. Szlifierka lub maszyna do stolarki wykonuje swoją pracę niedokładnie i wytwarza więcej wybrakowanych produktów jeśli wrzeciono i narzędzia nie zostały precyzyjnie wyważone.

Konkurencyjność
NIedokładna i głośna praca urządzenia jest brana pod uwagę przy ocenie jakosci, tak więc wibracje mogą mieć znaczący negatywny wpływ na konkurencyjność produktu. Mocno wibrujące domowe urządzenie albo głośny samochód nie odniosą sukcesu na rynku.

Siły wytwarzane przez niewyważenie, zakłócające wibracje i hałas są usuwane poprzez wyważanie. Polega ono na ulepszeniu rozłożenia masy wirnika, żeby mniejsze siy odśrodkowe działały w jego łożyskach. Podczas wyważania trzeba także wziąć pod uwagę rodzaj niewyważenia.

Niewyważenie może zostać podzielone na różne rodzaje w zależności od ich wpływu. Poza kształtem i przeznaczeniem wirnika, rodzaj niewyważenia wpływa na położenia płaszczyzny korekty oraz wybór tolerancji niewyważania.

Niewyważenie statyczne
Dwa niewyważenia (pokazane tutaj za pomocą strzałek) mogą mieć taki sam rozmiar i pozycję kątową i mogą być w takiej samej odległości od środka ciężkości. Takie same warunki wynikają z indywidualnego niewyważenia, które działa w środku ciężkości, tj. w tej sytuacji w środku wirnika. Jeśli taki wirnik jest wsparty na dwóch krawędziach pomiarowych, będzie się kołysał do czasu aż "ciężki punkt" będzie odwrócony do dołu. Oznacza to, że takie niewyważenie działa bez wirowania, stad też nazywane jest "niewyważeniem statycznym". Powoduje ono przesunięcie środka bezwładności z geometrycznego środka.













Niewyważenie momentowe
Dwa niewyważenia (pokazane tutaj za pomocą strzałek) mogą mieć taką samą wielkość, ale ich pozycja kątowa jest zrównoważona o dokładnie 180° jedna do drugiej. Takie rozłożenie niewyważenia nie może zostać wykryte przez kołysanie, ponieważ wirnik nie przyjmuje wyjątkowego położenia w stanie spoczynku. Wirujący wirnik wykonuje drgający ruch w pobliżu swojej pionowej osi (prostopadłej do osi wirowania). ponieważ dwa niewyważenia wytwarzają moment. Dlatego ten typ dystrybucji niewyważenia nazywa się podwójnym, momentowym. Szczególnie ważne jest, aby wziąć pod uwagę niewyważenie momentowe przy wydłużonych wirnikach cylindrycznych.

Niewyważenie dynamiczne
Prawdziwy wirnik ma nie tylko pojedyncze niewyważenie, teoretycznie ma nieskończoną liczbę niewyważeń, rozmieszczonych w sposób przypadkowy wzdłuż osi rotacji. Te mogą zostać zastąpione dwoma niewyważeniami (oznaczonymi tutaj strzałkami) w dwóch przypadkowych płaszczyznach, które zazwyczaj mają różne rozmiary i pozycje kątowe. Taki stan niewyważenia może zostać całkowicie określony jedynie w trakcie rotacji, i dlatego nazywany jest niewyważeniem dynamicznym. Może zostać rozbity na niewyważenie statyczne i momentowe, dzięki czemu jedno lub drugie może zostać nadrzędnym niewyważeniem. Wymagane są dwie płaszczyzny korekty, aby całkowicie poprawić niewyważenie dynamiczne. Niewyważenie dynamiczne występuje w praktycznie wszystkich wirnikach.

Ponad 50% wad i błędów maszyn wirujących spowodowanych jest wibracjami. Wibracje najczęściej powstają z powodu niewyważenia części rotujących. Redukcja wibracji o 20% wydłuża żywotność łożysk o 100%.

Niewyważenie może wynikać z:

Błędów konstruktorskich:
- asymetria części,
- źle obrobione powierzchnie,
- wady odlewu

Wad w materiale:
- braki w odlewie,
- zmienna gęstość materiału,
- niejednolite wymiary,
- wady łożysk

Warunków pracy, środowiska pracy i transportu

Błędów produkcyjnych i montażu:
- błędy kształtu podczas odlewania,
- złe osiowanie,
- deformacja plastyczna,
- wewnętrzne naprężenia,
- błędy wyważania

Klasy dokładności wyważenia – dopuszczalne niewyważenie resztkowe.

Niewyważenie dopuszczalne to największe niewyważenie resztkowe w rozpatrywanej płaszczyźnie prostopadłej do osi wirnika, które wywołuje jeszcze dopuszczalny stan niewyważenia wirnika.
Niewyważenie dopuszczalne jest odwrotnie proporcjonalne do największej prędkości kątowej wirnika.
Wartość iloczynu największej prędkości kątowej wirnika i niewyważenia dopuszczalnego zwana jest klasą dokładności wyważenia i przyjmuje symbol G. Wartość G jest różna dla różnych wirników i przedstawiona jest w poniższej tabeli.

Systemy wyważające – maszyny

Wybór odpowiedniej maszyny do wyważania determinowany jest kilkoma parametrami, które opisują wirnik lub wymagania dotyczące cyklu wyważania, korekcji niewyważenia, etc.

Najważniejsze z nich to:
- rodzaj wirnika
- masa wirnika
- wymiary wirnika
- wymiary płaszczyzn korekcyjnych
- wymiary czopów wirnika
- prędkość robocza wirnika
- prędkość obrotowa wyważania wirnika
- tolerancja wyważania (klasa dokładności)
- liczba płaszczyzn wyważania
- metoda wyważania
- liczba wyważanych sztuk na godzinę/zmianę metoda korekcji























Metody korekcji niewyważenia wirników silników elektrycznych w systemach automatycznych:
- Frezowanie profilowe
- Frezowanie biegunowe rowkowe
- Frezowanie w składowych
- Ujmowanie masy laserem
- Korekcja dodawanie masy epoksydowej szybko schnącej

(Schenck-Rotec Polska s.c.)