Bir cismin kütle dağılışının, bu cismin kendi ekseni etrafında, serbest merkez kaç kuvvetlerinin meydana gelmeksizin dönebilecek şekilde düzeltilmesine dengeleme denir. Fiziksel olarak malzeme alışverişine olanak tanıyan ortamlarda makineler sökülmeden yerinde balanslanabilir. Bunun getirisi, işletmedeki duruş zamanını kısaltarak, daha az işgücü ve daha az parça değişimi ile tasarruf sağlanmasıdır.
Dengesizlik problemi bulunan bir fan, normal koşullarda yerinden sökülerek balansa gönderilir. Bunun için gerekirse işletme durur. Fan, uzun uğraşlar ile kimi zaman oldukça zahmetli olarak yerinden sökülür, varsa yerine yedeği takılır, yoksa mümkün olan en yakın balanssızlık tezgahında dengesizlik probleminin giderilmesi beklenir. Bu arada, balans tezgahına konan fanın rulmanları ve hatta şaftı sökülür ve tezgah koşullarında sadece FAN dengelenir.
Taşıma yöntemi de dengesizlikte aktif rol üstlenir. Herhangi bir sebeple, taşındığı araç üzerinde teraziye alınmayan fan, sarsıntıdan dolayı, tezgahta ne kadar iyi dengelense de, yerine takıldığında tekrar balanssızlık gösterebilecektir. Çoğunlukla balansı alınan parça, yeni rulmanlar ve çeşitli yeni parçalar ile yerine monte edilir. İşletme körlüğünden kaynaklanan Kasnakta – Kaplinde olası balanssızlık kaynakları göz ardı edilerek fan devreye alınır.
Yerinde Balans, yeni üretilen bir parçanın balansının alınması için bir çözüm değildir. Tezgahta balansı alınan bir parçanın yerine diğer parçalar takıldıktan sonra, kalan balanssızlığı alma, zamanla olacak aşınmalardan kaynaklanan dengesizliği çözmeye yönelik bir tekniktir.
Arıza Kaynağının Belirlenmesi
Makinalar çalışırken belirli titreşimler üretir. Arıza nedeni ile normal olan titreşim seviyesinin yükselmesi, makine ömrünü kısaltacaktır. Bu durumda yapılacak işlem, titreşimin hangi sebepten dolayı artmaya başladığının analiz edilmesidir.Yapılan incelemede, arıza nedeninin balanssızlık olduğu tespit edilirse, dönen aksamda dengesizliğe sebep verecek koşullar incelenir.
Balanssızlık
Dengesizlik, dönel elemanın öngörülen merkez dışında dönmesinden oluşur. Geometrik merkez ile ağırlık merkezinin bir olmaması bu sonucu verir. Bu farklılık, şaftın dönme devri frekansında yüksek titreşime neden olur. Bu titreşimin genlik değeri, titreşim arttıkça yükselecektir.
Kritik hızda çalışan bir makine, dengesizlik varmış gibi işaretler verebilir. Bu nedenle yerinde balans işlemi öncesi BODE (Genlik/RPM, Faz açısı/RPM) grafikleri alınarak durum kontrol edilmelidir. Aksi takdirde, ön şartlanma ile yapılacak balans işlemlerinden olumlu sonuç alınamayacaktır.
BALANSSIZLIK NEDENLERİ
Ø Kanatlara düzensiz bir şekilde malzeme sarmış olabilir,
Ø Parçanın şaft takılacak merkez işlemesinde, geometrisinde bir hata olabilir,
Ø Dökümde, görünmeyen noktalarda boşluk kalmış olabilir,
Ø Kama ve kama yolu uyumsuz olabilir,
Ø Çevresel takılı cıvata, pul pabuç gibi nesnelerde ağırlık farklılıkları olabilir,
Ø Isı değişimlerinden malzeme şekil değiştiriyor olabilir,
Ø Makine montajından gelen bir problem olabilir,
Ø Aşınmalar olmuştur,
Ø Su buharı yoğunlaşmıştır,
Ø Gözle görünmeyen noktalarda koruma plakaları delinmiş olabilir,
Ø Bakımda, balansı bozabilecek yeni parçalar dönen sisteme monte edilmiş olabilir,
Ø Kaynak dolgu işlemi yapılmıştır.
Her titreşim artışında, gözü kapalı olarak direkt balans işine yönelmek hatalıdır. Problemin sebebi başka bir fiziksel olay olabilir. Önce analiz işi yapılmalıdır. Sorunun dengesizlik olduğu sonucuna varıldıktan sonra yerinde balans işlemine girilmelidir.
YERİNDE BALANSIN FAYDALARI
Ø Dönen nesne kendi koşullarında dengelenir,
Ø Duruş zamanından, işçilikten, malzemeden tasarruf edilir,
Ø Yedek parça problemlerini azaltır,
Ø Söküp takma işlemi süresince karşılaşılan diğer sorunları ortadan kaldırır,
Ø Hassasiyeti balans tezgahından daha yüksektir. Çünkü yalnızca rotor değil, aynı rotora bağlanmış tüm parçaların oluşturduğu bütünün balansı alınır.
TİTREŞİM ANALİZİ İLE BALANSSIZLIK TEŞHİSİ
Balanssızlık; Spektrum grafiğinde; 1x RPM frekansında sabit değişmeyen ve kökünde şişme olmayan tepecik olarak görünür. Dalga formu grafiğinde; 1x RPM periyodunda sinüs deseni olarak görünür.
Direkt Balanssızlık problemi olabilmesi için; Radyal ölçümlerde, yatay ve dikey ölçümler arası genlik farkı %75’ten fazla olmamalıdır. (Örneğin ; Dikey genlik, 10 iken, yatay genlik 2.5 gibi). Eğer böyle bir fark oluşursa, sistem rezonansa gider ve direkt balanssızlık problemi olmaktan çıkar. Eğer direkt balanssızlık problemi olduğu düşünülüyorsa, Radyal olarak sadece yataydan tek bir ölçüm alınması ve bu şekilde balans yapılması mümkün olabilir.
Balanssızlığın giderilmesinde, %10’luk devir değişimine izin verilir. Örneğin; n = 1000 d/dak. ise, değişim 900 d/dak. gibi. Gerçekte ise, izin verilen ve ölçülebilen devir farkı ± 20 d/dak.’dır. Yani 1000 d/dak. için ölçülen devir 980 d/dak. olmaktadır.
Balanssızlığın giderilmesi 2 şekilde olabilmektedir.
1- Tek düzlemde dengeleme
2- Çift düzlemde dengeleme
STATİK BALANSSIZLIK
İki balanssızlık (burada ok sembolü ile gösterilmiştir) aynı büyüklüğe ve açıya sahip olabilir ve ağırlık merkezinden eşit uzaklıkta olabilir. Aynı durum, ağırlık merkezine, yani burada rotor merkezine etki eden tek fakat iki katı büyük bir balanssızlıkta da ortaya çıkar. Hatta böyle bir rotor iki uç üstüne yataklandığında "ağır bölüm" aşağı gelene kadar salınım yapacaktır. Yani bu balanssızlık rotasyon olmadan da etki eder; bu nedenle "statik balanssızlık" diye adlandırılır. Bu, kütle merkezinin geometrik merkezden kaydırılmasına etki eder, ki bu nedenle rotor işletim sırasında rotor eksenin paralel olarak salınım yapar.
Statik bir balanssızlık ağırlık merkezi düzleminde düzeltilmelidir. Bunun için "ağır bölüm" tarafından malzeme eksiltilir veya karşısına eklenir. Dengeleme düzlemindeki bir statik balanssızlık özellikle disk biçimindeki rotorlarda sıkça görülmektedir. Bu tip balanssızlığı düzeltmek için özelikle dik balans makineleri uygundur.
DİNAMİK BALANSSIZLIK
Reel rotor yalnızca tek bir balanssızlığa sahip değildir, aksine teorik olarak dönen eksen boyunca rasgele dağılmış sonsuz sayıda balanssızlığa sahiptir. Bunlar, iki rasgele düzlemde, genelde farklı değerlere ve açılara sahip olabilen iki balanssızlık (burada ok sembolü ile gösterilmiştir) ile tanımlanmaktadır.
Sözkonusu balanssızlık yalnızca rotasyon halinde tam olarak saptanabildiğinden buna "dinamik balanssızlık" denir. Bu, ya biri ya da diğerinin baskın olabildiği bir statik balanssızlığa ve bir moment balanssızlığına sahip olabilir.
Dinamik balanssızlığın tam olarak düzeltilmesi için iki dengeleme düzlemi gereklidir. Dinamik balanssızlık pratik olarak her rotorda meydana gelir.
MOMENT BALANSSIZLIK
İki balanssızlık (burada ok sembolü ile gösterilmiştir) yaklaşık aynı değere sahip, ancak açıları itibariyle yaklaşık 180º zıt konumda olabilir. Bu balanssızlık dağılımının serbest dönüşe bırakarak saptanması mümkün değildir, çünkü rotor durgun konumda artık belirli bir konuma geçmez.
Dönen rotor dik ekseni doğrultusunda (dönen ekseninin dikine) bir salgı yapar, çünkü iki balanssızlık bir moment oluşturur.
Bunun sonucunda bu balanssızlık dağılımı moment balanssızlığı olarak adlandırılır.
Moment balanssızlığının düzeltilmesi için, asıl balanssızlığa uygun olarak her iki dengeleme düzleminde 180º ters açıda yerleştirilecek bir zıt, başka deyişle iki eşit büyüklükte düzeltme momenti gereklidir.
Moment balanssızlıkları özellikle ince uzun merdane şeklinde rotorlarda gözlenir. Bu tip rotorlar yatay balans makinesinde dengelenir.
