Teorie & Praxe dynamického vyvažování: Komplexní průvodce

Zveřejněno 22. července 2025 | Kategorie: Odborné znalosti

1. Co je rotor a proč vznikají vibrace?

Rotor je těleso, které se otáčí kolem osy a je drženo ve svých podpěrách prostřednictvím ložiskových ploch. Tyto ložiskové plochy (často nazývané čepy) přenášejí zatížení na ložiska.

U ideálně vyváženého rotoru je jeho hmota symetricky rozdělena kolem osy otáčení. Při otáčení působí na každý prvek odstředivá síla směřující ven. V vyváženém rotoru se odstředivé síly symetrických prvků navzájem ruší a celková síla na ložiska je nulová.

Pokud je však tato symetrie narušena (např. nerovnoměrnou hmotou), vzniká nevyvážená odstředivá síla. Tato síla mění při každém otočení svůj směr a vytváří dynamické zatížení ložisek, což vede k jejich zrychlenému opotřebení a vibracím.

Vyvažování je proces odstraňování této nevyváženosti cíleným přidáváním vyvažovacích hmot, aby se obnovila symetrie rotoru.

2. Tuhé vs. pružné rotory

Podle pevnosti materiálu a velikosti odstředivých sil rozlišujeme dva typy rotorů:

• Tuhé rotory (Rigid Rotors): Tyto se při působení odstředivých sil při provozních otáčkách deformují jen nepatrně. Většina rotorů v obecném strojírenství spadá do této kategorie a zde popsané metody pro ně platí.
• Pružné rotory (Flexible Rotors): Jejich deformaci nelze zanedbat a vyžaduje složitější metody vyvažování. Rotor se může při nízkých otáčkách chovat jako tuhý a při vysokých otáčkách jako pružný.

3. Typy nevyváženosti: Statická a dynamická

Tento důležitý rozdíl jsme již probrali v samostatném článku, ale zde je ještě jednou klíčové sdělení:

• Statická nevyváženost existuje i v klidu. "Těžký bod" se vlivem gravitace otáčí dolů. Je typická pro úzké, diskovité rotory.
• Dynamická (nebo momentová) nevyváženost se objevuje pouze při otáčení. Vzniká dvěma nevyváženými hmotami v různých rovinách, které vytvářejí klopný moment. Tento typ nevyváženosti je typický pro dlouhé rotory a nelze jej staticky korigovat.

Teoreticky je dokázáno, že k úplnému odstranění nevyváženosti tuhého rotoru postačují dvě korekční závaží ve dvou různých rovinách. Ty kompenzují jak statickou, tak dynamickou nevyváženost.

4. Skutečné příčiny vibrací

Je důležité pochopit, že nevyváženost není jedinou příčinou vibrací. Vyvažování může odstranit pouze vibrace způsobené nesymetrickým rozložením hmoty.

Proto je klíčové: Vadný mechanismus musí být nejprve opraven a teprve poté vyvážen. Vyvažování nemůže nahradit opravu!

5. Problém rezonance

Každý mechanický systém má vlastní frekvenci. Pokud se provozní otáčky rotoru blíží této vlastní frekvenci, amplituda vibrací dramaticky stoupá – vzniká mechanická rezonance. V tomto stavu je normální vyvažování nemožné, protože sebemenší změny otáček vedou k masivním změnám vibrací.

Správně zkonstruovaný mechanismus by měl být navržen tak, aby jeho provozní otáčky byly daleko od rezonanční frekvence. Vyvažovací stroje, které pracují pod svou rezonanční frekvencí, se považují za "tvrdě uložené" (dorezonanční), zatímco ty, které pracují nad ní, za "měkce uložené" (nadrezonanční).