Dinamik balanslama, dönen parçalarda titreşim oluşmasının ana sebepleri olan santrifüj(merkezkaç) kuvvetini ve bileşke çiftini azaltmak için bu dönen parçanın ağırlık merkezini dönüş ekseni ile aynı hizaya getirme işlemidir.

Dinamik balanslama makinesi almadan önce temel olarak 5 konuda bilgi sahibi olmalısınız? 
1. Rotor Tipi (dinamik balansını yapacağınız iş parçasının tipi) 
2. İş parçalarınız için ağırlık sınırları (birçok farklı iş parçasını balanslayacaksanız, iş parçalarının azami ve minimum ağırlıkları bilinmelidir.) 
3. Telafi metodu (Delme, taşlama, tıraşlama, ağırlık merkezleme, kaynaklama, punçlama veya ağırlık ekleme) 
4. Saatte işlenecek iş parçası sayısı 
5. Balanslama toleransı (tek, iki veya daha çok düzlemde) 
Bu bilgilere sahip değilseniz veya bu bilgileri nasıl alacağınızı bilemiyorsanız lütfen bize ulaşın.

İşleriniz için en uygun makine; bütçe durumunuz, iş parçası tipleri, düzeltme metotları, balans telafisi (tek düzlemde, iki veya daha çok düzlemde) ve saatte kaç iş parçasının balanslanacağı hesaplanarak belirlenir. MBS Balans Sanayi Uzmanları 20 yılık deneyimleri ile bu sorularınızı cevaplayacaktır.

Endüstriyel balanslama makinesinin kapasitesi balanslamayı planladığınız iş parçalarının ağırlık ve ebatlarına uygun olmalıdır. Seri üretim iş parçalarının bulunduğu işletmelerde CNC Balanslama makinelerinin sisteme entegre edilmesi önerilmektedir. Birçok farklı iş parçasının balanslanması planlanıyorsa en büyük parçaların ebatlarına uygun bir endüstriyel balanslama sistemini tercih edilmelidir. 1-5000 kg kapasiteli sistemler en çok tercih edilen endüstriyel balanslama makinesi kapasiteleridir. Böyle bir balanslama sistemi orta ölçekteki işleri G2,5 sınıfında ve 5000 kg aralığındaki işleri G1 sınıfında ve 1kg aralığındaki işleri G6,3 veya G10 sınıfında yapabilecektir. Bir tek makinenin tüm ağırlıklardaki, tüm hızlarda ve tüm parçalar için en doğru balanslama yapması imkansızdır. 10 ton vb. daha büyük kapasiteli balanslama makinaları daha küçük iş parçaları için daha maliyetlidir. 

Buna benzer olarak istenen balanslama makinasının gücü, balanslama yapılacak rotorların eylemsizliğine bağlıdır. Motor rotorlarını döndürmek, fanların balanslamasında da olduğu gibi harcanan fazladan güç veya iş parçalarını döndürmek ve durdurmak için gereken güç gibi. Örneğin fanlarda hızı iki katına çıkarmak için 3 kat fazla güç gerektiği unutulmamalıdır. Ayrıca balanslama makinesinin ebatlarının belirlenmesinde, güvenli balanslama işlemi için işletme içindeki konulacağı yer de önemlidir.

Dinamik balanslama gereksinimlerinde, balanslama işleminin kolaylığı ve iş parçasının hassasiyetini sağlamak için en önemli tekno-ekonomik çözümlerden biri balanslama makinasının ve tahrikinin seçilmesidir. Seri üretilen disk biçimli ve küçük ebatlı iş parçaları kendi içinde düzeltme ekipmanı bulunan dikey makinelerde (CNC sistemlerde) balanslanır. Türbinler, turbo şarjlar gibi yüksek hassasiyet gerektiren iş parçaları kayış tahrikli balanslama makinalarında balanslanır. Fanlar, ağır rotorlar vb. ivmelenmesi ve durması zor olan parçalar ciddi miktarlarda güç gerektirdiklerinden genellikle şaftlı balanslama makinalarıyla balanslanırlar. Otomobil turbo şarjları gibi tahrik milinden doğacak hatalara tolere edemeyen, çok yüksek devir hızlarında dönen iş parçaları, kendi çalışma ortamlarında olduğu gibi sıkıştırılmış hava vb. çalışma ortamlarını simule edebilen tahrik unsurları ile balanslanmaktadırlar. Universal şaft tahrikli makinalarda bağlantı adaptörlerinin iş parçasına bağlanması sırasındaki zaman kayıplarını ve bu bağlantı adaptörlerinden kaynaklanacak kalan balanssızlık hatalarını bertaraf etmek için kayış tahriği donanımı da sisteme dahil edilmiştir.

Evet. Daha doğru sonuçlar için balanslanacak parçanın aynı veya yakın noktalardan desteklenerek balanslanması gereklidir. Dinamik balanslama bir güç balanslamasıdır ve birleşim balanslama operasyonudur. Böylece gerçekte çalışma durumu balanslama makinesinde simule edilebilir. 

Şekil 1: Bağlantı ve kuvvet(ağırlık) balansı dengelidir. 

Dinamik balanslama makinası kullanıldığında balanssızlığı gram milimetre biriminden ölçeriz. Balanslama makinesinin kalitesi ve hassasiyeti iş parçasını hangi hızda balanslayabileceğinizi belirler. Modern katı yataklı dinamik balanslama makinalarında mühendisler balanssızlığı daha düşük dönüş hızlarında ölçebilmektedirler. Yapılan balanssızlık düzeltmeleri çoğu Sabit(katı) rotorların hizmet/çalışma gereklilikleri için geçerlidir. Katı rotorlarda, izin verilen kalan balanssızlık miktarları için ISO1940 standartlarını inceleyiniz.

Rotasyon hızı arttıkça şekillerini değiştirmeyen veya rezonans frekansında çalışmayan rotorlar sabit(katı) rotorlar olarak sınıflandırılmışlardır.

Esnek rotorlar rezonans frekanslarına yakın hızlarda çalışan rotorlardır. Bu çeşit motorlar çalışma sırasında rotor üzerinde hafif deformasyon oluşturur. Esnek rotorların, daha yüksek hızlarda hatta servis hızlarına yakın hızlarda balanslanmaları gerekmektedir. Genellikle, istenen sonuçların alınması için yerinde balanslama yapılması gerekmektedir.

Birkaç 10 yıl öncesinde, balanslama makineleri ilk ortaya çıktıkları zamanda makaraların üzerinde oturduğu beşik, balanssızlığa bağlı olarak titreşim seviyelerinin ölçülmesi için hareket ettirilmekteydi. Teknolojik gelişmeler ve kuvveti ölçebilen kuartz güç çeviricilerin ortaya çıkmasıyla, beşiklerin salınımı ile titreşimi ölçmelerine gerek kalmadı. Vibrasyonu ölçmek için salınabilen beşik ve elektro dinamik okuyucular kullanmaya devam eden balans makineleri yumuşak yataklı balanslama makinaları olarak sınıflandırılmışlardır. Herhangi bir hareket imkanı olmayan katı yataklara sahip ve piezo (basınç) veya diğer okuyucular ile kuvveti ölçen makineler ise katı yataklı balanslama makinaları olarak sınıflandırılmışlardır. Katı yataklı balanslama makinalarının temel tasarım felsefesi kuvveti ölçerken, mikro işlemciler kullanılan bilgisayarlı hesaplama metotlarındaki ilerlemenin sayesinde kalibrasyonlarının tüm hızlar, ağırlıklar ve kalite gereklilikleri için geçerli olmasının sağlanmasıdır. Kullanılan algoritma kalıcı kalibrasyon ile günlük kullanım için mükemmel ötesi güvenilir olmuştur.

Balanslama makinası endüstriyel bir ölçüm sistemidir. Bu makine işleme hattı üzerinde fabrika içinde bulunmaktadır. Elektriksel, mekanik, manyetik gibi endüstriyel gürültüler(parazitler) fabrika ortamında olacaktır. Bunun yanında balans makinesinin kendi üzerinde motorlar, makaralar, kayışlar gibi tahrik elemanları da iş parçası ile birlikte dönecektir. İş parçası makaralar üzerine monte edilmiş ve bu makaralar da iş parçası ile dönmektedir. Güç çeviriciler de tüm bu dönen elemanların sinyallerini alacaktır. Balanslama makinasının elektronikleri, balanslanmak istenen iş parçasının balanssızlık sinyalini ayırabilmesi için bir referans sinyaline ihtiyaç duyar. Balanslanan iş parçasının hız sinyali, sinyal ayrımı için bir referans olarak kullanılmaktadır. Daha eski stroboskopi makinalarda, balans yapıldığında balanssızlık yerinin kaymaya başlaması / geçiş açıda salınım yapması görülmekteydi. Modern balanslama makinalarında faz kenetleme döngüsü ile birlikte, açı kaymasının çok büyük oranda önüne geçilmiştir.

Çok farklı hız ayarlarına sahip makineler, farklı ebatlara sahip iş parçalarının kullanılabildiği, normal olarak büyük ebatlı sistemlerdir. İş parçasının, ön görülebilir balanssızlık seviyelerine sahip seri üretilmiş bir malzeme olması durumunda, tek hızlı balanslama makinaları iş parçalarını daha hızlı ve tolerans seviyeleri dahilinde balanslayabilmek için ayarlanabilir. Fakat ağır ve büyük ebatlı iş parçalarında balanssızlık seviyesi bilinmemektedir. İş ve çalışma güvenliği açısından iş parçasını doğrudan çalışma hızında döndürmek tehlike olabilmektedir. Bu sebeple, ağır iş parçaları daha düşük hızlarda döndürülürken ilk balanslama yapılır. Sonraki balans düzeltmeleri daha yüksek devirlerde istenen hassasiyete ulaşılana kadar yapılabilir.

Balanslama makinası, vibrasyonu ölçen ve kalan balanssızlığı hesaplayan endüstriyel bir sistemdir. Modern sert yataklı balanslama makinaları kuvvetölçer sistemlerdir. Balanssızlık miktarının ve faz açısının doğru ölçülebilmesi için makinenin titrememesi veya sallanmaması gereklidir. Daha kesin ve hassas sonuçlar için balanslama makinasının fabrika-atölye zeminine sağlam şekilde sabitlenmesi gerekmektedir.

Balanslama makinası donanımı, balanslaması yapılan iş parçasının balanssızlık seviyesini belirtmektedir. İyi bir balanslama sistemi bir balanssızlık değeri ölçer ve parça üzerinde, gösterilen bu değere eşit miktarda düzeltme değeri uygulandıktan sonra (ağırlık koyma veya azaltma) kalan balanssızlık miktarı ilk verilen değerin %90- %95 daha azı olmalıdır. Örneğin; ilk belirlemede balans makinesi belirtilen noktada 50 gram verdiğinde, o 50 gram ağırlık belirtilen noktaya eklenir ve kalan balanssızlık değeri okunur. Makinenin gösterdiği değer 5 gram veya daha az ise bu durumda balanslama makinasının “balanssızlık düşürme oranı” yaklaşık %90 dır. Daha detaylı bilgi için ISO 1940, 2193 standartlarını inceleyiniz.

Balanssızlığın birimleri, izin verilen balanssızlık ağırlığının düzeltme noktasındaki yarıçapı ile çarpımının sonucudur. Örneğin A milimetre yarıçapında bulunan B gram balanssızlık AxB gmm balanssızlık olarak tanımlanır. 
Kullanılan ölçüm sistemlerine göre 
Metregram
Onsinç
Graminç
Milimetregram
milimetre miligram,
veya düzlemsel bir uzaklık birimi ile ağırlık birimi olarak (metrik veya İngiliz) ortaya konulur.

İki düzlemli dinamik balans makinalarında, sonuçlar iki düzeltme düzleminde gösterilmektedir. Bir düzlemde düzeltme yapıldığında, balanssızlığın ikinci düzlemde telafisi; düzlem ayrılığı veya çapraz etki veya etki olarak tanımlanır. Normalde, düzlem ayrılığı %3 ün çok altında olmalıdır. Bilgisayar tabanlı sert yataklı balanslama makinalarında düzlem ayrılığı matematiksel olarak sağlanır. Böylece kullanıcılar daha iyi düzlem ayrılığı seviyelerini elde eder. Bu, balanssızlık sinyallerinin sonuçları göstermesi için elektronik olarak karıştırıldığı ve modüle edildiği yumuşak yataklı balanslama makinalarında imkansızdır.

Balanssızlık bir vektör ve balanslanan iş parçasının geometrisine bağlı olan fiziksel bir niceliktir. Deforme olmayan ve sabit halde kalan bir malzemede tüm devir hızlarında aynı değerdedir. Yüksek kalite sert yataklı balanslama makinalarında, farklı hızlarda ölçülse de, balanssızlık değer ve açısı izin verilen aralıkta bulunacaktır. Elektronik aksam (diyelim ki +/- 15 V) düşük voltajlarda çalıştığından beri, eski makinelerde düğmeler ve işaretleyiciler ile sonuçlardaki değişimler bertaraf edilmeye çalışılmıştır. Farklı hızlarda +/- %5 arasında bulunan değer değişimi kabul edilebilir limitlerdedir ve bu makine “çok iyi ve hassas bir sistem” olarak sınıflandırılabilir.

Balanssızlık bir vektördür. Bunu telafi etmek için tam yerinde ağırlık ekleme ve çıkarma yapılması gereklidir. Bu durumda doğru miktarda ancak farklı bir yerde (farklı bir açıda) telafi ağırlığı eklendiğinde kalan balanssızlık ve bunun yerinin belirlenmesi gereklidir.

Yukarıdaki 3 şekilde aynı balanssızlık ve telafi değerleri ile kalan balanssızlık gösterilmiştir. Böylelikle, hem balanssızlık miktarı ve balanssızlığın yeri balanslama işleminin sonucunu belirlemektedir.

Verilen bu durumda, kullanıcı tüm dijital elektroniklerin +/- 5 V aralığında çalıştığını bilmesi gereklidir. Bu değer, bu durumda ortaya çıkacak sonuçların bir yorumudur. Balanslamanın basit bir metodu kabul edilmiş değerlerin yarısına balanslamaktır. Şöyle ki 50gmm tolerans için iş parçası makinanın gösterimine göre 25 gmm kalan balanssızlığa ayarlanmalıdır. 

Şimdi bağlantılara, tahrik noktalarına dokunmadan referans noktanızı değiştirin. Bu, şaft tahrikli makinelerde üniversal şaftı 180 derece (verilen herhangi bir açıda) değiştirerek veya kayış tahrikli makinalarda referans noktası çıkartmasını (verilen herhangi bir açıda) 180 derece farklı yere taşınır. Bundan sonra iş parçasında kalan balanssızlık ölçülür. Eğer, kalan balanssızlık miktarı ilk balanssızlık değerinin %10’undan az ise tahrik hatalarının, elektroniklerdeki sürüklenmenin vs. hesaba katıldığından ve iş parçası izin verilen kalan balanssızlık değerlerinin sağlandığından emin olabilirsiniz.

Dinamik balanslama dönen kütlede vibrasyon oluşmasının ana sebepleri olan santrifüj kuvvetini ve bileşke çiftini azaltmak için dönen kütlenin ağırlık merkezini dönüş ekseni ile aynı hizaya getirme işlemidir. Bu durumda 20 mikro metre delik ara payı olan adaptör kullanabilir ve montaj takımını G6.3 sınıfında balanslarız. Bu durumda montaj grubunuz tekrar monte edildiğinde G15 veya G20 sınıfında balans kalitesine sahip olacaktır. Böylece yerine monte edilmiş parça için kalite sınıfı içinde bir balanslama değil balanslama makinesinde elde edilmiş balans değerlerine sahip olacaktır. Buna benzer olarak, kullanılan rulmanların kalitesi de önemli rol oynayacaktır. Doğru sonuçlar için hem balanslama makinesi hem de kullanılan ekipmanın kaliteli olması önemlidir.

İzin verilen kalan balanssızlık, tasarım kriterlerine ve özel parçanın kullanıldığı uygulama yerine bağlı olarak belirlenen gereksinimdir. Parça tasarımcısı veya o parçanın son kullanıcısı en doğru hakemdir. Bu bilginin yokluğunda balanslama uzmanı ISO2953 standardını referans olarak alınabilir. Kullanıcılar, kalan balanssızlığı hesaplamak için ayrıca verilmiş yazılımı da kullanabilir.

Balanssızlık ilk olarak tasarımda telafi edilir. Bundan sonra ağırlık ekleme veya ağırlık çıkartma ile balans sağlanır. Parçanın tasarım gereklilikleri balanssızlığının telafi edilmesi için en doğru rehberdir. Eğer balanssızlık telafisi az ve tasarımda uygunluk varsa ağırlık azaltılması için delme, frezeleme, öğütme vb. işlemler yapılabilir. Çok fazla balanssızlık durumunda, fazla miktarda ağırlığın parçadan alınması parçayı zayıflatıp kullanım dışı bırakabileceği için telafi ağırlığı parçaya vidalanır veya kaynatılır. İş güvenliği açısından da iş parçasından ağırlık azaltmak için çok fazla kesim taşlama yapılması tavsiye edilmemektedir.

Dinamik balanslama işleminde, doğru balanslama için en az iki düzlem ve iki nokta olmalıdır. Çoğu durumda sadece iki noktadan yapılan telafi (Ağırlık eklenmesi veya çıkartılması) yeterli olmayacaktır. Örnek olarak krank millerinde bulunan sabit noktalar gibi, yukardaki gibi bir durumda telafi ağırlığı aynı düzlem veya farklı düzlemlerdeki farklı noktalara dağıtılabilir. Operatörlerin daha detaylı bilgi için, iş parçası çizimine veya son kullanıcıdan gelecek geri bildirimlere dikkat etmeleri gerekmektedir. Fanlar, bölümlü rotorlar gibi iş parçalarında balanssızlık telafisi, metal aksam/bölümlerin olduğu kısımlarda vektörlere bölünerek balanssızlık telafi ağırlığı ekleme veya çıkarma işlemi yapılmalıdır. Böylece balanssızlığın alınacağı nokta sayısı iş parçasının özelliklerine göre belirlenmek durumundadır.

Balanslama işlemlerinde “sıfır balanslama” terimi kullanılmamaktadır. Diyelim ki genellikle 20 millimetregram tolerans altında bir iş parçasını balanslamaya çalışıyoruz. Kısaca kalan balanssızlık her zaman 0-20 mmg arasında bir yerde olacaktır. Bu iş parçasının “sıfırlandığını” kabul edebiliriz. Balanslama makinasının gösterdiği açı kalan balanssızlığın yeri olacaktır. Hedef dairesi dışında daha fazla telafi yapılamayan kalan balanssızlık bulunmaktadır. Balanslama işleminden sonra diyelim ki 5 derece açı değeri veya 257 derece açı değerinin etkisi aynıdır.

İş parçası iyi balanslanmıştır. Bir önceki sorunun cevabında neden çok düşük derece elde edemediğimiz bulunmaktadır.

Dinamik balanslama makinası, balanslama göstergelerinin doğruluğundan emin olmak için periyodik olarak kontrol ve kalibre edilmelidir. ISO rotoru, belli noktalarına bilinen ağırlıkların eklenip çıkarılabildiği önceden tamamıyla işlenmiş temel rotordur. Bu iş parçası olarak balanslanır ve balanslama makinesinden alınan veriler ile bilinen ağırlıklar kontrol edilir. Test prosedürleri için ISO2953 standardına bakınız.

İş parçasının dinamik balanslama gereklilikleri veya son kullanıcı balanslama düzlemlerinin sayısında belirleyicidir. Bu bilgilerin olmaması durumunda standartları inceleyiniz. Normalde parça boyu çapından büyük olduğunda iki düzlem balanslama uygulanmaktadır. Küçük volanlar, pompa rotorları, debriyajlar gibi disk biçimli iş parçalarında tek düzlem balanslama yapılabilir. Çok kademeli pompalar, türbinler, krank milleri gibi iş parçalarında çoklu düzlem balanslama uygulanmalıdır. Çoklu düzlem balanslamasının bu parçalarda uygulanmasının sebebi ağırlık ekleme-çıkarma işlemlerinin kolaylaştırılmasıdır.

Yukarıdaki fotoğrafta görüldüğü gibi; dinamik balanslama makinası, statik bileşenin “S”, çift bileşeninden “+C ve -C” oluşan farklı kuvvetin birden oluşturduğu balanssızlık kuvvetlerinin sonucu ölçmektedir. Ölçülen değerler program kullanılarak iki düzlemde ve statik/birleşik ölçme bölümlerinde kaydedilir. Balanslama makinesi kullandığınızda tüm bu S, +C, -C balanssızlıklarını birden telafi edersiniz. Fakat statik balanslama tezgahında ölçüm yapıldığında +C ve –C değerleri hesaba katılmayacak sadece S değeri ölçülecektir. Bu durumda dinamik balanslama makinasında balanslanmış fan üzerinde statik balans testinde ağır nokta görülecektir. Söz konusu fanın gerçek çalışma durumunda bu üç kuvvetin dinamik etkisi balanslanmış olacağından çalışması düzgün olacaktır.