مجموعه دوار ماشین پارس با استفاده از دستگاه میکرو بالانس و جت هوا و  فیلم هوا جهت چرخش قابلیت بالانس این تیپ از قطعات را با دقت بالا دارد.

کلیه فرآیندهای بالانس دینامیکی مطابق استاندارد iso 1940¹ انجام می شود و هدف از بالانس کارکرد ایده ال( یعنی با حداقل ارتعاش،صدا و دما) قطعه دوار مانند توربین،کمپرسور،روتورپمپ،روتور الکتروموتور و... است . برای شروع عملیات بالانس ابتدا قطعه دوار که معمولا دارای شافت است  را روی ماشین بالانس می گذاریم به نحوی که شافت روی دو جفت بلبریگ دستگاه بتواند دوران داشته باشد سپس باید مقادیر گرید ²و دور بالانس³ را در استاندارد ذکر شده بیایم و قطعه را برای برنامه ای که توسط آن اطلاعات ارتعاش مانند دامنه،فاز و ... دریافت و تحلیل می گردد تعریف کنیم به این صورت که پس از ورود به برنامه مقادیری مانند جرم،ابعادودور کارکردو ... را وارد برنامه می کنیم حال به وسیله مکانیزم تسمه و فولی که به موتور الکتریکی مصتل هست قطعه را به چرخش در می آوریم در اثر چرخش، برنامه اطلاعات ارتعاشات را دریافت و سپس مقادیر جرم و زاویه نابالانسی را برای ما نمایش می دهد حال با توجه به نوع قطعه می توان به وسیله روش جوش یا فرز مقادیر را به ترتیب اضافه یا کم کرد .

پس از باربرداری یا بارگذاری دوباره قطعه به چرخش درآمده و مقادیر نابالانسی دریافت می گردد . عملیات بالانس تا زمانی ادامه پیدا می کند که ما به مقادیر نابالانسی باقی مانده مجاز برسیم . حداکثر نابالانسی باقی مانده مجاز با مراجعه به جداول در استانداردiso 1940  تعیین می شود .

 حال  با توجه به موضوع تحقیق  در قطعات کوچک باید جهت کارکرد ایده ال مقدار نابالانسی باقی مانده پس از بالانس بسیار کوچک باشد. (کمتر از 10 میلی گرم)  با توجه به وجود اصطکاک بین بیرینگها و شافت و از سوی دیگر اصطکاک تسمه با شافت رسیدن به این مقدار بسیار سخت هست پس ما برای از بین بردن اثر اصطکاک برای انجام بالانس به جای بیرینگ معمولی از بلبرینگ هوایی (air bearing) استفاده می کنیم که قطعه به جای بلبرینگ در فیلم هوا⁴ بچرخد  و همچنین برای حرکت دادن قطعه از جت هوا استفاده می شود به این صورت که برخود هوا با پره ها باعث چرخش می شود. با توجه به این که اصطکاک هوا کمتر از تسمه لاستیکی و فلز هست عوامل ایجاد خطا از بین رفته و می توان نابالانسی را به حداقل میزان ممکن رساند.

بالانس دقیق قطعات کوچک، به‌ویژه تا وزن ۵ کیلوگرم، در صنایع حساس مانند هوافضا، الکترونیک، و تحقیقات علمی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. این قطعات معمولاً در سرعت‌های بالا و یا در شرایط خاص مانند خلا عمل می‌کنند، و هرگونه نابالانسی در این قطعات می‌تواند منجر به مشکلات جدی از جمله ارتعاشات غیرمجاز، کاهش عمر قطعه، و حتی خرابی دستگاه شود. برای انجام بالانس این قطعات، از روش‌های پیشرفته‌ای مانند Air Bearing و میکروبالانس در خلا استفاده می‌شود. این مقاله به بررسی این دو روش بالانس و کاربردهای آن‌ها می‌پردازد.

1. بالانس به وسیله Air Bearing

1.1. اصول عملکرد Air Bearing

Air Bearing یا یاتاقان هوایی، یکی از تکنولوژی‌های پیشرفته در بالانس قطعات با دقت بالا است. در این روش، قطعه به وسیله یک لایه نازک از هوا معلق می‌شود که اصطکاک بسیار کمی ایجاد می‌کند. این ویژگی به قطعه اجازه می‌دهد تا با حداقل مقاومت چرخش داشته باشد و شرایط ایده‌آلی برای اندازه‌گیری نابالانسی فراهم شود.

یاتاقان‌های هوایی از جت‌های کوچک هوا استفاده می‌کنند که از طریق سوراخ‌های ریز بر روی سطح یاتاقان به بیرون دمیده می‌شود و یک لایه نازک از هوا بین قطعه و سطح یاتاقان ایجاد می‌کند. این لایه هوای فشرده، قطعه را معلق نگه می‌دارد و اجازه می‌دهد تا با کمترین اصطکاک ممکن چرخش کند.

1.2. مزایای استفاده از Air Bearing

• کاهش اصطکاک: یکی از بزرگترین مزایای Air Bearing، کاهش قابل توجه اصطکاک است که به بهبود دقت بالانس کمک می‌کند.
• دقت بالا: به دلیل حذف تقریباً کامل اصطکاک مکانیکی، این روش برای اندازه‌گیری دقیق نابالانسی در قطعات حساس بسیار موثر است.
• طول عمر بیشتر: قطعاتی که به وسیله Air Bearing بالانس می‌شوند، به دلیل کاهش سایش و اصطکاک، طول عمر بیشتری دارند.

1.3. کاربردهای Air Bearing

Air Bearing در صنایعی که دقت بسیار بالا مورد نیاز است، به کار می‌رود. برخی از این صنایع شامل موارد زیر است:

• صنعت هوافضا: برای بالانس قطعات حساس و با دقت بالا مانند پره‌های توربین و ژیروسکوپ‌ها.
• تولیدات الکترونیک: در تولید قطعات کوچک و دقیق مانند هارد دیسک‌ها و موتورها.
• ابزار دقیق: در تولید و کالیبراسیون ابزارهایی که نیاز به دقت بالایی دارند.

2. میکروبالانس در خلا

2.1. اصول عملکرد میکروبالانس در خلا

میکروبالانس در خلا یکی از پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌ها برای بالانس قطعات بسیار حساس و دقیق است. در این روش، قطعه در محیط خلا قرار داده می‌شود که باعث کاهش تأثیرات محیطی مانند فشار هوا، رطوبت، و تغییرات دمایی می‌شود. خلا به عنوان یک محیط کنترل شده و پایدار، شرایط ایده‌آلی را برای اندازه‌گیری و اصلاح نابالانسی فراهم می‌کند.

این فرآیند معمولاً شامل استفاده از حسگرهای بسیار دقیق برای اندازه‌گیری نیروهای بسیار کوچک و انحرافات میکروسکوپی است که در اثر نابالانسی ایجاد می‌شوند. با این تکنولوژی، می‌توان نابالانسی‌های بسیار کوچک را که در شرایط عادی قابل شناسایی نیستند، تشخیص داد و اصلاح کرد.

2.2. مزایای استفاده از میکروبالانس در خلا

• حذف اثرات محیطی: با انجام بالانس در محیط خلا، تأثیرات خارجی مانند جریان هوا و تغییرات دما به حداقل می‌رسد که دقت اندازه‌گیری را بهبود می‌بخشد.
• اندازه‌گیری دقیق: این روش برای تشخیص و اصلاح نابالانسی‌های بسیار کوچک که در روش‌های معمول قابل شناسایی نیستند، بسیار موثر است.
• کاربرد در شرایط خاص: این روش برای بالانس قطعاتی که در محیط‌های خلا یا نزدیک به خلا کار می‌کنند، ایده‌آل است.

2.3. کاربردهای میکروبالانس در خلا

میکروبالانس در خلا بیشتر در حوزه‌های پیشرفته و حساس علمی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از این کاربردها عبارتند از:

• تحقیقات علمی و فیزیک: در آزمایش‌های علمی که نیاز به دقت فوق‌العاده بالا دارند، مانند تحقیقات در زمینه فیزیک ذرات و اپتیک.
• تولید قطعات دقیق: در تولید و کالیبراسیون قطعاتی که در شرایط خلا کار می‌کنند، مانند سنسورها و تجهیزات فضایی.
• صنعت هوافضا و دفاعی: برای بالانس قطعاتی که در تجهیزات نظامی و فضایی استفاده می‌شوند و نیاز به دقت بسیار بالا دارند.

3. مقایسه Air Bearing و میکروبالانس در خلا

هر دو روش Air Bearing و میکروبالانس در خلا از روش‌های پیشرفته برای بالانس قطعات حساس و دقیق هستند، اما هر کدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند.

3.1. دقت

میکروبالانس در خلا به دلیل حذف کامل اثرات محیطی و استفاده از حسگرهای بسیار دقیق، دقت بالاتری نسبت به Air Bearing ارائه می‌دهد. این روش برای اندازه‌گیری و اصلاح نابالانسی‌های بسیار کوچک مناسب‌تر است.

3.2. کاربرد

Air Bearing بیشتر در صنایعی که نیاز به بالانس قطعات در محیط‌های عادی دارند، مانند صنعت هوافضا و الکترونیک، کاربرد دارد. در حالی که میکروبالانس در خلا برای کاربردهای خاص‌تر و حساس‌تر مانند تحقیقات علمی و تجهیزات فضایی استفاده می‌شود.

3.3. هزینه

روش میکروبالانس در خلا به دلیل نیاز به تجهیزات پیچیده‌تر و محیط کنترل شده خلا، هزینه‌برتر است. در مقابل، Air Bearing با هزینه کمتر قابل پیاده‌سازی است و برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است.

4. چالش‌ها و راه‌حل‌ها

4.1. چالش‌ها در استفاده از Air Bearing

یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از Air Bearing، نیاز به تامین هوای فشرده و نگهداری سیستم‌های هوا است. علاوه بر این، دقت این روش ممکن است تحت تاثیر نوسانات دمایی یا فشار هوا قرار گیرد. برای مقابله با این چالش‌ها، استفاده از سیستم‌های پایدار تامین هوا و کنترل دقیق دما و فشار توصیه می‌شود.

4.2. چالش‌ها در استفاده از میکروبالانس در خلا

میکروبالانس در خلا نیازمند تجهیزات پیچیده‌ای مانند پمپ‌های خلا و سیستم‌های حسگر دقیق است. علاوه بر این، هزینه‌های بالا و نیاز به محیط‌های خاص برای انجام این روش، از جمله چالش‌های اصلی آن است. برای کاهش این چالش‌ها، می‌توان از تجهیزات با کیفیت بالا و تکنیک‌های بهینه‌سازی هزینه استفاده کرد.

نتیجه‌گیری

بالانس قطعات کوچک و دقیق تا ۵ کیلوگرم با استفاده از روش‌های پیشرفته‌ای مانند Air Bearing و میکروبالانس در خلا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این روش‌ها به دلیل دقت بالا و قابلیت کنترل شرایط محیطی، به بهبود کارایی و افزایش طول عمر قطعات کمک می‌کنند. در حالی که Air Bearing برای کاربردهای صنعتی عمومی و با دقت بالا مناسب است، میکروبالانس در خلا برای کاربردهای حساس‌تر و خاص‌تر که نیاز به دقت فوق‌العاده دارند، استفاده می‌شود. انتخاب بین این دو روش باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد و شرایط عملیاتی انجام شود