ISO 1940-1: الاهتزاز الميكانيكي - متطلبات جودة الموازنة للدوارات في حالة ثابتة (صلبة)

ملخص

يُعدّ معيار ISO 1940-1 من أهم المعايير وأكثرها شيوعًا في مجال موازنة الدوارات. فهو يُقدّم طريقةً منهجيةً لتصنيف الدوارات حسب نوعها، وتحديد مستوى جودة الموازنة المناسب، وحساب تفاوت الموازنة المُحدّد. ويتمثّل جوهر هذا المعيار في مفهوم درجات جودة التوازن (الدرجات G)، مما يسمح للمصنعين وموظفي الصيانة بتحديد دقة عمل الموازنة والتحقق منها بطريقة موحدة. ينطبق هذا المعيار تحديدًا على دوارات صلبة- تلك التي لا تنحني أو تنحني بسرعة خدمتها.

ملاحظة: تم استبدال هذا المعيار رسميًا بالمعيار ISO 21940-11، ولكن مبادئه ونظام G-Grade لا يزالان يشكلان الأساس الأساسي لموازنة الدوار الصلب في جميع أنحاء العالم.

جدول المحتويات (البنية المفاهيمية)

تم تصميم المعيار لتوجيه المستخدم خلال عملية تحديد عدم التوازن المتبقي المسموح به:

1. 1. نطاق ومجال التطبيق:

   يُحدد هذا القسم الأول حدود المعيار وهدفه. وينص صراحةً على أن قواعده وإرشاداته تنطبق على الدوارات التي تتصرف بشكل صارم في جميع نطاقات سرعة تشغيلها. هذا هو الافتراض الأساسي للمعيار بأكمله؛ أي أن الدوار لا يتعرض لانحناء أو تشوه كبير بسبب قوى عدم التوازن. نطاقه واسع، ويهدف إلى تغطية مجموعة واسعة من الآلات الدوارة في جميع الصناعات. ومع ذلك، يوضح أيضًا أن هذا المعيار عام الغرض، وبالنسبة لأنواع محددة من الآلات (مثل توربينات الغاز في مجال الطيران والفضاء)، قد تكون لمعايير أخرى أكثر صرامة الأولوية. ويحدد الهدف: توفير طريقة منهجية لتحديد تحمّلات التوازن، وهي ضرورية لمراقبة الجودة في التصنيع والإصلاح.

2. 2. درجات جودة التوازن (الدرجات G):

   هذا القسم هو جوهر المعيار، فهو يُقدّم مفهوم درجات جودة التوازن (الدرجات G) كطريقة لتصنيف متطلبات التوازن لأنواع مختلفة من الآلات. يُعرَّف مستوى G بأنه حاصل اختلال التوازن المحدد (الانحراف، هـ) وأقصى سرعة زاوية للخدمة (Ω)، حيث ج = هـ × Ωتُمثل هذه القيمة سرعة اهتزاز ثابتة، مما يُوفر مقياسًا موحدًا للجودة. يوفر المعيار جدولًا شاملًا يُدرج مجموعة واسعة من أنواع الدوارات (مثل المحركات الكهربائية، ومراوح المضخات، والمراوح التوربينية الغازية، وأعمدة الكرنك)، ويُحدد درجة G-Grade مُوصى بها لكل منها. تستند هذه الدرجات إلى عقود من البيانات التجريبية والخبرة العملية. على سبيل المثال، قد يُوصى باستخدام G6.3 لمحرك صناعي قياسي، بينما يتطلب مغزل الطحن الدقيق درجة G1.0 أو G0.4 أكثر صرامة. يشير انخفاض رقم G-G دائمًا إلى تفاوت توازن أدق وأضيق، مما يعني تفاوتًا أقل في الاتزان المتبقي المسموح به.

3. 3. حساب عدم التوازن المتبقي المسموح به:

   يوفر هذا القسم الجسر الرياضي الأساسي من الدرجة G النظرية إلى التسامح العملي القابل للقياس. ويوضح بالتفصيل صيغة حساب اختلال التوازن النوعي المسموح به (هـ_لكل)، وهو الإزاحة المسموح بها لمركز الثقل عن محور الدوران. تُشتق الصيغة مباشرةً من تعريف الدرجة G:

   هـ_لكل = ج / أوم

   للاستخدام العملي مع وحدات الهندسة الشائعة، يوفر المعيار الصيغة التالية:

   هـ_لكل [جم·مم/كجم] = (جم [مم/ثانية] × 9549) / ن [دورة في الدقيقة]

   بمجرد حدوث عدم التوازن النوعي المسموح به (هـ_لكل) يتم حسابها، يتم ضربها في كتلة الدوار (M) لإيجاد إجمالي عدم التوازن المتبقي المسموح به (يو_لكل) للدوار بأكمله: يو_لكل = هـ_لكل × مهذه القيمة النهائية، المُعبَّر عنها بوحدات مثل غرام-مليمتر (جم·مم)، هي الهدف الذي يجب على مُشغِّل آلة الموازنة تحقيقه. يُعتبر الدوار متوازنًا عندما يكون عدم التوازن المُقاس المتبقي أقل من هذه القيمة المحسوبة.

4. 4. توزيع عدم التوازن المتبقي على مستويات التصحيح:

   يتناول هذا القسم الخطوة الحرجة المتمثلة في توزيع إجمالي عدم التوازن المسموح به المحسوب (يو_لكل) في التسامحات المحددة لكل من الاثنين طائرات التصحيح. يلزم توازن ذو مستويين لتصحيح كلا ثابت and عدم التوازن بين الزوجينيوفر المعيار صيغًا لهذا التوزيع، والذي يعتمد على هندسة الدوار. بالنسبة للدوار البسيط المتماثل، غالبًا ما يُقسّم إجمالي عدم التوازن بالتساوي بين المستويين. أما بالنسبة للأشكال الهندسية الأكثر تعقيدًا، مثل الدوارات البارزة أو الدوارات التي لا يقع مركز ثقلها بين المحامل، فيوفر المعيار صيغًا محددة. تأخذ هذه الصيغ في الاعتبار مسافات مستويات التصحيح ومركز الثقل عن المحامل، مما يضمن توزيع التفاوت لكل مستوى بشكل صحيح. تُعد هذه الخطوة حيوية لأن آلة الموازنة تقيس عدم التوازن في كل مستوى بشكل مستقل؛ لذلك، يحتاج المشغل إلى قيمة مستهدفة محددة لكل مستوى (على سبيل المثال، "عدم التوازن المسموح به في المستوى الأول هو 15 جم/ملم وفي المستوى الثاني هو 20 جم/ملم").

5. 5. مصادر الخطأ في الموازنة:

   يُعد هذا القسم الأخير دليلاً عمليًا للعوامل الواقعية التي قد تؤثر على دقة عملية الموازنة، حتى مع حساب تفاوت دقيق. ويؤكد على استحالة تحقيق موازنة مثالية، وأن الهدف هو تقليل اختلال التوازن المتبقي إلى مستوى أقل من التفاوت المحسوب. ويناقش المعيار عدة مصادر رئيسية للخطأ يجب معالجتها، بما في ذلك: أخطاء معايرة آلة الموازنة نفسها؛ والعيوب الهندسية في محاور الدوار أو أسطح التركيب (الانحراف)؛ والأخطاء الناتجة عن الأدوات المستخدمة لتركيب الدوار على الآلة (مثل عدم توازن المحور)؛ والتأثيرات التشغيلية غير الموجودة أثناء الموازنة منخفضة السرعة، مثل التمدد الحراري أو القوى الديناميكية الهوائية. يُعد هذا الفصل قائمة مرجعية أساسية لمراقبة الجودة، حيث يُذكر الممارس بمراعاة عملية الموازنة بأكملها، وليس فقط الرقم النهائي على شاشة الآلة.

المفاهيم الرئيسية

• التوحيد القياسي: يوفر نظام G-Grade لغة عالمية لجودة التوازن. يمكن للعميل تحديد "التوازن حتى G6.3"، وسيعرف أي متجر موازنة في العالم بالضبط مقدار التفاوت المطلوب.
• الاعتماد على السرعة: يوضح المعيار أن تفاوت التوازن يعتمد بشكل حاسم على سرعة تشغيل الآلة. يتطلب الدوار الأسرع توازنًا أدق (عدم توازن متبقٍ مسموح به أقل) لإنتاج نفس مستوى الاهتزاز الذي ينتجه الدوار الأبطأ.
• التطبيق العملي: يوفر المعيار إطارًا عمليًا مثبتًا يعتمد على عقود من البيانات التجريبية، مما يساعد على تجنب نقص التوازن (الذي يؤدي إلى اهتزازات عالية) والإفراط في التوازن (وهو أمر مكلف بلا داعٍ).

← العودة إلى الفهرس الرئيسي