ما هو معيار ISO 1940-1؟

إجابة سريعة

ISO 1940-1 (الاهتزاز الميكانيكي - موازنة متطلبات جودة الدوارات في حالة ثابتة (صلبة)) يحدد نظام جودة التوازن من الدرجة G للمحركات الدوارة الصلبة. الصيغة يولكل = (9549 × G × M) / n يحسب المبلغ المتبقي المسموح به عدم التوازن. تم استبداله بـ ISO 21940-11:2016 بقيم متطابقة. الدرجة الافتراضية للآلات الصناعية: G 6.3.

يُعدّ معيار ISO 1940-1 الوثيقة الأساسية لموازنة الدوارات عالميًا. ويُعتبر نظام تصنيف G الخاص به اللغة الفعلية للموازنة، حيث يفهم جميع المتخصصين في العالم عبارة "الموازنة وفقًا لتصنيف G 6.3". ويغطي هذا المعيار الدوارات الصلبة، بدءًا من المغازل الدقيقة الصغيرة وصولًا إلى أعمدة المرفق الضخمة، موفرًا إطارًا عالميًا لتحديد جودة الموازنة وحسابها والتحقق منها.

ينطبق المعيار فقط على جامد الدوارات - تلك التي تكون تشوهاتها المرنة تحت تأثير قوى الطرد المركزي ضئيلة عبر نطاق سرعة التشغيل. الدوارات المرنة (التي تعمل فوق سرعة الانحناء الحرجة الأولى) مشمولة بالمعيار ISO 21940-12.

مفهوم الدوار الصلب

يُصنف الدوار على أنه صلب إذا لم يتغير توزيع كتلته بشكل ملحوظ مع تغير السرعة من الصفر إلى أقصى سرعة تشغيل. والنتيجة الرئيسية لذلك هي: يبقى الدوار المتوازن عند سرعة منخفضة على آلة الموازنة متوازناً عند سرعة تشغيله. وهذا يسمح بالموازنة عند 300-600 دورة في الدقيقة على آلة ورشة العمل مع تلبية التفاوتات عند 3000+ دورة في الدقيقة في الخدمة.

إذا كان الدوار يعمل في المنطقة فوق الحرجة (فوق الانحناء الأول) السرعة الحرجة) أو بالقرب منها صدى, تؤدي الانحرافات إلى تغيير توزيع الكتلة الفعال، وقد لا يكون التوازن عند السرعات المنخفضة فعالاً عند السرعات العالية. تُصنف هذه الدوارات على أنها مرنة.

ما لا يغطيه معيار ISO 1940-1

الدوارات ذات الهندسة المتغيرة (المحاور المفصلية، شفرات المروحية). الرنين في أنظمة الدوار-الدعامة-الأساس. القوى الديناميكية الهوائية والمائية غير المرتبطة بتوزيع الكتلة. للاطلاع على معلومات خاصة بالمراوح، انظر ايزو 14694 (فئات BV/FV).

أنواع عدم التوازن

عدم التوازن = محور القصور الذاتي للدوار ≠ محور الدوران. في صيغة متجهة: U = m × r (جم·مم). يصنف معيار ISO 1940-1 ثلاثة أنواع:

  • عدم الاتزان الساكن: محور القصور الذاتي موازٍ لمحور الدوران ولكنه مُزاح. كتلة واحدة غير متوازنة مكافئة. قابلة للتصحيح في طائرة واحدة. نموذجي: بكرات، تروس ضيقة، مراوح دافعة (L/D < 0.5).
  • عدم التوازن بين الزوجين: محور القصور الذاتي يمر عبر مركز الكتلة ولكنه مائل. محصلة القوى تساوي صفرًا، لكن عزم الدوران (زوج من القوى) يُحرك الدوار. يتطلب ذلك طائرتان.
  • عدم التوازن الديناميكي: الحالة العامة - حالة ثابتة + عزم دوران مُجتمعان. محور القصور الذاتي ليس موازياً لمحور الدوران ولا يتقاطع معه. يتطلب ذلك طائرتان. معظم الدوارات الحقيقية تعاني من عدم توازن ديناميكي.

عدم التوازن المحدد (الغرابة)

اختلال التوازن المحدد
e = U / M
e بالميكرومتر (جم·مم/كجم) | U = عدم التوازن (جم·مم) | M = كتلة الدوار (كجم) — إزاحة مركز الكتلة عن محور الدوران

يُعرَّف المنتج من الدرجة G بأنه المنتج e × ω (مم/ث) — السرعة الخطية لمركز كتلة الدوار أثناء دورانه حول محور الدوران. هذا الرقم الواحد يحدد جودة التوازن بغض النظر عن حجم الدوار وسرعته.

نظام الدرجات G - الأساس المادي

التشابه المقدس

بالنسبة للدوارات المتشابهة هندسيًا: Uلكل ∝ M → عدم توازن محدد eلكل ينبغي أن يكون ثابتاً. معيار واحد ينطبق على جميع الأحجام.

تشابه السرعة

القوة الطاردة المركزية F = M·e·ω². للحفاظ على أحمال التحميل المقبولة عند السرعات المختلفة، eلكل يجب أن تنخفض مع زيادة ω:

تعريف الدرجة G
G = eلكل × ω = ثابت (مم/ث)
G 6.3 = يدور مركز الكتلة بسرعة ≤ 6.3 مم/ث | تختلف الدرجات المتجاورة بمعامل 2.5

حساب عدم التوازن المتبقي المسموح به

صيغة التفاوت ISO 1940-1 / ISO 21940-11
يولكل = (9549 × G × M) / n
يولكل بوحدة غرام·مم | G = الميل (مم/ث) | M = كتلة الدوار (كجم) | n = أقصى سرعة دوران للخدمة | 9549 = 60000/(2π)
مثال عملي: دوار المروحة، G 6.3

منح: مروحة طرد مركزي، M = 200 كجم، n = 1500 دورة في الدقيقة، G 6.3.

المجموع: يولكل = 9549 × 6.3 × 200 / 1500 = 8021 جم·مم

الانحراف: هـلكل = 8 021 / 200 = 40.1 ميكرومتر

لكل مستوى (متناظر، 2): 8 021 / 2 = 4011 جم·مم

عند R = 400 مم: 4 011 / 400 = 10.0 غرام لكل طائرة

استخدم دائمًا أقصى سرعة للخدمة

يجب أن تكون السرعة في المعادلة هي أعلى سرعة دوران في الدقيقة أثناء التشغيل، وليس سرعة جهاز الموازنة. تُوازن العديد من الدوارات عند سرعة دوران تتراوح بين 300 و600 دورة في الدقيقة، ولكن يجب استخدام سرعة التشغيل الفعلية (مثلاً 1480 دورة في الدقيقة) لتحديد التفاوتات المسموح بها. استخدام سرعة جهاز الموازنة يؤدي إلى تفاوتات غير دقيقة بشكل خطير.

تخصيص الأموال لخطط التصحيح

يولكل ينطبق ذلك على مركز كتلة الدوّار. عمليًا، يكون التوازن في مستويين (بالقرب من المحامل). قواعد الفصل السابع:

دوارات متناظرة

مركز الكتلة عند نقطة المنتصف → متساوي: Uل = Uر = Uلكل / 2.

عدم التماثل بين المحامل

التخصيص غير المتماثل
يوغادر = Uلكل × (ب / ل) | يويمين = Uلكل × (أ / ل)
أ = مركز الثقل إلى المحمل الأيسر | ب = مركز الثقل إلى المحمل الأيمن | ل = أ + ب

دوارات بارزة

تُحدث الكتلة المتدلية عزم انحناء يُحمّل كلا المحملين. يلزم إعادة حساب العزم ← عادةً ما يكون التفاوت المسموح به على المستوى المتدلي أدق بكثير. شائع في المضخات، والضواغط أحادية المرحلة، ومراوح الدفع الكابولية.

الأخطاء والتحقق

مصادر الأخطاء

  • منهجي: انحراف معايرة الآلة، والمحاور اللامركزية، وتأثيرات مجرى المفتاح (ISO 8821)، والتشوه الحراري.
  • عشوائي: ضوضاء المستشعر، وحركة الدعامة، واختلاف وضعية الدوار.

يجب ألا يتجاوز الخطأ الكلي 10-15% من التفاوت المسموح به. إذا كان أكبر من ذلك، فقم بتضييق التفاوت المسموح به وفقًا لذلك.

تأثيرات التجميع

موازنة المكونات لا تعني بالضرورة موازنة التجميع. قد يؤدي عدم مركزية الوصلات، والانحراف الشعاعي، والتركيبات غير المحكمة إلى إبطال مفعول المكونات. لذا، يُنصح بموازنة الدوار المُجمَّع بدقة.

أساليب التحقق

  • اختبار الفهرسة: أدر الدوار 180 درجة على المغزل، ثم أعد القياس. التغيير = خطأ في التثبيت.
  • اختبار الوزن التجريبي: أضف كتلة معلومة، وتحقق من أن تغير المتجه المقاس يطابق التوقع.
  • فحص ميداني: قياس الاهتزاز على المحامل لكل ايزو 10816.
Balanset-1A: متوافق مع معيار ISO 1940-1 المدمج

ال Balanset-1A يُؤتمت عملية التحقق من معيار ISO 1940-1: أدخل الكتلة والسرعة ودرجة G → تحقق فوري من Uلكل مع تخصيص تلقائي للمستوى. بعد الموازنة، تتم مقارنة الباقي بالحد الأقصى. تُنشئ وظيفة التقارير F6 بروتوكولًا رسميًا يوثق درجة G المحققة. دقة السرعة ±5%، والطور ±1° - كافية لدرجات G من 16 إلى 2.5. Balanset-4 يمتد إلى أربع قنوات للدوارات المعقدة متعددة المحامل.

أمثلة محلولة

الحالة 1: المحرك الكهربائي — G 6.3

الدوار: 15 كيلوواط، 1460 دورة في الدقيقة، 35 كجم، متناظر بين المحامل.

تسامح: يولكل = 9549 × 6.3 × 35 / 1460 = 1442 جم·مم → 721/طائرة.

عند R = 80 مم: 721 / 80 = 9.0 غرام/طائرة. وزن متبقٍ: 180 غرام/مم. ✅

الحالة 2: المضخة - المكره المعلق، G 6.3

الدوار: عمود + دافع 18 كجم، 2950 دورة في الدقيقة. دافع 6 كجم بارز 120 مم. مسافة المحمل 250 مم.

المجموع: يولكل = 367 جم·مم. توزيع العزم: الأمامي ≈ 202، الخلفي ≈ 165 جم·مم.

متوازن ميدانيًا مع Balanset-1A المستوى الأحادي: 8.5 غرام عند 230 درجة. الوزن النهائي: 95 غرام·مم. ✅

الحالة 3: الضاغط التوربيني — G 2.5

الدوار: محرك ثلاثي المراحل، وزنه 65 كجم، وسرعته 12000 دورة في الدقيقة. غير متماثل قليلاً.

تسامح: يولكل = 129 جم·مم → 65/مستوى → عند R = 95 مم: 0.68 غرام/طائرة.

دقة أقل من غرام واحد ← تُستخدم فقط مع آلات عالية السرعة في الورشة. اختبار المؤشر: خطأ المندريل < 5 غرام·مم. النتيجة النهائية: 28 غرام·مم/مستوى. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • قيم الدرجة G، والصيغ، وجداول التطبيق — تطابق. لا توجد تغييرات تقنية.
  • سلسلة ISO 21940: الجزء 11 (الجودة)، الجزء 12 (المرونة)، الجزء 14 (الإجراءات)، الجزء 21 (الأوصاف)، الجزء 31 (الحساسية)، الجزء 32 (المفاتيح).
  • يُستخدم كلا المصطلحين بشكل متبادل في الممارسة العملية.
  • ايزو 14694 تشير فئات BV إلى الدرجات G بشكل مباشر.
  • ISO 21940-11: هذا المعيار - نظام الدرجة G.
  • ISO 21940-12: موازنة الدوار المرن.
  • ISO 10816 / ISO 20816: تقييم الاهتزازات - النتيجة التشغيلية لجودة التوازن.
  • ايزو 14694: فئات BV/FV الخاصة بالمعجبين → درجات G.
  • ISO 8821: تأثير مجرى المفتاح (اتفاقية المفتاح النصفي).
  • API 610 / API 617: مضخات/ضواغط البترول وفقًا للمعيار ISO 1940.

المعيار الرسمي: ISO 1940-1 على متجر ISO →

← العودة إلى فهرس المصطلحات