ISO 1940-1: Механични вибрации – Изисквания за качество на балансиране на ротори в постоянно (твърдо) състояние

Обобщение

ISO 1940-1 е един от най-важните и често цитирани стандарти в областта на балансирането на ротори. Той предоставя систематичен метод за класифициране на ротори по тип, определяне на подходящо ниво на качество на балансиране и изчисляване на специфичен толеранс на балансиране. В основата на стандарта е концепцията за Балансирани оценки за качество (G-оценки), което позволява на производителите и персонала по поддръжката да определят и проверяват прецизността на балансираната задача по стандартизиран начин. Този стандарт се прилага специално за твърди ротори—тези, които не се огъват или прегъват при работната си скорост.

Забележка: Този стандарт е официално заменен от ISO 21940-11, но неговите принципи и системата G-Grade остават фундаменталната основа за балансиране на твърди ротори в световен мащаб.

Съдържание (Концептуална структура)

Стандартът е структуриран така, че да насочва потребителя през процеса на определяне на допустим остатъчен дисбаланс:

1. 1. Обхват и област на приложение:

   Този начален раздел определя границите и целта на стандарта. В него изрично се посочва, че неговите правила и насоки се прилагат за ротори, които се държат твърдо в целия им работен диапазон на скоростта. Това е основното предположение на целия стандарт; то означава, че роторът не претърпява значително огъване или деформация поради сили на дисбаланс. Обхватът е широк, предназначен да обхване голямо разнообразие от въртящи се машини във всички индустрии. Той обаче също така пояснява, че това е стандарт с общо предназначение и за определени специфични видове машини (напр. аерокосмически газови турбини) други, по-строги стандарти могат да имат предимство. Той определя целта: да осигури систематичен метод за определяне на допустимите отклонения на баланса, които са от съществено значение за контрола на качеството в производството и ремонта.

2. 2. Балансирани оценки за качество (G-оценки):

   Този раздел е сърцевината на стандарта. Той въвежда концепцията за Балансирани оценки за качество (G-оценки) като начин за класифициране на изискванията за баланс за различните видове машини. G-степента се определя като произведението на специфичния дисбаланс (ексцентричност, e) и максималната ъглова скорост при работа (Ω), където G = e × ΩТази стойност представлява постоянна скорост на вибрациите, осигурявайки стандартизирана мярка за качество. Стандартът предоставя подробна таблица, която изброява голямо разнообразие от типове ротори (напр. електродвигатели, работни колела на помпи, вентилатори, газови турбини, колянови валове) и определя препоръчителен G-степен за всеки. Тези степени се основават на десетилетия емпирични данни и практически опит. Например, G6.3 може да се препоръча за стандартен индустриален двигател, докато прецизен шлифовъчен шпиндел би изисквал много по-строг G1.0 или G0.4. По-ниското G-число винаги означава по-строг и по-прецизен толеранс на баланс, което означава по-малък допустим остатъчен дисбаланс.

3. 3. Изчисляване на допустимия остатъчен дисбаланс:

   Този раздел предоставя основния математически мост от теоретичния G-клас към практически измерим толеранс. Той описва подробно формулата за изчисляване на допустимия специфичен дисбаланс (e_на), което е допустимото изместване на центъра на тежестта спрямо оста на въртене. Формулата е извлечена директно от дефиницията на G-степен:

   e_на = G / Ω

   За практическа употреба с често срещани инженерни единици, стандартът предоставя формулата:

   e_на [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [обороти в минута]

   След като допустимият специфичен дисбаланс (e_на), се изчислява, умножава се по масата на ротора (M), за да се намери общият допустим остатъчен дисбаланс (U_на) за целия ротор: U_на = e_на × МТази крайна стойност, изразена в единици като грам-милиметри (g·mm), е целта, която операторът на балансиращата машина трябва да постигне. Роторът се счита за балансиран, когато измереният му остатъчен дисбаланс е под тази изчислена стойност.

4. 4. Разпределение на остатъчния дисбаланс към корекционните равнини:

   Този раздел разглежда критичната стъпка на разпределение на изчисления общ допустим дисбаланс (U_на) в специфични допустими отклонения за всяка от двете корекционни равниниНеобходим е двуравнинен баланс, за да се коригират и двете статичен и дисбаланс в двойкатаСтандартът предоставя формули за това разпределение, което зависи от геометрията на ротора. За прост, симетричен ротор общият дисбаланс често се разпределя поравно между двете равнини. Въпреки това, за по-сложни геометрии, като например надвесени ротори или ротори с център на тежестта, който не е центриран между лагерите, стандартът предоставя специфични формули. Тези формули отчитат разстоянията на корекционните равнини и центъра на тежестта от лагерите, като гарантират, че толерансът за всяка равнина е правилно разпределен. Тази стъпка е жизненоважна, защото балансиращата машина измерва дисбаланса във всяка равнина независимо; следователно операторът се нуждае от специфична целева стойност за всяка равнина (напр. „Допустимият дисбаланс в равнина I е 15 g·mm, а в равнина II е 20 g·mm“).

5. 5. Източници на грешки при балансиране:

   Този последен раздел служи като практическо ръководство за факторите от реалния свят, които могат да компрометират точността на балансиране, дори когато е изчислен точен толеранс. Той подчертава, че постигането на перфектен баланс е невъзможно и че целта е да се намали остатъчният дисбаланс до ниво под изчисления толеранс. Стандартът обсъжда няколко ключови източника на грешки, които трябва да се управляват, включително: грешки при калибрирането на самата балансираща машина; геометрични несъвършенства на шийките или монтажните повърхности на ротора (биене); грешки, въведени от инструментите, използвани за монтиране на ротора върху машината (напр. небалансирана ос); и оперативни ефекти, които не са налице по време на балансиране при ниска скорост, като например термично разширение или аеродинамични сили. Тази глава служи като важен контролен списък за контрол на качеството, напомняйки на практикуващия да вземе предвид целия процес на балансиране, а не само крайното число на дисплея на машината.

Ключови понятия

• Стандартизация: Системата G-Grade предоставя универсален език за качество на баланса. Клиентът може да посочи „баланс до G6.3“ и всеки цех за балансиране по света ще знае точно какъв толеранс е необходим.
• Зависимост от скоростта: Стандартът ясно посочва, че толерансът на баланс е критично зависим от работната скорост на машината. По-бърз ротор изисква по-строг баланс (по-малък допустим остатъчен дисбаланс), за да се получи същото ниво на вибрации като по-бавен ротор.
• Практичност: Стандартът предоставя доказана, практична рамка, базирана на десетилетия емпирични данни, помагайки да се избегне както недобалансиране (което води до високи вибрации), така и пребалансиране (което е ненужно скъпо).

← Обратно към основния индекс