Разбиране на балансиращите класификации на степените
A балансираща степен — наричан още степен на качество на баланса или G-клас — е стандартизирана класификация, която определя степента на балансиране, която трябва да има даден тип въртяща се машина. Определя се главно от ISO 21940-11 (съвременният наследник на ISO 1940-1), системата за класификация разпределя оборудването според експлоатационните му характеристики и определя за всяка категория подходящ балансиране на толеранс. Основното му предимство е, че предоставя на производителите, техниците по поддръжката и крайните потребители единен, международно признат език за специфициране и проверка на ротора балансирано качество, така че „помпа G6.3“ означава едно и също нещо във всяка работилница по света.
1. Системата за оценяване „G“
Степените на балансиране се обозначават с буквата „G“, последвана от число — G2.5, G6.3, G16 и т.н. Числото представлява произведението на допустимото остатъчно дисбаланс ексцентричност (в милиметри) и максималната работна ъглова скорост (в радиана за секунда). По-просто казано, това е допустимата скорост на вибрациите, причинени от дисбаланс, изразена в мм/с — орбиталната скорост на центъра на масата на ротора. Тази единствена величина точно отразява същността на физичния процес: наклонът задържа въртящия се центробежна сила в границите, които машината може да понесе.
Основният принцип
По-ниските стойности на G означават по-строги изисквания — по-малко допустимо остатъчно небалансиране и по-плавна работа. По-високите стойности на G допускат по-голямо остатъчно небалансиране. Системата съзнателно отчита факта, че различните машини имат коренно различни изисквания в зависимост от скоростта, масата, приложението и работната среда; няма една-единствена „правилна“ стойност, а само стойност, подходяща за конкретната задача.
2. Разпространени класове и тяхното приложение
Стандартът ISO 21940-11 определя класове от G0.4 (най-висока точност) до G4000 (най-ниска). Класовете, с които повечето инженери се сблъскват на практика, са следните:
G0.4 — Свръхвисока прецизност
Приложения: шпиндели за шлифовъчни машини, жироскопи, прецизна измервателна апаратура.
Character: изисква специализирано оборудване за балансиране и контролирана среда и обикновено се извършва в специално предназначена за целта прецизна балансиране shop.
G1.0 — Висока прецизност
Приложения: високопрецизни шпиндели за металорежещи машини, турбокомпресори, високоскоростни центрофуги, дискови устройства за компютри.
Character: изисква внимателен контрол на всеки параметър на балансирането и висококачествена апаратура.
G2.5 — Прецизна промишлена
Приложения: газови и парни турбини, твърди ротори на турбогенератори, компресори, задвижвания за металорежещи машини, средни и големи електродвигатели със специални изисквания, както и центробежни сепаратори.
Character: еталон за висококачествено и високоскоростно промишлено оборудване, който лесно може да бъде постигнат при правилна експлоатация балансиране на полето practice.
G6.3 — Общопромишлен (най-разпространеният клас)
Приложения: електродвигатели за общо предназначение, машини за преработвателната промишленост, центробежни помпи, вентилатори и въздуходувки, редуктори, ротори за машини от общ характер и компресори със средна скорост.
Character: основният клас за повечето индустриални машини, който предлага добър баланс между постижимост и производителност и е напълно достъпен за преносимо оборудване за балансиране.
G16 — Тежка промишленост
Приложения: задвижващи валове (пропелерни и карданни валове), многоцилиндрови дизелови двигатели с шест или повече цилиндъра, трошачки, селскостопанска техника и отделни компоненти на двигатели.
Character: подходящ за здрава техника с по-ниска скорост, която понася по-силни вибрации.
G40 и по-високи — за много тежко промишлено приложение
Приложения: четирицилиндрови дизелови двигатели (G40), твърдо закрепени машини с ниска скорост и много голямо оборудване с бавно въртене.
Character: прилага се при масивни, бавни машини, при които прецизният баланс не е нито икономически, нито технически необходим.
3. Как да изберем подходящия клас
Изборът на клас е въпрос на претегляне на няколко фактора едновременно:
- Тип и конструкция на оборудването: Таблиците по ISO 21940-11 съпоставят типовете машини с препоръчителните класове и представляват естествена отправна точка.
- Работна скорост: По-бързите машини обикновено се нуждаят от по-стегнат наклон, тъй като центробежната сила нараства пропорционално на квадрата на скоростта.
- Mounting type: Оборудването, монтирано върху гъвкави основи или изолационни опори, често може да издържи по-висока стойност на ускорението в сравнение с твърдо закрепеното оборудване.
- Близост до хората: Наличието на машини в затворени помещения може да наложи по-строги изисквания по отношение на шума и безопасността.
- Специални изисквания: Приложенията в областта на медицината, прецизното производство и авиацията често изискват по-голяма прецизност, отколкото при стандартните индустриални практики.
- Economics: всяка стъпка към по-висок клас струва повече, затова избраният клас трябва да отговаря на експлоатационните нужди, без да се прекалява с изискванията.
4. От степен на допустимо неравновесие
Наклонът е входната величина за изчисляване на максимално допустимата остатъчен дисбаланс за специфичен ротор:
Uна (g·mm) = (9549 × G × M) / об/мин
- Uна = допустимо остатъчно несиметрично разпределение, в грам-милиметри
- G = номерът на класа (например 6.3 за G6.3)
- M = маса на ротора, в килограми
- Обороти на обороти = скорост на въртене, в обороти в минута
Работен пример
Вземете ротор на вентилатор с тегло 100 кг, работещ при 1500 об./мин., с номинална точност G6.3:
Uна = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 ≈ 401 g·mm
If the корекционна равнина радиусът е 200 mm, което означава, че 401 g·mm съответства на около 2,0 грама допустим остатъчен дисбаланс при този радиус. Калкулатор за остатъчен дисбаланс (ISO 21940-11) извършва това преобразуване незабавно и след това разпределя общата сума между две равнини вместо вас.
5. Машини с променлива скорост и с няколко скорости
Когато машината работи в определен диапазон от скорости, наклонът се прилага внимателно:
- Работа с постоянна скорост: прилагайте натоварването при нормална работна скорост.
- Variable speed: прилагайте натоварването при максималната скорост на непрекъсната работа, при която центробежните сили са най-големи.
- Преминаване през критични скорости: за гъвкави ротори, салдо към критични скорости може да се наложи да им се обърне специално внимание, което евентуално да наложи балансиране на видовете транспорт under ISO 21940-12.
6. Проверка и приемане
Once балансиране след като работата е завършена, постигнатото качество трябва да се сравни с определените изисквания. Има два начина:
- Пряко измерване на дисбаланса: на балансираща машина остатъчният дисбаланс се отчита директно и се сравнява с Uна.
- Измерване на вибрации: При балансирането на място амплитудата на вибрациите 1× служи като косвен показател за качеството на балансирането.
Роторът се приема, когато измереното остатъчно небалансиране е равно или по-малко от изчисленото Uна, или когато вибрациите при експлоатация отговарят на приложимия стандарт за интензивност — днес ISO 20816 серия (която замени ISO 10816). При вече инсталирана машина тази проверка се извършва на място: с преносим двуканален уред, като например Балансет-1а измерва 1× амплитуда и фаза в самите лагери на машината при работна скорост, изчислява коефициенти на влияние, прилага корекцията и проверява дали остатъчното отклонение попада в рамките на избрания клас — без да се демонтира роторът.
7. От ISO 1940 до ISO 21940
Системата за класификация G е въведена за първи път в стандарта ISO 1940-1, публикуван първоначално през 1986 г. През 2016 г. серията ISO 1940 беше преработена и преномерирана като серия ISO 21940, като ISO 21940-11 замени ISO 1940-1. Основните принципи и стойностите на класовете са пренесени практически без промени, така че по-старите спецификации остават валидни, но съвременният стандарт добавя:
- Актуализирани класификации на оборудването.
- По-ясни указания относно избора на клас.
- По-добра интеграция с по-широкото семейство стандарти за динамиката на роторите.
- Подобрени процедури за гъвкави ротори.
8. Разпространени погрешни представи
„Колкото по-стегнато, толкова по-добре“
Реалност: Прекаленото повишаване на качеството на балансирането води до увеличаване на разходите, без да носи съответна полза. Машина, балансирана по стандарт G2.5, не е задължително да работи по-добре от същата машина, балансирана по G6.3, при условие че G6.3 е подходящият клас за конкретната задача.
„Степента съответства на нивото на вибрация“
Реалност: G-числото отразява допустимата ексцентричност на дисбаланса, а не амплитудата на вибрациите. Действителната вибрация Това, което показва една машина, зависи от много фактори, които не се свеждат само до баланса — твърдост, амортизация, резонанс, несъответствие и разпуснатост сред тях.
„Един размер, подходящ за цялото предприятие“
Реалност: Различните видове машини изискват различни класове дори в рамките на едно и също предприятие. Прецизната шлифовъчна машина и трошачката имат коренно различни изисквания за балансиране и в никакъв случай не трябва да се прилагат едни и същи общи спецификации за двете.
9. Документация и технически характеристики
При възлагане на работи по балансиране в техническата спецификация трябва да бъде ясно посочено:
- Изискваната степен и стандарт — например „Устойчивост на G6.3 съгласно ISO 21940-11“.
- Работната скорост, която трябва да се използва за изчисляване на допуските.
- Броят на необходимите коригиращи равнини.
- Методът за проверка — балансираща машина в цеха или измерване на вибрациите на място.
Ясната и изчерпателна спецификация от този вид премахва двусмислията и предоставя както на балансиращия специалист, така и на клиента обоснована документация за това, какво е било изисквано и какво е било постигнато.
