Разбиране на балансиращата толерантност
Определение: Какво е балансираща толерантност?
Балансиращ толеранс е максимално допустимото количество остатъчен дисбаланс които могат да останат в ротора след балансиране е завършено. Това представлява критерият за приемане, който определя дали роторът е адекватно балансиран за предвидената му работа. Толерансът на балансиране се изразява или като специфична маса на дисбаланс при даден радиус (в грам-милиметри или унции-инчове), или като амплитуда на вибрациите (в мм/с или мил).
Допустимите отклонения се определят от международни стандарти, предимно ISO 21940 серии, които определят степени на качество на балансиране въз основа на типа ротор, работната скорост и приложението. Тези стандарти осигуряват последователно, безопасно и ефективно балансиране в различните индустрии и типове оборудване.
Защо балансирането на толерантността е важно
Установяването на подходящи балансиращи допуски е от решаващо значение по няколко причини:
- Безопасност: Прекомерният остатъчен дисбаланс може да доведе до повреда на машината, създавайки опасности за безопасността на персонала и околното оборудване.
- Дълготрайност на оборудването: Работата в рамките на допустимите отклонения минимизира предизвиканото от вибрации износване на лагери, уплътнения и структурни компоненти, удължавайки експлоатационния живот.
- Осигуряване на качеството: Толерансите осигуряват обективни критерии за приемане за балансиране на работата, осигурявайки постоянно качество.
- Икономически баланс: Толерансите представляват практически компромис между разходите за постигане на перфектен баланс (което е невъзможно) и приемливите експлоатационни характеристики.
- Съответствие с индустриалните стандарти: Спазването на признатите допустими отклонения демонстрира съответствие с най-добрите практики в индустрията и може да се изисква от разпоредби или гаранции.
ISO 21940-11: Основният стандарт
ISO 21940-11 (преди ISO 1940-1) е международно признатият стандарт за изискванията за качество на баланса. Той определя серия от степени на качество на баланса, обозначени като G-степени, където G означава “степен на качество на баланса”, а числовата стойност представлява специфичния ексцентрицитет на дисбаланса в милиметри в секунда.
Общи оценки за качество на баланса (G-оценки)
Стандартът определя G-класове, вариращи от G 0.4 (най-висока прецизност) до G 4000 (най-ниска прецизност). Често срещаните класове включват:
- Г 0.4: Шпиндели за прецизни шлифовъчни машини, жироскопи (с най-висока прецизност)
- Г 1.0: Високопрецизни шпиндели за машинни инструменти, турбокомпресори
- Г 2.5: Газови и парни турбини, твърди ротори на турбогенератори, компресори, задвижвания на машинни инструменти
- Г 6.3: Повечето машини, ротори на електродвигатели (2-полюсни), центрофуги, вентилатори, помпи
- Г 16: Селскостопанска техника, трошачки, многоцилиндрови дизелови двигатели
- Г 40: Бавно работещо оборудване, твърдо монтирани четирицилиндрови дизелови двигатели
По-ниските G-числа показват по-строги допуски (по-малък допустим дисбаланс), докато по-високите G-числа позволяват по-голям остатъчен дисбаланс.
Изчисляване на толеранс на балансиране
Допустимият остатъчен дисбаланс зависи от три фактора: масата на ротора, работната му скорост и избраната степен на качество на балансиране. Изчислението следва следната зависимост:
Онлайн калкулатор за толеранс
За бързо и точно изчисляване на допустимия остатъчен дисбаланс, използвайте нашите Калкулатор на остатъчния толеранс на дисбаланса. Калкулаторът автоматично изчислява стойности на толеранси въз основа на стандартите ISO 1940/21940 за различни типове машини, маса на ротора и работна скорост, с опции за балансиране в една или две равнини.
Формула за допустим остатъчен дисбаланс
Uна = (G × M) / (ω / 1000)
Къде:
- Uна = Допустим остатъчен дисбаланс (грам-милиметри или g·mm)
- G = Оценка за качество на баланса (напр. 6.3 за G 6.3)
- M = Маса на ротора (килограми)
- ω = Ъглова скорост (радиани в секунда) = (2π × об/мин) / 60
Опростена формула с използване на RPM
За практическо приложение формулата може да бъде опростена до:
Uна (g·mm) = (9549 × G × M) / об/мин
Къде:
- M = Маса на ротора в килограми
- Обороти на обороти = Работна скорост в обороти в минута
- G = Номер на степента на качество на баланса
Примерно изчисление
Да разгледаме ротор на двигател със следните спецификации:
- Маса: 50 кг
- Работна скорост: 3000 об/мин
- Необходимо качество на баланс: G 6.3
Uна = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 г·мм
Това означава, че максимално допустимият остатъчен дисбаланс за този ротор е приблизително 100 g·mm. Ако радиусът на корекционната равнина е 100 mm, това се равнява на 1,0 грам остатъчен дисбаланс при този радиус.
Можете да проверите това изчисление или да изчислите допустимите отклонения за различни типове машини, използвайки нашите онлайн калкулатор.
Допуски за една равнина срещу две равнини
Изчисленият толеранс се отнася за общия дисбаланс в една равнина за балансиране в една равнина. За двуплоскостно (динамично) балансиране, ISO 21940-11 предоставя насоки за разпределение на общия толеранс между двете корекционни равнини, като обикновено разпределя толеранса към всяка равнина въз основа на разстоянието между равнините и геометрията на ротора.
Толерантност, базирана на вибрации
Докато ISO 21940-11 определя граници на масата на дисбаланса, балансирането на полето често използва амплитудата на вибрациите като критерий за приемане, тъй като тя се измерва директно. Допустимите отклонения, базирани на вибрации, обикновено се определят от:
Серия ISO 20816
Тези стандарти определят допустими граници на вибрации за различни типове машини въз основа на средноквадратичната скорост (mm/s или in/s). Често срещани зони включват:
- Зона А: Нововъведени в експлоатация машини (с много ниски вибрации)
- Зона Б: Приемлив за дългосрочна експлоатация
- Зона В: Приемливо за ограничени периоди, трябва да се планират коригиращи действия
- Зона Г: Неприемливо, необходими са незабавни коригиращи действия
Критерии за практически полеви условия
Много техници по балансиране използват тези емпирични правила:
- Вибрацията е намалена до по-малко от 25% от началното ниво = успешен баланс
- Абсолютна вибрация под 2,8 mm/s (0,11 in/s) = общоприемлива за повечето промишлени съоръжения
- Остатъчни вибрации под 1,0 мм/с (0,04 инча/с) = отличен баланс
Фактори, влияещи върху постижимата толерантност
Способността за постигане на балансиращ толеранс зависи от няколко практически фактора:
1. Възможности на оборудването
- Прецизност на измерване на балансиращи инструменти
- Чувствителност на вибрационните сензори
- Разделителна способност при поставяне на тежести (колко точно могат да бъдат позиционирани тежести)
2. Характеристики на ротора и машината
- Механично състояние (хлабина, износване на лагери, проблеми с основата могат да попречат на постигането на строги допуски)
- Работещи на или близо до критични скорости затруднява прецизното балансиране
- Нелинейност в системния отговор
3. Практически ограничения
- Достъпност на корекционни равнини
- Налични стъпки на увеличение на теглото (теглата могат да се добавят само в дискретни количества)
- Ъглова резолюция на монтажните отвори или точките на закрепване
Толерантност срещу способност за балансиране
Важно е да се прави разлика между:
- Специфицирано отклонение: Максимално допустимият остатъчен дисбаланс, както е определен от стандарти или спецификации
- Постижим баланс: Действителното ниво на баланс, което може да се постигне практически при дадени възможности и ограничения на оборудването
- Икономически баланс: Точката, отвъд която по-нататъшното подобрение не е рентабилно
За повечето индустриални балансиращи операции, постигането на нива на дисбаланс 2-3 пъти по-добри от необходимия толеранс представлява отлична работа и осигурява марж за несигурност на измерването и оперативни вариации.
Документация и приемане
Правилното документиране на балансиращия толеранс включва:
- Посочено G-клас или стойност на толеранс
- Изчислен допустим остатъчен дисбаланс (Uна)
- Измерен остатъчен дисбаланс след балансиране
- Сравнение, показващо съответствие: Измерено ≤ Разрешено
- Подпис или бележка за приемане
Тази документация предоставя обективни доказателства, че балансиращата работа отговаря на спецификациите и служи като основа за бъдещи оценки на поддръжката.
Кога да се използват по-строги или по-хлабави толеранси
По-строги допустими отклонения са оправдани, когато:
- Високоскоростна работа (от решаващо значение за безопасността и живота на лагерите)
- Прецизно оборудване, изискващо минимални вибрации
- Леки или гъвкави конструкции, чувствителни към вибрации
- Оборудване, разположено в близост до чувствителни на вибрации процеси или инструменти
По-хлабави толеранси са приемливи, когато:
- Нискоскоростно, тежкотоварно оборудване
- Здрава конструкция с висока устойчивост на вибрации
- Оборудване за кратки периоди или рядка употреба
- Икономическите съображения надделяват над постепенните подобрения в производителността
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 