Pochopení vyvažování klasifikací stupňů

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je to vyrovnávací stupeň?

A vyrovnávací stupeň (nazývané také stupeň vyvážení kvality nebo třída G) je standardizovaný klasifikační systém, který specifikuje požadovanou kvalitu vyvážení pro různé typy rotačních strojů. Definován především ISO 21940-11 Norma ISO 1940-1 (dříve ISO 1940-1), vyvažovací stupně kategorizují zařízení na základě jejich provozních charakteristik a přiřazují příslušné vyvažovací tolerance.

Systém hodnocení zajišťuje, že všechny strany – výrobci, technici údržby a koncoví uživatelé – při specifikaci a ověřování kvality vyvážení rotoru pracují podle konzistentních, mezinárodně uznávaných standardů.

Systém G-Grade

Vyrovnávací stupně se označují jako “G”, za nimiž následuje číselná hodnota, například G 2,5, G 6,3 nebo G 16. Číslo představuje součin přípustného zbytku nevyváženost excentricita (v milimetrech) a úhlová rychlost (v radiánech za sekundu). Jednodušeji řečeno, představuje přípustnou rychlost vibrací nevyváženosti v mm/s.

Klíčový princip

Nižší čísla G označují přísnější požadavky na vyvážení (menší přípustná zbytková nevyváženost), zatímco vyšší čísla G umožňují větší zbytkovou nevyváženost. Systém rozpoznává, že různé typy zařízení mají velmi odlišné požadavky na kvalitu vyvážení na základě jejich rychlosti, hmotnosti, použití a provozního prostředí.

Běžné vyvažovací stupně a jejich použití

Norma ISO 21940-11 definuje stupně od G 0,4 (nejvyšší přesnost) do G 4000 (nejnižší přesnost). Zde jsou nejčastěji se vyskytující stupně:

G 0,4 – Ultra vysoká přesnost

Aplikace:

• Vřetena brusek
• Gyroskopy
• Přesné měřicí zařízení

Charakteristika: Vyžaduje specializované vyvažovací zařízení a kontrolované prostředí. Obvykle se provádí ve specializovaných dílnách pro přesné vyvažování.

G 1.0 – Vysoká přesnost

Aplikace:

• Vysoce přesná vřetena obráběcích strojů
• Turbodmychadla
• Vysokorychlostní odstředivky
• Diskové mechaniky počítače

Charakteristika: Vyžaduje pečlivou kontrolu všech vyvažovacích parametrů a vysoce kvalitní přístrojové vybavení.

G 2.5 – Přesný průmysl

Aplikace:

• Plynové a parní turbíny
• Pevné rotory turbogenerátorů
• Kompresory
• Pohony obráběcích strojů
• Střední a velké elektromotory (se speciálními požadavky)
• Odstředivé separátory

Charakteristika: Standard pro vysoce kvalitní, vysokorychlostní průmyslová zařízení. Dosažitelné s dobrou vyvažování polí praktiky.

G 6.3 – Všeobecný průmysl (nejběžnější)

Aplikace:

• Univerzální elektromotory
• Stroje pro zpracovatelský průmysl
• Odstředivá čerpadla
• Ventilátory a dmychadla
• Převodovky
• Rotory pro všeobecné stroje
• Středně otáčkové kompresory

Charakteristika: “Standardní” jakost pro většinu průmyslových strojů. Představuje dobrou rovnováhu mezi dosažitelností a výkonem. Snadno dosažitelné s přenosným vyvažovacím zařízením.

G 16 – Těžký průmysl

Aplikace:

• Hnací hřídele (spojovací hřídele, kardanové hřídele)
• Víceválcové vznětové motory se šesti nebo více válci
• Drtiče
• Zemědělské stroje
• Jednotlivé součásti motorů

Charakteristika: Vhodné pro robustní, pomaluběžná zařízení s vyšší tolerancí vibrací.

G 40 a vyšší – Velmi těžký průmysl

Aplikace:

• Čtyřválcové vznětové motory (G 40)
• Pevně upevněné pomaloběžné stroje
• Velmi velké, pomalu se otáčející zařízení

Charakteristika: Používá se u masivních, pomaluběžných zařízení, kde není vysoce přesné vyvážení ekonomicky odůvodněné nebo technicky nutné.

Jak vybrat vhodnou vyvažovací třídu

Výběr správné vyvažovací třídy zahrnuje zvážení několika faktorů:

1. Typ a provedení zařízení

Norma ISO 21940-11 poskytuje podrobné tabulky, které porovnávají typy zařízení s doporučenými jakostmi. Toto je primární výchozí bod pro výběr jakosti.

2. Provozní rychlost

Zařízení s vyšší rychlostí obecně vyžaduje těsnější vyvážení (nižší G-číslo), protože odstředivé síly se zvyšují s druhou mocninou rychlosti.

3. Typ montáže

Zařízení namontované na flexibilních základech nebo izolačních systémech často toleruje vyšší G-čísla než pevně namontovaná zařízení.

4. Blízkost k personálu

Stroje v obývaných prostorách mohou vyžadovat přesnější vyvážení z důvodu hluku a bezpečnosti.

5. Zvláštní požadavky

Některé aplikace (zdravotnická zařízení, přesná výroba, letecký průmysl) vyžadují přísnější vyvážení než standardní průmyslová praxe.

6. Ekonomické aspekty

Každý krok k užšímu stupni jakosti zvyšuje náklady na vyrovnávání. Vybraný stupeň jakosti by měl odpovídat provozním potřebám, aniž by byl nadměrně specifikován.

Vztah mezi sklonem a přípustnou nevyvážeností

Vyvažovací stupeň se používá k výpočtu maximálního přípustného zbytková nevyváženost pro konkrétní rotor:

Vzorec

U_za (g·mm) = (9549 × G × M) / ot./min

Kde:

• U_za = Přípustná zbytková nevyváženost v gram-milimetrech
• G = Číslo stupně kvality vyvážení (např. 6,3 pro G 6,3)
• M = Hmotnost rotoru v kilogramech
• RPM = Provozní rychlost v otáčkách za minutu

Příklad

Rotor ventilátoru o hmotnosti 100 kg s otáčkami 1500 ot./min. a třídou pevnosti G 6.3:

U_za = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm

Pokud je poloměr korekční roviny 200 mm, rovná se to 2,0 gramům přípustné zbytkové nevyváženosti.

Úvahy o vícerychlostních a proměnných rychlostech

Pro stroje, které pracují v různých rychlostech:

• Provoz s konstantní rychlostí: Provádějte nivelační práce normální provozní rychlostí
• Variabilní rychlost: Provádějte skládkování při maximální trvalé provozní rychlosti
• Průchod kritickými rychlostmi: Pro flexibilní rotory, může být nutné věnovat zvláštní pozornost vyvážení při kritických rychlostech, což může vyžadovat techniky modálního vyvažování

Ověření a přijetí

Po vyvažování je dokončena, musí být dosažená kvalita vyvážení ověřena oproti specifikovanému stupni:

Metody měření

• Přímé měření nevyváženosti: Na vyvažovacím stroji se zbytková nevyváženost měří přímo a porovnává se s U_za
• Měření vibrací: Při vyvažování v poli se amplituda vibrací používá jako nepřímý ukazatel kvality vyvážení.

Kritéria přijetí

Rotor se považuje za přijatelný, když:

• Naměřená zbytková nevyváženost ≤ Vypočítaná U_za, NEBO
• Úrovně vibrací splňují normu ISO 20816 nebo jiné platné normy pro vibrace

Historický kontext: ISO 1940 až ISO 21940

Systém stupňů G byl původně stanoven v normě ISO 1940-1 (poprvé publikované v roce 1986). V roce 2016 byla řada ISO 1940 revidována a přečíslována na řadu ISO 21940, přičemž ISO 1940-1 byla nahrazena normou ISO 21940-11. Základní principy a hodnoty stupňů zůstaly v podstatě nezměněny, ale novější norma stanoví:

• Aktualizované klasifikace zařízení
• Jasnější pokyny k výběru třídy
• Lepší integrace s dalšími standardy dynamiky rotoru
• Vylepšené postupy pro flexibilní rotory

Časté mylné představy

Mylná představa č. 1: “Usnější je vždy lepší”

Realita: Nadměrné specifikace kvality vyvážení zvyšují náklady bez proporcionálního přínosu. Zařízení G 2.5 nemusí nutně fungovat lépe než zařízení G 6.3 v aplikacích, kde je G 6.3 vhodný.

Mylná představa č. 2: “Stupeň vibrací se přímo rovná úrovni vibrací”

Realita: I když je to souvislé, číslo G představuje přípustnou excentricitu nevyváženosti, nikoli amplitudu vibrací. Skutečné vibrace závisí na mnoha faktorech kromě kvality vyvážení.

Mylná představa č. 3: “Jeden druh se hodí pro všechna zařízení v závodě”

Realita: Různé typy zařízení vyžadují různé stupně jakosti i v rámci stejného zařízení. Přesný mlýnek a drtič mají velmi odlišné požadavky na vyvážení.

Dokumentace a specifikace

Při specifikaci vyvažovacích prací by měla dokumentace jasně uvádět:

• Požadovaný stupeň vyvážení (např. “Vyvážit na G 6,3 dle ISO 21940-11”)
• Provozní rychlost pro výpočet tolerance
• Požadovaný počet korekčních rovin
• Metoda ověřování (vyvažovací stroj v dílně nebo měření vibrací v terénu)

---

← Zpět na hlavní index