ISO 1940-1: Mechanické vibrace – Požadavky na kvalitu vyvážení rotorů v konstantním (tuhém) stavu

Shrnutí

Norma ISO 1940-1 je jednou z nejdůležitějších a nejčastěji citovaných norem v oblasti vyvažování rotorů. Poskytuje systematickou metodu pro klasifikaci rotorů podle typu, určení vhodné úrovně kvality vyvážení a výpočet specifické tolerance vyvážení. Jádrem normy je koncept Známky kvality rovnováhy (známky G), která umožňuje výrobcům a údržbářskému personálu specifikovat a ověřovat přesnost vyvažovacího úkolu standardizovaným způsobem. Tato norma se vztahuje konkrétně na pevné rotory—ty, které se při své provozní rychlosti neohýbají ani nelomí.

Poznámka: Tato norma byla formálně nahrazena normou ISO 21940-11, ale její principy a systém G-Grade zůstávají základním základem pro vyvažování tuhých rotorů po celém světě.

Obsah (koncepční struktura)

Norma je strukturována tak, aby uživatele provedla procesem stanovení přípustné zbytkové nevyváženosti:

1. 1. Rozsah a oblast působnosti:

   Tato úvodní část stanoví hranice a účel normy. Výslovně uvádí, že její pravidla a směrnice se vztahují na rotory, které se chovají tuhě v celém rozsahu provozních otáček. Toto je základní předpoklad celé normy; znamená to, že rotor nedochází k významnému ohýbání ani deformaci v důsledku sil nevyváženosti. Rozsah působnosti je široký a má zahrnovat širokou škálu rotačních strojů ve všech odvětvích. Zároveň však objasňuje, že se jedná o univerzální normu a pro určité specifické typy strojů (např. letecké plynové turbíny) mohou mít přednost jiné, přísnější normy. Stanovuje si cíl: poskytnout systematickou metodu pro specifikaci tolerancí vyvážení, které jsou nezbytné pro kontrolu kvality ve výrobě a opravách.

2. 2. Známky kvality rovnováhy (známky G):

   Tato část je jádrem standardu. Představuje koncept Známky kvality rovnováhy (známky G) jako způsob klasifikace požadavků na vyvážení pro různé typy strojů. Stupeň G je definován jako součin specifické nevyváženosti (excentricita, e) a maximální provozní úhlová rychlost (Ω), kde G = e × ΩTato hodnota představuje konstantní rychlost vibrací a poskytuje standardizované měřítko kvality. Norma poskytuje komplexní tabulku, která uvádí širokou škálu typů rotorů (např. elektromotory, oběžná kola čerpadel, ventilátory, plynové turbíny, klikové hřídele) a pro každý z nich přiřazuje doporučený stupeň G. Tyto stupně jsou založeny na desetiletích empirických dat a praktických zkušeností. Například pro standardní průmyslový motor by se mohla doporučit třída G6.3, zatímco přesné brousicí vřeteno by vyžadovalo mnohem přísnější třídu G1.0 nebo G0.4. Nižší číslo G vždy znamená přesnější a užší toleranci vyvážení, což znamená menší přípustnou zbytkovou nevyváženost.

3. 3. Výpočet přípustné zbytkové nevyváženosti:

   Tato část poskytuje základní matematický most od teoretické třídy G k praktické, měřitelné toleranci. Podrobně popisuje vzorec pro výpočet přípustné specifické nevyváženosti (e_za), což je přípustné posunutí těžiště od osy otáčení. Vzorec je odvozen přímo z definice stupně G:

   e_za = G / Ω

   Pro praktické použití s běžnými inženýrskými jednotkami norma uvádí vzorec:

   e_za [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [ot./min]

   Jakmile je dosažena přípustná specifická nevyváženost (e_za) se vypočítá, vynásobí se hmotností rotoru (M) k nalezení celkové přípustné zbytkové nevyváženosti (U_za) pro celý rotor: U_za = e_za × MTato konečná hodnota, vyjádřená v jednotkách jako gram-milimetry (g·mm), je cílem, kterého musí obsluha vyvažovacího stroje dosáhnout. Rotor se považuje za vyvážený, jakmile je jeho naměřená zbytková nevyváženost nižší než tato vypočítaná hodnota.

4. 4. Přiřazení zbytkové nevyváženosti korekčním rovinám:

   Tato část se zabývá kritickým krokem rozdělení vypočítané celkové přípustné nevyváženosti (U_za) do specifických tolerancí pro každou z těchto dvou korekční rovinyPro korekci obou je nutná dvourovinová rovnováha. statické a párová nerovnováhaNorma poskytuje vzorce pro toto rozdělení, které závisí na geometrii rotoru. U jednoduchého, symetrického rotoru je celková nevyváženost často rovnoměrně rozdělena mezi obě roviny. Pro složitější geometrie, jako jsou například letmé rotory nebo rotory s těžištěm, které není vystředěno mezi ložisky, však norma poskytuje specifické vzorce. Tyto vzorce zohledňují vzdálenosti korekčních rovin a těžiště od ložisek, čímž zajišťují správné rozdělení tolerance pro každou rovinu. Tento krok je zásadní, protože vyvažovací stroj měří nevyváženost v každé rovině nezávisle; obsluha proto potřebuje pro každou rovinu specifickou cílovou hodnotu (např. „Přípustná nevyváženost v rovině I je 15 g·mm a v rovině II je 20 g·mm“).

5. 5. Zdroje chyb při vyvažování:

   Tato závěrečná část slouží jako praktický průvodce faktory reálného světa, které mohou ohrozit přesnost vyvažování, a to i v případě, že byla vypočítána přesná tolerance. Zdůrazňuje, že dosažení dokonalého vyvážení je nemožné a že cílem je snížit zbytkovou nevyváženost na úroveň pod vypočítanou toleranci. Norma pojednává o několika klíčových zdrojích chyb, které je třeba řešit, včetně: chyb v kalibraci samotného vyvažovacího stroje; geometrických nedokonalostí čepů rotoru nebo montážních ploch (házení); chyb způsobených nástroji použitými k montáži rotoru na stroj (např. nevyvážený trn); a provozních vlivů, které se nevyskytují při nízkorychlostním vyvažování, jako je tepelná roztažnost nebo aerodynamické síly. Tato kapitola slouží jako klíčový kontrolní seznam pro kontrolu kvality a připomíná praktikovi, aby zvážil celý proces vyvažování, nejen konečné číslo na displeji stroje.

Klíčové koncepty

• Standardizace: Systém G-Grade poskytuje univerzální jazyk pro kvalitu vyvážení. Zákazník může specifikovat „vyvážení na G6.3“ a každá vyvažovací dílna na světě bude přesně vědět, jaká tolerance je požadována.
• Závislost na rychlosti: Norma jasně stanoví, že tolerance vyvážení je kriticky závislá na provozní rychlosti stroje. Rychlejší rotor vyžaduje těsnější vyvážení (menší přípustnou zbytkovou nevyváženost), aby se dosáhlo stejné úrovně vibrací jako pomalejší rotor.
• Praktičnost: Tato norma poskytuje osvědčený, praktický rámec založený na desetiletích empirických dat, který pomáhá předcházet jak nedostatečnému vyvážení (které vede k vysokým vibracím), tak i nadměrnému vyvážení (které je zbytečně nákladné).

← Zpět na hlavní index