ISO 1940-1: Mekanisk vibration – Krav til balancekvalitet for rotorer i konstant (stiv) tilstand

Oversigt

ISO 1940-1 er en af de vigtigste og hyppigst refererede standarder inden for rotorbalancering. Den giver en systematisk metode til klassificering af rotorer efter type, bestemmelse af et passende balanceringskvalitetsniveau og beregning af en specifik balanceringstolerance. Kernen i standarden er konceptet om Balancerede kvalitetsgrader (G-grader), som gør det muligt for producenter og vedligeholdelsespersonale at specificere og verificere præcisionen af et afbalanceringsjob på en standardiseret måde. Denne standard gælder specifikt for stive rotorer—dem, der ikke bøjer eller bøjer ved deres driftshastighed.

Bemærk: Denne standard er formelt blevet erstattet af ISO 21940-11, men dens principper og G-grade-system er fortsat det grundlæggende grundlag for afbalancering af stive rotorer på verdensplan.

Indholdsfortegnelse (konceptuel struktur)

Standarden er struktureret til at guide brugeren gennem processen med at bestemme en tilladt restubalance:

1. 1. Anvendelsesområde og anvendelsesområde:

   Dette indledende afsnit fastlægger standardens grænser og formål. Det anføres eksplicit, at dens regler og retningslinjer gælder for rotorer, der opfører sig stift i hele deres driftshastighedsområde. Dette er den grundlæggende antagelse for hele standarden; det betyder, at rotoren ikke oplever betydelig bøjning eller deformation på grund af ubalancekræfter. Omfanget er bredt og har til formål at dække en bred vifte af roterende maskiner på tværs af alle brancher. Det præciserer dog også, at dette er en generel standard, og for visse specifikke maskintyper (f.eks. gasturbiner til luftfart) kan andre, strengere standarder have forrang. Den sætter målet: at tilvejebringe en systematisk metode til at specificere balancetolerancer, som er afgørende for kvalitetskontrol i fremstilling og reparation.

2. 2. Balancerede kvalitetsgrader (G-grader):

   Dette afsnit er standardens hjerte. Det introducerer konceptet med Balancerede kvalitetsgrader (G-grader) som en måde at klassificere balancekravene for forskellige typer maskiner. G-graden er defineret som produktet af den specifikke ubalance (excentricitet, e) og den maksimale driftsvinkelhastighed (Ω), hvor G = e × ΩDenne værdi repræsenterer en konstant vibrationshastighed, hvilket giver et standardiseret mål for kvalitet. Standarden indeholder en omfattende tabel, der viser en bred vifte af rotortyper (f.eks. elmotorer, pumpehjul, ventilatorer, gasturbiner, krumtapaksler) og tildeler en anbefalet G-grad for hver. Disse grader er baseret på årtiers empiriske data og praktisk erfaring. For eksempel kan en G6.3 anbefales til en standard industrimotor, mens en præcisionsslibespindel ville kræve en meget strengere G1.0 eller G0.4. Et lavere G-tal betyder altid en strammere og mere præcis balancetolerance, hvilket betyder mindre tilladt restubalance.

3. 3. Beregning af tilladt restubalance:

   Dette afsnit giver den essentielle matematiske bro fra den teoretiske G-klasse til en praktisk, målbar tolerance. Det beskriver formlen til beregning af den tilladte specifikke ubalance (e_om), som er den tilladte forskydning af tyngdepunktet fra rotationsaksen. Formlen er afledt direkte af definitionen af G-kvaliteten:

   e_om = G / Ω

   Til praktisk brug med almindelige tekniske enheder indeholder standarden formlen:

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

   Når den tilladte specifikke ubalance (e_om) beregnes, ganges den med rotorens masse (M) for at finde den samlede tilladte restubalance (U_om) for hele rotoren: U_om = e_om × MDenne endelige værdi, udtrykt i enheder som gram-millimeter (g·mm), er det mål, som operatøren af afbalanceringsmaskinen skal opnå. Rotoren betragtes som afbalanceret, når dens målte restubalance er under denne beregnede værdi.

4. 4. Allokering af resterende ubalance til korrektionsplaner:

   Dette afsnit omhandler det kritiske trin med at fordele den beregnede samlede tilladte ubalance (U_om) i specifikke tolerancer for hver af de to korrektionsplanerEn toplansbalance er nødvendig for at korrigere for begge statisk og par ubalanceStandarden indeholder formler for denne fordeling, som afhænger af rotorens geometri. For en simpel, symmetrisk rotor deles den samlede ubalance ofte ligeligt mellem de to planer. For mere komplekse geometrier, såsom overhængende rotorer eller rotorer med tyngdepunktet ikke centreret mellem lejerne, indeholder standarden dog specifikke formler. Disse formler tager højde for afstandene mellem korrektionsplanerne og tyngdepunktet fra lejerne og sikrer, at tolerancen for hvert plan fordeles korrekt. Dette trin er afgørende, fordi en afbalanceringsmaskine måler ubalancen i hvert plan uafhængigt; derfor har operatøren brug for en specifik målværdi for hvert plan (f.eks. "Tilladt ubalance i plan I er 15 g·mm og i plan II er 20 g·mm").

5. 5. Kilder til fejl i afbalancering:

   Dette sidste afsnit tjener som en praktisk vejledning til de faktorer i den virkelige verden, der kan kompromittere nøjagtigheden af et afbalanceringsjob, selv når en præcis tolerance er beregnet. Det fremhæver, at det er umuligt at opnå en perfekt afbalancering, og at målet er at reducere den resterende ubalance til et niveau under den beregnede tolerance. Standarden diskuterer flere vigtige fejlkilder, der skal håndteres, herunder: fejl i kalibreringen af selve afbalanceringsmaskinen; geometriske ufuldkommenheder i rotorens akseltapp eller monteringsflader (kast); fejl introduceret af det værktøj, der bruges til at montere rotoren på maskinen (f.eks. en ubalanceret spindel); og driftsmæssige effekter, der ikke er til stede under afbalancering ved lav hastighed, såsom termisk udvidelse eller aerodynamiske kræfter. Dette kapitel tjener som en afgørende tjekliste for kvalitetskontrol, der minder den udøvende medarbejder om at overveje hele afbalanceringsprocessen, ikke kun det endelige tal på maskinens display.

Nøglebegreber

• Standardisering: G-Grade-systemet tilbyder et universelt sprog for balancekvalitet. En kunde kan specificere "balance til G6.3", og ethvert balanceringsværksted i verden vil vide præcis, hvilken tolerance der kræves.
• Hastighedsafhængighed: Standarden gør det klart, at balancetolerancen er kritisk afhængig af maskinens driftshastighed. En hurtigere rotor kræver en strammere balance (en mindre tilladt restubalance) for at producere det samme vibrationsniveau som en langsommere rotor.
• Praktisk anvendelighed: Standarden giver en gennemprøvet, praktisk ramme baseret på årtiers empiriske data, der hjælper med at undgå både underbalancering (som fører til høje vibrationer) og overbalancering (som er unødvendigt dyrt).

← Tilbage til hovedindekset