ISO 1940-1: Anforderungen an die Auswuchtqualität für starre Rotoren • Tragbares Auswuchtgerät, Schwingungsanalysator „Balanset“ zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren ISO 1940-1: Anforderungen an die Auswuchtqualität für starre Rotoren • Tragbares Auswuchtgerät, Schwingungsanalysator „Balanset“ zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

ISO 1940-1: Mechanische Schwingungen – Anforderungen an die Auswuchtqualität von Rotoren im konstanten (starren) Zustand

Zusammenfassung

ISO 1940-1 ist eine der wichtigsten und am häufigsten zitierten Normen im Bereich des Rotorauswuchtens. Sie bietet eine systematische Methode zur Klassifizierung von Rotoren nach Typ, zur Bestimmung einer geeigneten Auswuchtqualität und zur Berechnung einer spezifischen Auswuchttoleranz. Kern der Norm ist das Konzept der Ausgewogene Qualitätsstufen (G-Klassen), die es Herstellern und Wartungspersonal ermöglicht, die Präzision einer Waage standardisiert festzulegen und zu überprüfen. Diese Norm gilt insbesondere für starre Rotoren– diejenigen, die sich bei ihrer Betriebsgeschwindigkeit nicht biegen oder verbiegen.

Hinweis: Diese Norm wurde offiziell durch ISO 21940-11 ersetzt, ihre Prinzipien und das G-Grade-System bleiben jedoch die grundlegende Basis für das Auswuchten starrer Rotoren weltweit.

Inhaltsverzeichnis (Konzeptionelle Struktur)

Die Norm ist so strukturiert, dass sie den Benutzer durch den Prozess der Bestimmung einer zulässigen Restunwucht führt:

  1. 1. Geltungsbereich und Anwendungsbereich:

    Dieser erste Abschnitt legt die Grenzen und den Zweck des Standards fest. Er besagt ausdrücklich, dass seine Regeln und Richtlinien gelten für Rotoren, die sich starr verhalten über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich. Dies ist die Grundannahme der gesamten Norm; sie bedeutet, dass der Rotor keine nennenswerte Biegung oder Verformung durch Unwuchtkräfte erfährt. Der Anwendungsbereich ist breit gefächert und soll ein breites Spektrum rotierender Maschinen in allen Branchen abdecken. Es wird jedoch auch klargestellt, dass es sich um eine Universalnorm handelt und für bestimmte Maschinentypen (z. B. Gasturbinen in der Luft- und Raumfahrt) andere, strengere Normen Vorrang haben können. Das Ziel ist die Bereitstellung einer systematischen Methode zur Festlegung von Unwuchttoleranzen, die für die Qualitätskontrolle bei Herstellung und Reparatur unerlässlich sind.

  2. 2. Ausgewogene Qualitätsstufen (G-Klassen):

    Dieser Abschnitt ist das Herzstück des Standards. Er führt das Konzept ein: Ausgewogene Qualitätsstufen (G-Klassen) als Möglichkeit, die Auswuchtanforderungen für verschiedene Maschinentypen zu klassifizieren. Der G-Grad ist definiert als das Produkt der spezifischen Unwucht (Exzentrizität, e) und die maximale Betriebswinkelgeschwindigkeit (Ω), wobei G = e × ΩDieser Wert stellt eine konstante Schwinggeschwindigkeit dar und bietet somit ein standardisiertes Qualitätsmaß. Die Norm enthält eine umfassende Tabelle mit einer Vielzahl von Rotortypen (z. B. Elektromotoren, Pumpenlaufräder, Lüfter, Gasturbinen, Kurbelwellen) und empfiehlt für jeden Rotortyp eine G-Klasse. Diese Klassen basieren auf jahrzehntelangen empirischen Daten und praktischer Erfahrung. Beispielsweise könnte für einen Standard-Industriemotor ein G6.3 empfohlen werden, während für eine Präzisionsschleifspindel ein viel strengerer G1.0 oder G0.4 erforderlich wäre. Ein niedrigerer G-Wert bedeutet immer eine engere, präzisere Unwuchttoleranz und damit eine geringere zulässige Restunwucht.

  3. 3. Berechnung der zulässigen Restunwucht:

    Dieser Abschnitt stellt die wesentliche mathematische Brücke von der theoretischen G-Klasse zu einer praktischen, messbaren Toleranz dar. Er beschreibt detailliert die Formel zur Berechnung der zulässigen spezifischen Unwucht (epro), was die zulässige Verschiebung des Schwerpunkts von der Rotationsachse darstellt. Die Formel leitet sich direkt aus der Definition des G-Grades ab:

    epro = G / Ω

    Für die praktische Anwendung mit gängigen technischen Einheiten gibt die Norm die Formel vor:

    epro [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [U/min]

    Sobald die zulässige spezifische Unwucht (epro) berechnet wird, wird es mit der Masse des Rotors multipliziert (M), um die insgesamt zulässige Restunwucht zu ermitteln (Upro) für den gesamten Rotor: Upro = epro × MDieser Endwert, ausgedrückt in Einheiten wie Grammmillimeter (g·mm), ist das Ziel, das der Bediener der Auswuchtmaschine erreichen muss. Der Rotor gilt als ausgewuchtet, sobald seine gemessene Restunwucht unter diesem berechneten Wert liegt.

  4. 4. Zuordnung der Restunwucht zu den Ausgleichsebenen:

    Dieser Abschnitt befasst sich mit dem kritischen Schritt der Verteilung der berechneten zulässigen Gesamtunwucht (Upro) in spezifische Toleranzen für jeden der beiden Korrekturebenen. Zur Korrektur beider statisch und Paarungleichgewicht. Die Norm bietet Formeln für diese Zuordnung, die von der Geometrie des Rotors abhängt. Bei einem einfachen, symmetrischen Rotor wird die Gesamtunwucht oft gleichmäßig zwischen den beiden Ebenen aufgeteilt. Für komplexere Geometrien, wie etwa fliegend gelagerte Rotoren oder Rotoren, bei denen der Schwerpunkt nicht mittig zwischen den Lagern liegt, bietet die Norm jedoch spezielle Formeln. Diese Formeln berücksichtigen die Abstände der Korrekturebenen und des Schwerpunkts von den Lagern und stellen so sicher, dass die Toleranz für jede Ebene richtig aufgeteilt wird. Dieser Schritt ist wichtig, da eine Auswuchtmaschine die Unwucht in jeder Ebene unabhängig misst; der Bediener benötigt daher für jede Ebene einen bestimmten Zielwert (z. B. „Die zulässige Unwucht in Ebene I beträgt 15 g·mm und in Ebene II 20 g·mm“).

  5. 5. Fehlerquellen beim Auswuchten:

    Dieser letzte Abschnitt dient als praktischer Leitfaden zu den realen Faktoren, die die Genauigkeit einer Auswuchtarbeit beeinträchtigen können, selbst wenn eine genaue Toleranz berechnet wurde. Er hebt hervor, dass eine perfekte Auswuchtung unmöglich ist und dass das Ziel darin besteht, die Restunwucht auf ein Niveau unterhalb der berechneten Toleranz zu reduzieren. Die Norm erörtert mehrere wichtige Fehlerquellen, die es zu beachten gilt, darunter: Fehler bei der Kalibrierung der Auswuchtmaschine selbst; geometrische Unvollkommenheiten der Zapfen oder Montageflächen des Rotors (Rundlauf); Fehler, die durch die zur Montage des Rotors auf der Maschine verwendeten Werkzeuge verursacht werden (z. B. eine unausgeglichene Welle); und Betriebseffekte, die beim Auswuchten bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht auftreten, wie Wärmeausdehnung oder aerodynamische Kräfte. Dieses Kapitel dient als wichtige Checkliste für die Qualitätskontrolle und erinnert den Anwender daran, den gesamten Auswuchtprozess zu betrachten und nicht nur das Endergebnis auf dem Display der Maschine.

Schlüsselkonzepte

  • Standardisierung: Das G-Grade-System bietet eine universelle Sprache für die Auswuchtqualität. Ein Kunde kann „Auswuchtung nach G6.3“ angeben, und jede Auswuchtwerkstatt der Welt weiß genau, welche Toleranz erforderlich ist.
  • Geschwindigkeitsabhängigkeit: Die Norm macht deutlich, dass die Unwuchttoleranz entscheidend von der Betriebsdrehzahl der Maschine abhängt. Ein schnellerer Rotor benötigt eine engere Auswuchtung (eine geringere zulässige Restunwucht), um das gleiche Vibrationsniveau zu erzeugen wie ein langsamerer Rotor.
  • Praktikabilität: Der Standard bietet einen bewährten, praktischen Rahmen, der auf jahrzehntelangen empirischen Daten basiert und dazu beiträgt, sowohl eine Unterwucht (die zu starken Vibrationen führt) als auch eine Überwucht (die unnötig teuer ist) zu vermeiden.

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Kategorien: GlossarISO-Normen

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