ISO 1940-1: Μηχανικοί κραδασμοί – Απαιτήσεις ποιότητας ισορροπίας για ρότορες σε σταθερή (άκαμπτη) κατάσταση

Περίληψη

Το ISO 1940-1 είναι ένα από τα πιο σημαντικά και συχνά αναφερόμενα πρότυπα στον τομέα της εξισορρόπησης ρότορων. Παρέχει μια συστηματική μέθοδο για την ταξινόμηση των ρότορων ανά τύπο, τον προσδιορισμό ενός κατάλληλου επιπέδου ποιότητας εξισορρόπησης και τον υπολογισμό μιας συγκεκριμένης ανοχής εξισορρόπησης. Ο πυρήνας του προτύπου είναι η έννοια της Βαθμοί Ποιότητας Ισορροπίας (Βαθμοί G), το οποίο επιτρέπει στους κατασκευαστές και το προσωπικό συντήρησης να καθορίζουν και να επαληθεύουν την ακρίβεια μιας εργασίας ζυγοστάθμισης με τυποποιημένο τρόπο. Αυτό το πρότυπο ισχύει ειδικά για άκαμπτοι ρότορες—αυτά που δεν κάμπτονται ή δεν λυγίζουν με την ταχύτητα λειτουργίας τους.

Σημείωση: Αυτό το πρότυπο έχει αντικατασταθεί επίσημα από το ISO 21940-11, αλλά οι αρχές του και το σύστημα G-Grade παραμένουν η θεμελιώδης βάση για την εξισορρόπηση άκαμπτων ρότορων παγκοσμίως.

Πίνακας Περιεχομένων (Εννοιολογική Δομή)

Το πρότυπο έχει δομηθεί έτσι ώστε να καθοδηγεί τον χρήστη στη διαδικασία προσδιορισμού μιας επιτρεπόμενης υπολειμματικής ανισορροπίας:

1. 1. Πεδίο εφαρμογής και εφαρμογή:

   Αυτή η αρχική ενότητα καθορίζει τα όρια και τον σκοπό του προτύπου. Αναφέρει ρητά ότι οι κανόνες και οι κατευθυντήριες γραμμές του ισχύουν για ρότορες που συμπεριφέρονται άκαμπτα σε όλο το εύρος ταχύτητας λειτουργίας τους. Αυτή είναι η θεμελιώδης υπόθεση ολόκληρου του προτύπου. Αυτό σημαίνει ότι ο ρότορας δεν υφίσταται σημαντική κάμψη ή παραμόρφωση λόγω δυνάμεων ανισορροπίας. Το πεδίο εφαρμογής είναι ευρύ, και προορίζεται να καλύψει μια μεγάλη ποικιλία περιστρεφόμενων μηχανημάτων σε όλους τους κλάδους. Ωστόσο, διευκρινίζει επίσης ότι πρόκειται για ένα πρότυπο γενικής χρήσης και για ορισμένους συγκεκριμένους τύπους μηχανημάτων (π.χ., αεριοστρόβιλοι αεροδιαστημικής), ενδέχεται να υπερισχύουν άλλα, αυστηρότερα πρότυπα. Θέτει τον στόχο: να παρέχει μια συστηματική μέθοδο για τον καθορισμό των ανοχών ισορροπίας, οι οποίες είναι απαραίτητες για τον ποιοτικό έλεγχο στην κατασκευή και την επισκευή.

2. 2. Βαθμοί Ποιότητας Ισορροπίας (Βαθμοί G):

   Αυτή η ενότητα αποτελεί την καρδιά του προτύπου. Εισάγει την έννοια του Βαθμοί Ποιότητας Ισορροπίας (Βαθμοί G) ως τρόπος ταξινόμησης των απαιτήσεων ισορροπίας για διαφορετικούς τύπους μηχανημάτων. Η κατηγορία G ορίζεται ως το γινόμενο της συγκεκριμένης ανισορροπίας (εκκεντρότητα, e) και η μέγιστη γωνιακή ταχύτητα λειτουργίας (Ω), όπου G = e × ΩΑυτή η τιμή αντιπροσωπεύει μια σταθερή ταχύτητα δόνησης, παρέχοντας ένα τυποποιημένο μέτρο ποιότητας. Το πρότυπο παρέχει έναν ολοκληρωμένο πίνακα που παραθέτει μια μεγάλη ποικιλία τύπων ρότορα (π.χ., ηλεκτροκινητήρες, πτερωτές αντλιών, ανεμιστήρες, αεριοστρόβιλοι, στροφαλοφόροι άξονες) και αποδίδει μια συνιστώμενη κατηγορία G για κάθε μία. Αυτές οι κατηγορίες βασίζονται σε δεκαετίες εμπειρικών δεδομένων και πρακτικής εμπειρίας. Για παράδειγμα, ένα G6.3 μπορεί να συνιστάται για έναν τυπικό βιομηχανικό κινητήρα, ενώ ένας άξονας ακριβείας λείανσης θα απαιτούσε ένα πολύ αυστηρότερο G1.0 ή G0.4. Ένας χαμηλότερος αριθμός G υποδηλώνει πάντα μια αυστηρότερη, πιο ακριβή ανοχή ισορροπίας, που σημαίνει λιγότερη επιτρεπόμενη υπολειμματική ανισορροπία.

3. 3. Υπολογισμός Επιτρεπόμενης Υπολειμματικής Ανισορροπίας:

   Αυτή η ενότητα παρέχει την απαραίτητη μαθηματική γέφυρα από τον θεωρητικό βαθμό G σε μια πρακτική, μετρήσιμη ανοχή. Περιγράφει λεπτομερώς τον τύπο για τον υπολογισμό της επιτρεπόμενης ειδικής ανισορροπίας (e_ανά), η οποία είναι η επιτρεπόμενη μετατόπιση του κέντρου βάρους από τον άξονα περιστροφής. Ο τύπος προκύπτει απευθείας από τον ορισμό του βαθμού G:

   e_ανά = G / Ω

   Για πρακτική χρήση με κοινές μηχανολογικές μονάδες, το πρότυπο παρέχει τον τύπο:

   e_ανά [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [RPM]

   Μόλις επιτευχθεί η επιτρεπόμενη ειδική ανισορροπία (e_ανά) υπολογίζεται, πολλαπλασιάζεται με τη μάζα του ρότορα (M) για να βρείτε τη συνολική επιτρεπόμενη υπολειμματική ανισορροπία (U_ανά) για ολόκληρο τον ρότορα: U_ανά = ε_ανά × ΜΑυτή η τελική τιμή, εκφρασμένη σε μονάδες όπως γραμμάρια-χιλιοστά (g·mm), είναι ο στόχος που πρέπει να επιτύχει ο χειριστής της μηχανής εξισορρόπησης. Ο ρότορας θεωρείται ισορροπημένος όταν η μετρούμενη υπολειμματική ανισορροπία του είναι κάτω από αυτήν την υπολογισμένη τιμή.

4. 4. Κατανομή Υπολειμματικής Ανισορροπίας σε Επίπεδα Διόρθωσης:

   Αυτή η ενότητα εξετάζει το κρίσιμο βήμα της κατανομής της υπολογισμένης συνολικής επιτρεπόμενης ανισορροπίας (U_ανά) σε συγκεκριμένες ανοχές για καθένα από τα δύο επίπεδα διόρθωσηςΑπαιτείται ισορροπία δύο επιπέδων για τη διόρθωση και των δύο static και ανισορροπία ζευγαριούΤο πρότυπο παρέχει τύπους για αυτήν την κατανομή, η οποία εξαρτάται από τη γεωμετρία του ρότορα. Για έναν απλό, συμμετρικό ρότορα, η συνολική ανισορροπία συχνά κατανέμεται εξίσου μεταξύ των δύο επιπέδων. Ωστόσο, για πιο σύνθετες γεωμετρίες, όπως ρότορες με προεξοχή ή ρότορες με κέντρο βάρους που δεν είναι κεντραρισμένο μεταξύ των ρουλεμάν, το πρότυπο παρέχει συγκεκριμένους τύπους. Αυτοί οι τύποι λαμβάνουν υπόψη τις αποστάσεις των επιπέδων διόρθωσης και το κέντρο βάρους από τα ρουλεμάν, διασφαλίζοντας ότι η ανοχή για κάθε επίπεδο κατανέμεται σωστά. Αυτό το βήμα είναι ζωτικής σημασίας επειδή μια μηχανή ζυγοστάθμισης μετρά την ανισορροπία σε κάθε επίπεδο ανεξάρτητα. Επομένως, ο χειριστής χρειάζεται μια συγκεκριμένη τιμή-στόχο για κάθε επίπεδο (π.χ., "Η επιτρεπόμενη ανισορροπία στο Επίπεδο Ι είναι 15 g·mm και στο Επίπεδο II είναι 20 g·mm").

5. 5. Πηγές σφαλμάτων στην εξισορρόπηση:

   Αυτή η τελευταία ενότητα χρησιμεύει ως πρακτικός οδηγός για τους πραγματικούς παράγοντες που μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την ακρίβεια μιας εργασίας εξισορρόπησης, ακόμη και όταν έχει υπολογιστεί μια ακριβής ανοχή. Υπογραμμίζει ότι η επίτευξη τέλειας ισορροπίας είναι αδύνατη και ότι ο στόχος είναι η μείωση της υπολειπόμενης ανισορροπίας σε επίπεδο κάτω από την υπολογισμένη ανοχή. Το πρότυπο συζητά διάφορες βασικές πηγές σφάλματος που πρέπει να αντιμετωπιστούν, όπως: σφάλματα στη βαθμονόμηση της ίδιας της μηχανής εξισορρόπησης, γεωμετρικές ατέλειες των στροφέων ή των επιφανειών στήριξης του ρότορα (εκκεντρότητα), σφάλματα που εισάγονται από τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση του ρότορα στη μηχανή (π.χ., ένας μη ισορροπημένος άξονας) και λειτουργικές επιδράσεις που δεν υπάρχουν κατά την εξισορρόπηση χαμηλής ταχύτητας, όπως η θερμική διαστολή ή οι αεροδυναμικές δυνάμεις. Αυτό το κεφάλαιο χρησιμεύει ως μια κρίσιμη λίστα ελέγχου για τον ποιοτικό έλεγχο, υπενθυμίζοντας στον επαγγελματία να λάβει υπόψη ολόκληρη τη διαδικασία εξισορρόπησης, όχι μόνο τον τελικό αριθμό στην οθόνη της μηχανής.

Βασικές Έννοιες

• Τυποποίηση: Το σύστημα G-Grade παρέχει μια καθολική γλώσσα για την ποιότητα ισορροπίας. Ένας πελάτης μπορεί να καθορίσει «ισορροπία σε G6.3» και οποιοδήποτε συνεργείο ζυγοστάθμισης στον κόσμο θα γνωρίζει ακριβώς ποια ανοχή απαιτείται.
• Εξάρτηση από την ταχύτητα: Το πρότυπο καθιστά σαφές ότι η ανοχή ισορροπίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ταχύτητα λειτουργίας του μηχανήματος. Ένας ταχύτερος ρότορας απαιτεί πιο σφιχτή ισορροπία (μικρότερη επιτρεπόμενη υπολειπόμενη ανισορροπία) για να παράγει το ίδιο επίπεδο κραδασμών με έναν πιο αργό ρότορα.
• Πρακτικότητα: Το πρότυπο παρέχει ένα αποδεδειγμένο, πρακτικό πλαίσιο βασισμένο σε δεκαετίες εμπειρικών δεδομένων, συμβάλλοντας στην αποφυγή τόσο της υπο-εξισορρόπησης (η οποία οδηγεί σε υψηλούς κραδασμούς) όσο και της υπερ-εξισορρόπησης (η οποία είναι άσκοπα δαπανηρή).

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο