Tasakaalu kvaliteediklass (G-klass): Määratlus, eesmärk ja kohaldamine
Mis on bilansi kvaliteediklass (G-klass)?
A Tasakaalu kvaliteediklass, mida tavaliselt nimetatakse “G-klassiks”, on standardiseeritud klassifikatsioon, mis on määratletud standardites ISO 1940-1 ja ISO 21940-11, mis määrab kindlaks rootori maksimaalse lubatud jääktasakaalustamatuse. Teisisõnu näitab G-klass, kui täpselt peab rootor olema tasakaalustatud. See ei mõõda otseselt vibratsiooni taset, vaid määratleb pigem ebatasakaalustamatuse tolerantsi, mis põhineb rootori massil ja maksimaalsel töökiirusel.
G-tähe järel olev number (nt G6.3, G2.5) vastab rootori massikeskme maksimaalsele vibratsioonikiirusele, mida väljendatakse millimeetrites sekundis (mm/s). Näiteks klass G6.3 tähendab, et rootori massikeskme vibratsioon ei tohi maksimaalsel töökiirusel ületada 6,3 mm/s, samas kui rangem klass G2.5 piirab seda kiirust 2,5 mm/s. Mida madalam on G-number, seda rangemad on tasakaalustusnõuded: väiksem tasakaalustamatuse tolerants ja suurem tasakaalustamise täpsus.
G-klassi süsteemi eesmärk
G-klassi süsteem töötati välja selleks, et kehtestada universaalne standard, mis määratleb, kui hästi peab rootor olema tasakaalustatud. Selliste ebamääraste väidete asemel nagu “rootor peab olema hästi tasakaalustatud”, saavad insenerid määrata täpse ja kontrollitava eesmärgi, näiteks “tasakaalustamine G6,3”. See standard annab tootjatele, teenindusinseneridele ja klientidele ühise keele, mis tagab, et seadmed vastavad nõutavatele töökindluse ja ohutuse standarditele. G-klassi süsteemi peamised eesmärgid on järgmised:
Tasakaalustamatusest tuleneva vibratsiooni piiramine vastuvõetava tasemeni. Tasakaalustamatus põhjustab tsentrifugaaljõude ja vibratsiooni, mis võib põhjustada müra, väsimusrikete ja õnnetuste tekkimist. Standardsete tasakaaluklasside kohaldamisega saab neid vibratsioone kontrollida ohututes piirides.
Laagrite dünaamiliste koormuste minimeerimine ja nende kasutusaja pikendamine. Pidev vibratsioon mõjub laagritele nagu haamer, kiirendades nende kulumist. Piirates tasakaalustamatust nõutava G-klassi abil, vähendatakse laagritele mõjuvat jõudu, pikendades nende kasutusiga.
Rootori ohutu töö tagamine maksimaalsel projekteeritud kiirusel. Mida suurem on pöörlemiskiirus, seda tugevam on isegi väikese tasakaalustamatuse mõju. Range tasakaaluklass tagab, et rootori töökiirusel ei teki hävitavaid vibratsioone. See on eriti oluline kiirete masinate (turbiinid, kompressorid jne) puhul, kus liigne tasakaalustamatus võib põhjustada rikkeid.
Selge, mõõdetava vastuvõtukriteeriumi esitamine. G-klassi standardi olemasolu võimaldab tootmise ja remondi ajal kontrollida, kas nõutav tasakaalustatuse tase on saavutatud. Kui pärast tasakaalustamist ei ületa tasakaalustatuse jääkväärtus antud G-klassi jaoks lubatud väärtust, loetakse rootor kontrolli läbinuks. Selline lähenemisviis muudab tasakaalustamise kunstist täpseks teaduseks, mille kriteeriumid on kontrollitavad.
Kuidas määratakse tasakaalu kvaliteedihinded?
ISO standardid sisaldavad soovitusi G-klasside valimiseks sadade tüüpiliste rootorite ja masinate jaoks. Standardtabelites (nt ISO 1940-1, mis on nüüdseks asendatud standardiga ISO 21940-11) on loetletud soovitatavad G-klassid erinevate seadmekategooriate jaoks. Konkreetse klassi valik sõltub mitmest tegurist:
Masina tüüp ja otstarve. Kiireturbiin või täppisspindel nõuab palju täpsemat tasakaalustamist (madalam G) kui aeglase kiirusega põllumajandusmehhanism. Projekteerijad kaaluvad, kui tundlik on antud masina tüüp vibratsioonile ja millised tagajärjed võivad olla tasakaalustamatusel.
Rootori mass ja mõõtmed. Kergemad rootorid on üldiselt tundlikumad tasakaalustamatuse suhtes ja neile võivad kehtida rangemad nõuded. Rootori mass mõjutab otseselt lubatud tasakaalustamatuse arvutamist - raskem rootor võib “taluda” mõnevõrra suuremat absoluutset tasakaalustamatust, ilma et see suurendaks vibratsiooni võrreldes kergema rootoriga.
Maksimaalne pöörlemiskiirus. See on üks võtmetegureid: mida suurem on kiirus, seda rangem peab olema tasakaal. Sama tasakaalustamatuse suuruse korral suurenevad jõud proportsionaalselt pöörlemiskiiruse ruuduga. Seetõttu valitakse kiirete rootorite jaoks madalam G-klass, et kompenseerida kiiruse mõju.
Tugistruktuur ja paigaldustingimused. Paindlikele (elastsetele) tugedele paigaldatud rootor nõuab tavaliselt hoolikamat tasakaalustamist kui jäigale alusele paigaldatud rootor, kuna paindlik süsteem summutab vibratsioone vähem tõhusalt. Näiteks võivad samale väntvõllile kehtida erinevad klassid (G16 vs. G40) sõltuvalt sellest, kas mootor on paigaldatud elastsetele vibratsioonisolaatoritele või jäigale.
Näiteid tavapäraste saldokvaliteedi klasside kohta
| G-klass | Max. Kiirus (mm/s) | Tüüpilised rakendused |
|---|---|---|
| G 40 | 40 mm/s | Autoveljed ja veljeveljed; aeglase pöörlemiskiirusega (madala pöörlemissagedusega) sisepõlemismootorite väntvõllid. |
| G 16 | 16 mm/s | Purustite ja põllumajandusmasinate osad; veovõllid (kardaanvõllid); mõõdukate nõuetega üldotstarbeliste masinate suured osad. |
| G 6.3 | 6,3 mm/s | Enamiku tööstusseadmete standardkvaliteet: elektrimootorite rootorid, pumba tiivikud, ventilaatorid, madala kiirusega turbokompressorid, üldised protsessimasinad. G6.3 on üks kõige sagedamini kasutatavatest klassidest. |
| G 2.5 | 2,5 mm/s | Kiir- ja täppisrootorid: gaasi- ja auruturbiinid, turbokompressorite rootorid, tööpinkide ajamid, täppispindlid ja kiirelektrimasinad. |
| G 1.0 | 1,0 mm/s | Väga täpne tasakaalustamine täppismehhanismide jaoks: lihvimismasinate ajamid, väikesed kiireid elektrimootoreid ja autoturbolaadureid. |
| G 0.4 | 0,4 mm/s | Kõrgeim tasakaalustamise täpsus erakordselt tundlike ja kiirete seadmete puhul: güroskoobid, täppisspindlid (nt täppistöötlus- või mikroelektroonikaseadmete jaoks), kõvakettad ja muud komponendid, mis nõuavad minimaalset vibratsiooni. |
Märkus: Kiiruse väärtus mm/s klassinimetuses vastab erieksentrilisuse ja nurkkiiruse korrutisele: G = eiga-ω. Seega näitab G-arv rootoriga töötamise ajal nihkunud massikeskme liikumise piirkiirust. Praktikas võib klassivalik erineda ühe astme võrra üles- või allapoole, sõltuvalt konkreetsetest nõuetest ja töötingimustest.
Lubatud jääktasakaalustamatuse arvutamine
Teades nõutavat G-klassi, saate arvutada maksimaalse lubatud jääktasakaalustamatuse - selle summa, mis võib pärast tasakaalustamist jääda, ilma et see ületaks ettenähtud klassi. ISO standardis on esitatud järgmine valem:
Uiga (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [RPM]
Kus:
- Uiga - lubatav jääktasakaalustamatus grammimillimeetrites (g-mm)
- G — tasakaalu kvaliteediklass (mm/s)
- m - rootori mass (kg)
- n - maksimaalne töökiirus (RPM)
Näide: 100 kg massiga rootori puhul, mis pöörleb maksimaalse kiirusega 3000 pööret minutis ja mis peab olema tasakaalustatud vastavalt klassile G6.3, on lubatud jääktasakaalustamatus järgmine:
Uiga = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm
See tähendab, et selle rootori puhul on lubatud ligikaudu 2005 g-mm suurune kogutõrge, ilma et see ületaks G6.3. Praktikas jaotatakse see jääkebalanss korrigeerimistasandite vahel. Kahe tasandi (dünaamilise) tasakaalustamise puhul on arvutatud Uiga jaguneb tasandite vahel võrdselt või proportsionaalselt rootori konfiguratsiooniga. Seega saab tasakaalustamistehnik konkreetne arvuline eesmärk, mida ta peab saavutama.
Praktiline tasakaalustamine ja seadmed
Nõutava tasakaaluklassi saavutamiseks kasutatakse praktikas spetsiaalseid seadmeid. Tootmistingimustes kasutatakse tavaliselt statsionaarseid tasakaalustusmasinaid, kus rootorit pööratakse ja korrigeeritakse, kuni jääktasakaalustamatus langeb valitud G-klassile vastava normi tasemeni.
Välitingimustes (nt kui juba paigaldatud ventilaator või pump vibreerib) võib siiski kasutada kaasaskantavaid tasakaalustamisvahendeid. Üks näide on näiteks Balanset-1A seade - kaasaskantav kahe kanaliga vibromeeter-tasakaalustaja. See võimaldab ühe- või kahetasandilist dünaamilist tasakaalustamist otse kohapeal (kohapeal, ilma rootori eemaldamiseta).
Joonis 1: Balanset-1A kaasaskantav vibromeeter-tasakaaluti, mis on ühendatud sülearvutiga. See kompaktne seade sisaldab elektroonilist mõõtemoodulit, kahte vibratsiooniandurit ja lasertakomeeter, mille juhtimine ja tasakaalustamatuse arvutamine toimub arvutitarkvara abil.
Joonis 1: Balanseti tarkvara tasakaalustustolerantsi arvutamise aken. Programm sisaldab sisseehitatud kalkulaatorit, mis arvutab automaatselt lubatud jääkebalansse vastavalt ISO 1940 standardile, mis põhineb rootori massile, töökiirusele ja valitud G-klassile.
Seade ühendatakse sülearvutiga, mõõdab andurite ja optilise tahhomeetri abil vibratsiooni ja tasakaalustamatuse faasi, misjärel arvutab tarkvara automaatselt välja vajalikud korrigeerimiskaalud. Balanset-1A funktsioonide hulka kuulub lubatud tasakaalustamatuse automaatne arvutamine vastavalt standardile ISO 1940 (G-klassid) - seade määrab ise, millisele tasemele tuleb vibratsiooni vähendada, et saavutada näiteks klass G6,3 või G2,5.
Kaasaegsed tasakaalustamisvahendid, nagu Balanset-1A, muudavad nõutava tasakaaluklassi saavutamise kiiremaks ja usaldusväärsemaks. Kasutades standardset G-klassi terminoloogiat ja sisseehitatud tolerantsarvutusi, teavad insenerid ja tehnikud täpselt, milline on eduka tasakaalustamise kriteerium. Seega on tasakaalustamise kvaliteedi standardiseerimine G-klasside abil võimaldanud luua ühise keele selle kirjeldamiseks, kui “sujuvalt” peaks konkreetne rootor töötama ja kuidas saavutada see vibratsiooni usaldusväärsuse tase, kasutades meetodeid, mis on arusaadavad ja kontrollitavad kogu maailmas.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 