ISO 1940-1: الزامات کیفیت بالانس برای روتورهای صلب

گزارش تحلیلی: تحلیل عمیق استاندارد ISO 1940-1 “الزامات کیفیت بالانس روتورهای صلب” و ادغام سیستم‌های اندازه‌گیری Balanset-1A در تشخیص ارتعاش

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

کیت کامل تشخیص ارتعاش و بالانس از Vibromera، شامل چهار سنسور ارتعاش با کابل، یک ماژول رابط سیگنال، تاکومتر لیزری با پایه مغناطیسی، ترازوی دیجیتال، کابل USB و یک کیف حمل. این سیستم برای بالانس روتور میدانی و نظارت بر وضعیت تجهیزات صنعتی طراحی شده است.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Introduction

در مهندسی مدرن و تولید صنعتی، بالانس دینامیکی تجهیزات دوار یک فرآیند اساسی است که قابلیت اطمینان، عمر مفید و عملکرد ایمن ماشین‌آلات را تضمین می‌کند. عدم بالانس جرم‌های دوار رایج‌ترین منبع ارتعاش مضر است که منجر به سایش سریع مجموعه‌های یاتاقان، شکست خستگی فونداسیون‌ها و محفظه‌ها و افزایش سر و صدا می‌شود. در مقیاس جهانی، استانداردسازی الزامات بالانس نقش کلیدی در یکپارچه‌سازی فرآیندهای تولید و معیارهای پذیرش تجهیزات ایفا می‌کند.

سند اصلی تنظیم این الزامات برای دهه‌ها، استاندارد بین‌المللی ISO 1940-1 بوده است. اگرچه در سال‌های اخیر، صنعت به تدریج به سری جدیدتر ISO 21940 روی آورده است، اصول، مدل‌های فیزیکی و روش‌شناسی موجود در ISO 1940-1 همچنان پایه و اساس عملکرد مهندسی در بالانسینگ است. درک منطق داخلی این استاندارد نه تنها برای طراحان روتور، بلکه برای متخصصان تعمیر و نگهداری که از ابزارهای بالانسینگ قابل حمل مدرن مانند Balanset-1A استفاده می‌کنند نیز ضروری است.

هدف این گزارش ارائه تحلیلی جامع و دقیق از هر فصل از استاندارد ISO 1940-1، کشف معنای فیزیکی فرمول‌ها و تلرانس‌های آن و نشان دادن چگونگی خودکارسازی اعمال الزامات استاندارد توسط سیستم‌های سخت‌افزاری-نرم‌افزاری مدرن (با استفاده از Balanset-1A به عنوان مثال) است که خطای انسانی را کاهش داده و دقت رویه‌های بالانس را بهبود می‌بخشد.

فصل 1. دامنه و مفاهیم اساسی

فصل اول استاندارد، دامنه کاربرد آن را تعریف می‌کند و تمایز بسیار مهمی را بین انواع روتورها معرفی می‌کند. استاندارد ISO 1940-1 فقط برای روتورهایی در حالت ثابت (صلب) اعمال می‌شود. این تعریف سنگ بنای کل روش‌شناسی است، زیرا رفتار روتورهای صلب و انعطاف‌پذیر اساساً متفاوت است.

پدیدارشناسی روتور صلب

یک روتور در صورتی صلب طبقه‌بندی می‌شود که تغییر شکل‌های الاستیک آن تحت نیروهای گریز از مرکز در کل محدوده سرعت‌های عملیاتی در مقایسه با تلرانس‌های عدم تعادل مشخص شده، بسیار ناچیز باشد. در عمل، این بدان معناست که توزیع جرم روتور با تغییر سرعت از صفر تا حداکثر سرعت عملیاتی، تغییر قابل توجهی نمی‌کند.

یک نتیجه مهم از این تعریف، تغییرناپذیری بالانس است: روتوری که در سرعت پایین (مثلاً روی یک دستگاه بالانس در یک کارگاه) بالانس شده است، در سرعت عملیاتی خود در حالت سرویس، بالانس باقی می‌ماند. این امر امکان انجام بالانس در سرعت‌های بسیار پایین‌تر از سرعت عملیاتی را فراهم می‌کند که این امر فرآیند را ساده کرده و هزینه آن را کاهش می‌دهد.

اگر یک روتور در ناحیه فوق بحرانی (در سرعت‌های بالاتر از اولین سرعت بحرانی خمش) یا نزدیک به رزونانس کار کند، در معرض انحرافات قابل توجهی قرار می‌گیرد. در این حالت، توزیع جرم مؤثر به سرعت بستگی دارد و بالانس انجام شده در یک سرعت ممکن است در سرعت دیگر بی‌اثر یا حتی مضر باشد. چنین روتورهایی انعطاف‌پذیر نامیده می‌شوند و الزامات مربوط به آنها در استاندارد دیگری - ISO 11342 - آمده است. ISO 1940-1 عمداً روتورهای انعطاف‌پذیر را مستثنی می‌کند و فقط بر روتورهای صلب تمرکز دارد.

استثنائات و محدودیت‌ها

این استاندارد همچنین به وضوح مشخص می‌کند که چه مواردی خارج از محدوده آن است:

روتورهایی با هندسه متغیر (برای مثال، شفت‌های مفصلی، پره‌های هلیکوپتر).
پدیده‌های رزونانس در سیستم روتور-تکیه‌گاه-فونداسیون، در صورتی که بر طبقه‌بندی روتور به عنوان صلب تأثیر نگذارند.
نیروهای آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی که می‌توانند باعث ارتعاش شوند، مستقیماً به توزیع جرم مربوط نمی‌شوند.

بنابراین، ISO 1940-1 بر نیروهای اینرسی ناشی از عدم تطابق بین محور جرم و محور چرخش تمرکز دارد.

فصل 2. مراجع هنجاری

برای اطمینان از تفسیر بدون ابهام الزامات، استاندارد ISO 1940-1 به تعدادی از استانداردهای مرتبط اشاره می‌کند. استاندارد کلیدی، استاندارد ISO 1925 با عنوان “ارتعاش مکانیکی - بالانسینگ - واژگان” است. این سند نقش یک فرهنگ لغت را ایفا می‌کند که معانی زبان فنی را تثبیت می‌کند. بدون درک مشترک از اصطلاحاتی مانند “محور اینرسی اصلی” یا “نابالانسی کوپل”، ارتباط مؤثر بین خریدار تجهیزات و ارائه‌دهنده خدمات بالانسینگ غیرممکن است.

مرجع مهم دیگر، استاندارد ISO 21940-2 (که قبلاً ISO 1940-2 نام داشت) است که به خطاهای بالانس می‌پردازد. این استاندارد، خطاهای روش‌شناختی و ابزاری ناشی از اندازه‌گیری عدم بالانس را تجزیه و تحلیل می‌کند و نحوه در نظر گرفتن آنها را هنگام تأیید رعایت تلرانس‌ها نشان می‌دهد.

فصل ۳. اصطلاحات و تعاریف

درک اصطلاحات، شرط لازم برای تحلیل عمیق استاندارد است. این فصل تعاریف فیزیکی دقیقی را ارائه می‌دهد که منطق محاسبات بعدی بر اساس آنها بنا شده است.

۳.۱ متعادل‌سازی

بالانس کردن فرآیند بهبود توزیع جرم یک روتور است به طوری که روتور بدون ایجاد نیروهای گریز از مرکز نامتعادل که از حد مجاز تجاوز می‌کنند، در یاتاقان‌های خود بچرخد. این یک روش تکراری است که شامل اندازه‌گیری حالت اولیه، محاسبه اقدامات اصلاحی و تأیید نتیجه می‌شود.

۳.۲ عدم تعادل

نابالانسی حالت فیزیکی روتور است که در آن محور اصلی مرکزی اینرسی آن با محور چرخش منطبق نیست. این امر منجر به نیروها و گشتاورهای گریز از مرکز می‌شود که باعث ارتعاش در تکیه‌گاه‌ها می‌شوند. در شکل برداری، نابالانسی U به عنوان حاصلضرب جرم نابالانس m و فاصله شعاعی آن r از محور چرخش (خروج از مرکز) تعریف می‌شود:

U = m · r

واحد SI کیلوگرم-متر (kg·m) است، اما در عمل تعادل، واحد مناسب‌تر گرم-میلی‌متر (g·mm) است.

۳.۳ عدم تعادل خاص

عدم تعادل ویژه یک مفهوم بسیار مهم برای مقایسه کیفیت تعادل روتورها با جرم‌های مختلف است. این مفهوم به صورت نسبت بردار عدم تعادل اصلی U به جرم کل روتور M تعریف می‌شود:

e = U / M

این کمیت دارای بُعد طول است (معمولاً بر حسب میکرومتر، µm یا g·mm/kg بیان می‌شود) و از نظر فیزیکی نشان‌دهنده‌ی خروج از مرکز جرم روتور نسبت به محور چرخش است. عدم تعادل خاص، مبنای طبقه‌بندی روتورها به درجات کیفی تعادل است.

۳.۴ انواع عدم تعادل

این استاندارد انواع مختلفی از عدم تعادل را تشخیص می‌دهد که هر کدام نیاز به استراتژی اصلاحی خاص خود دارند:

عدم تعادل استاتیکی. محور اصلی اینرسی موازی با محور چرخش است اما نسبت به آن جابجا شده است. این جابجایی را می‌توان با یک وزنه در یک صفحه (از مرکز جرم) اصلاح کرد. این مورد برای روتورهای باریک و دیسک مانند معمول است.
عدم تعادل زوجین. محور اصلی اینرسی از مرکز جرم عبور می‌کند اما نسبت به محور چرخش کج است. بردار عدم تعادل حاصل صفر است، اما یک جفت (یک جفت نیرو) تمایل به "کج کردن" روتور دارد. این مشکل فقط می‌تواند توسط دو وزنه در صفحات مختلف که یک جفت جبران‌کننده ایجاد می‌کنند، برطرف شود.
عدم تعادل دینامیکی. عمومی‌ترین حالت، ترکیبی از عدم تعادل استاتیکی و کوپل را نشان می‌دهد. محور اصلی اینرسی نه موازی با محور چرخش است و نه آن را قطع می‌کند. اصلاح نیاز به بالانس حداقل در دو صفحه دارد.

فصل ۴. جنبه‌های مرتبط با ایجاد تعادل

این فصل به تشریح نمایش هندسی و برداری عدم تعادل می‌پردازد و قوانینی را برای انتخاب صفحات اندازه‌گیری و تصحیح تعیین می‌کند.

۴.۱ نمایش برداری

هرگونه عدم تعادل یک روتور صلب را می‌توان از نظر ریاضی به دو بردار واقع در دو صفحه دلخواه عمود بر محور چرخش کاهش داد. این توجیه نظری برای بالانس دو صفحه‌ای است. دستگاه Balanset-1A دقیقاً از همین رویکرد استفاده می‌کند و یک دستگاه معادلات برداری را برای محاسبه وزن‌های اصلاحی در صفحات ۱ و ۲ حل می‌کند.

۴.۲ صفحات مرجع و صفحات تصحیح

این استاندارد تمایز مهمی بین صفحاتی که در آنها تلرانس‌ها مشخص شده‌اند و صفحاتی که در آنها اصلاح انجام می‌شود، قائل می‌شود.

سطوح تحمل. اینها معمولاً صفحات یاتاقان (A و B) هستند. در اینجا بارهای ارتعاشی و دینامیکی برای قابلیت اطمینان ماشین بسیار حیاتی هستند. عدم تعادل مجاز U_{به ازای هر} معمولاً نسبت به این صفحات مشخص می‌شود.

هواپیماهای اصلاحی. اینها مکان‌های فیزیکی قابل دسترسی روی روتور هستند که می‌توان مواد را به آنها اضافه یا حذف کرد (با سوراخ کردن، اتصال وزنه و غیره). آنها ممکن است با صفحات یاتاقان منطبق نباشند.

وظیفه مهندس (یا نرم‌افزار بالانس) تبدیل عدم تعادل مجاز از صفحات یاتاقان به تلرانس‌های معادل در صفحات اصلاح، با در نظر گرفتن هندسه روتور است. خطاها در این مرحله می‌تواند منجر به روتوری شود که رسماً در صفحات اصلاح بالانس شده است، اما بارهای غیرقابل قبولی را روی یاتاقان‌ها ایجاد می‌کند.

۴.۳ روتورهایی که به یک یا دو صفحه اصلاح نیاز دارند

این استاندارد توصیه‌هایی در مورد تعداد صفحات مورد نیاز برای متعادل‌سازی ارائه می‌دهد:

یک هواپیما. برای روتورهای کوتاه که طول آنها بسیار کوچکتر از قطر است (L/D < 0.5) و با انحراف محوری ناچیز کافی است. در این حالت می‌توان از عدم تعادل کوپل صرف نظر کرد. مثال‌ها: پولی‌ها، چرخ‌دنده‌های باریک، چرخ‌دنده‌های فن.
دو هواپیما. برای روتورهای کشیده که عدم تعادل کوپل می‌تواند قابل توجه باشد، ضروری است. مثال‌ها: آرمیچر موتور، غلتک‌های ماشین کاغذ، شفت‌های کاردان.

فصل 5. ملاحظات تشابه

فصل ۵ منطق فیزیکی پشت درجه‌بندی‌های کیفیت G balance را توضیح می‌دهد. چرا محدودیت‌های عدم تعادل متفاوتی برای یک توربین در مقابل چرخ خودرو مورد نیاز است؟ پاسخ در تحلیل تنش‌ها و بارها نهفته است.

قانون تشابه جرمی

برای روتورهای مشابه از نظر هندسی که تحت شرایط مشابه کار می‌کنند، عدم تعادل پسماند مجاز U_{به ازای هر} مستقیماً با جرم روتور M متناسب است:

یو_{به ازای هر} م

این بدان معناست که عدم تعادل خاص e_{به ازای هر} = یو_{به ازای هر} / M باید برای چنین روتورهایی یکسان باشد. این امر امکان اعمال الزامات یکسان را در بین ماشین‌هایی با اندازه‌های مختلف فراهم می‌کند.

قانون تشابه سرعت

نیروی گریز از مرکز F که توسط عدم تعادل ایجاد می‌شود، به صورت زیر تعریف می‌شود:

F = M · e · Ω²

که در آن Ω سرعت زاویه‌ای است.

برای دستیابی به عمر یاتاقان یکسان و سطوح تنش مکانیکی مشابه در روتورهایی که با سرعت‌های مختلف کار می‌کنند، نیروهای گریز از مرکز باید در محدوده مجاز باقی بمانند. اگر بخواهیم بار مخصوص ثابت باشد، آنگاه وقتی Ω خروج از مرکز مجاز e افزایش می‌یابد._{به ازای هر} باید کاهش یابد.

مطالعات نظری و تجربی منجر به این رابطه شده‌اند:

ای_{به ازای هر} · Ω = ثابت

حاصلضرب نابالانسی ویژه و سرعت زاویه‌ای، بُعد سرعت خطی (mm/s) را دارد. این بُعد، سرعت خطی مرکز جرم روتور را حول محور چرخش مشخص می‌کند. این مقدار، مبنای تعریف درجه‌های کیفیت بالانس G قرار گرفت.

فصل 6. مشخصات تلرانس‌های تعادل

این فصل، کاربردی‌ترین فصل است که روش‌هایی را برای تعیین کمی تلرانس‌های تعادل توصیف می‌کند. استاندارد پنج روش را پیشنهاد می‌کند، اما روش غالب بر اساس سیستم درجه‌بندی کیفیت G است.

۶.۱ G Balance نمرات کیفیت

استاندارد ISO 1940-1 یک مقیاس لگاریتمی از درجه‌های کیفیت بالانس معرفی می‌کند که با حرف G و یک عدد مشخص می‌شود. این عدد نشان دهنده حداکثر سرعت مجاز مرکز جرم روتور بر حسب میلی‌متر بر ثانیه است. گام بین درجه‌های مجاور ضریب ۲.۵ است.

جدول زیر نمای کلی دقیقی از گریدهای G با انواع روتورهای معمول ارائه می‌دهد. این جدول ابزار اصلی برای انتخاب الزامات بالانس در عمل است.

جدول 1. درجه‌بندی‌های کیفیت ترازو بر اساس استاندارد ISO 1940-1 (به تفصیل)

درجه G	ای_{به ازای هر} · Ω (میلی‌متر بر ثانیه)	انواع روتور معمولی	اظهار نظر کارشناس
G 4000	4000	میل لنگ های موتورهای دیزل دریایی کم سرعت روی پایه های صلب.	تجهیزاتی با الزامات بسیار سست که در آنها لرزش توسط فونداسیون‌های عظیم جذب می‌شود.
G 1600	1600	میل لنگ موتورهای بزرگ دو زمانه.
G 630	630	میل لنگ موتورهای چهار زمانه بزرگ؛ موتورهای دیزل دریایی با پایه‌های الاستیک.
G 250	250	میل لنگ موتورهای دیزلی پرسرعت.
G 100	100	موتورهای کامل اتومبیل، کامیون، لوکوموتیو.	درجه معمول برای موتورهای احتراق داخلی.
G 40	40	چرخ و رینگ خودرو، میل گاردان.	چرخ‌ها نسبتاً به طور نامنظم بالانس می‌شوند زیرا خود تایر تغییرات قابل توجهی ایجاد می‌کند.
G 16	16	شفت‌های کاردان (الزامات ویژه)؛ ماشین‌آلات کشاورزی؛ اجزای سنگ‌شکن.	ماشین آلاتی که تحت شرایط سخت کار می کنند اما نیاز به قابلیت اطمینان دارند.
G 6.3	6.3	استاندارد صنعتی عمومی: فن‌ها، پمپ‌ها، چرخ طیارها، موتورهای الکتریکی معمولی، ماشین‌های ابزار، رول‌های ماشین کاغذسازی.	رایج‌ترین گرید. اگر الزامات خاصی وجود نداشته باشد، معمولاً از G 6.3 استفاده می‌شود.
G 2.5	2.5	دقت بالا: توربین‌های گازی و بخار، توربوژنراتورها، کمپرسورها، موتورهای الکتریکی (ارتفاع مرکزی >80 میلی‌متر، >950 دور در دقیقه).	برای ماشین‌های با سرعت بالا جهت جلوگیری از آسیب زودرس به یاتاقان‌ها مورد نیاز است.
G 1	1	تجهیزات دقیق: درایوهای اسپیندل سنگ زنی، ضبط صوت، آرماتورهای کوچک با سرعت بالا.	به ماشین‌آلات و شرایط بسیار دقیقی نیاز دارد (تمیز بودن، لرزش خارجی کم).
G 0.4	0.4	تجهیزات فوق دقیق: ژیروسکوپ‌ها، اسپیندل‌های دقیق، دیسک‌های نوری.	نزدیک به حد تعادل مرسوم؛ اغلب نیاز به تعادل در یاتاقان‌های خود دستگاه دارد.

۶.۲ روش محاسبه U_{به ازای هر}

عدم تعادل باقیمانده مجاز U_{به ازای هر} (برحسب گرم بر میلی‌متر) از درجه G با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

یو_{به ازای هر} = (9549 · G · M) / n

where:

G درجه کیفیت ترازو (میلی‌متر بر ثانیه) است، برای مثال ۶.۳,
M جرم روتور (کیلوگرم) است،,
n حداکثر سرعت عملیاتی (دور در دقیقه) است،,
۹۵۴۹ یک ضریب تبدیل واحد است (مشتق شده از ۱۰۰۰ · ۶۰ / ۲π).

مثال. یک روتور فن با جرم M = 200 کیلوگرم را در نظر بگیرید که با سرعت n = 1500 دور در دقیقه و با درجه مشخص شده G 6.3 کار می‌کند.

یو_{به ازای هر} ≈ (9549 · 6.3 · 200) / 1500 ≈ 8021 گرم بر میلی‌متر

این کل عدم تعادل باقیمانده مجاز برای کل روتور است. سپس باید بین صفحات تقسیم شود.

۶.۳ روش گرافیکی

این استاندارد شامل یک نمودار لگاریتمی (شکل ۲ در ISO 1940-1) است که سرعت چرخش را به عدم تعادل خاص مجاز برای هر درجه G مرتبط می‌کند. با استفاده از آن، یک مهندس می‌تواند با تعیین محل تقاطع سرعت روتور با خط درجه G مورد نظر، به سرعت الزامات را بدون محاسبات تخمین بزند.

فصل 7. تخصیص عدم تعادل باقیمانده مجاز به صفحات اصلاح

یو_{به ازای هر} محاسبه شده در فصل 6 در مورد مرکز جرم روتور اعمال می‌شود. با این حال، در عمل، بالانس در دو صفحه (معمولاً نزدیک یاتاقان‌ها) انجام می‌شود. فصل 7 نحوه تقسیم این تلرانس کلی بین صفحات اصلاح را تنظیم می‌کند - مرحله‌ای بسیار مهم که اشتباهات در آن رایج است.

۷.۱ روتورهای متقارن

برای ساده‌ترین حالت روتور متقارن (مرکز جرم دقیقاً در وسط بین یاتاقان‌ها و صفحات تصحیح متقارن نسبت به آن قرار دارد)، تلرانس به طور مساوی تقسیم می‌شود:

یو_{در هر لیتر} = یو_{به ازای هر} / 2
یو_{در هر، R} = یو_{به ازای هر} / 2

۷.۲ روتورهای نامتقارن (روتورهای بین یاتاقانی)

اگر مرکز جرم به سمت یکی از یاتاقان‌ها جابجا شود، تلرانس متناسب با واکنش‌های استاتیکی در یاتاقان‌ها (با فاصله نسبت معکوس دارد) اختصاص داده می‌شود.

فرض کنید L فاصله بین صفحات تلرانس (یاتاقان‌ها)، a فاصله از مرکز جرم تا یاتاقان چپ، b تا یاتاقان راست باشد.

یو_{در هر، سمت چپ} = یو_{به ازای هر} · (ب / ل)
یو_{در هر، درست است} = یو_{به ازای هر} · (الف / ل)

بنابراین، به یاتاقانی که بار استاتیکی بیشتری را تحمل می‌کند، سهم بیشتری از تلرانس عدم تعادل اختصاص داده می‌شود.

۷.۳ روتورهای آویزان و باریک

این پیچیده‌ترین حالتی است که در استاندارد در نظر گرفته شده است. برای روتورهایی با جرم معلق قابل توجه (مثلاً پروانه پمپ روی یک شفت بلند) یا وقتی صفحات تصحیح نزدیک به هم هستند (b < L/3)، تخصیص ساده دیگر کافی نیست.

یک جرم نامتعادل روی یک قسمت آویزان، گشتاور خمشی ایجاد می‌کند که هم یاتاقان‌های نزدیک و هم یاتاقان‌های دور را تحت بار قرار می‌دهد. استاندارد ضرایب اصلاحی را معرفی می‌کند که تلرانس‌ها را محدود می‌کند.

برای روتورهای آویزان، تلرانس‌ها باید از طریق واکنش‌های معادل یاتاقان‌ها دوباره محاسبه شوند. اغلب این امر منجر به عدم تعادل مجاز قابل توجهی کمتر در صفحه آویزان در مقایسه با روتور بین یاتاقانی با جرم یکسان می‌شود تا از بارهای بیش از حد یاتاقان جلوگیری شود.

جدول 2. تحلیل مقایسه‌ای روش‌های تخصیص تلرانس

نوع روتور	روش تخصیص	Features
متقارن	50% / 50%	ساده، اما به شکل خالص خود نادر است.
نامتقارن	متناسب با فواصل	جابجایی مرکز جرم را در نظر می‌گیرد. روش اصلی برای شفت‌های بین یاتاقانی.
آویزان	تخصیص مجدد مبتنی بر لحظه	نیاز به حل معادلات استاتیک دارد. تلرانس‌ها اغلب به طور قابل توجهی کاهش می‌یابند تا از یاتاقان دور محافظت شود.
باریک (b ≪ L)	محدودیت‌های استاتیک و کوپل را از هم جدا کنید	توصیه می‌شود عدم تعادل استاتیکی و عدم تعادل کوپل به صورت جداگانه مشخص شوند، زیرا اثرات آنها بر ارتعاش متفاوت است.

فصل ۸. خطاهای بالانس

این فصل از تئوری به واقعیت می‌رسد. حتی اگر محاسبه تلرانس بی‌نقص باشد، عدم تعادل باقیمانده واقعی ممکن است به دلیل خطاهای موجود در فرآیند از آن فراتر رود. ISO 1940-1 این خطاها را به صورت زیر طبقه‌بندی می‌کند:

خطاهای سیستماتیک: خطاهای کالیبراسیون دستگاه، فیکسچرهای خارج از مرکز (سنبه‌ها، فلنج‌ها)، اثرات شیار کلید (به استاندارد ISO 8821 مراجعه کنید).
خطاهای تصادفی: نویز ابزار دقیق، بازی در تکیه‌گاه‌ها، تغییرات در محل قرارگیری روتور و موقعیت آن در حین نصب مجدد.

استاندارد الزام می‌کند که کل خطای اندازه‌گیری از کسر مشخصی از تلرانس (معمولاً 10-15%) تجاوز نکند. اگر خطاها بزرگ باشند، تلرانس کاری مورد استفاده در بالانس باید محدودتر شود تا اطمینان حاصل شود که عدم تعادل باقیمانده واقعی، شامل خطا، همچنان در محدوده مشخص شده قرار دارد.

فصل‌های ۹ و ۱۰. مونتاژ و تأیید

فصل ۹ هشدار می‌دهد که بالانس کردن تک تک اجزا، بالانس بودن کل مجموعه را تضمین نمی‌کند. خطاهای مونتاژ، انحراف شعاعی و خروج از مرکز کوپلینگ می‌توانند بالانس دقیق اجزا را بی‌اثر کنند. بالانس نهایی روتور کاملاً مونتاژ شده توصیه می‌شود.

فصل ۱۰ روش‌های تأیید را شرح می‌دهد. برای تأیید قانونی کیفیت ترازو، چاپ بلیط دستگاه بالانس کافی نیست. باید بررسی‌ای انجام شود که خطاهای دستگاه را شامل نشود - به عنوان مثال، آزمایش شاخص (چرخاندن روتور نسبت به تکیه‌گاه‌ها) یا استفاده از وزنه‌های آزمایشی. دستگاه Balanset-1A می‌تواند برای انجام چنین بررسی‌هایی در محل، اندازه‌گیری ارتعاش باقیمانده و مقایسه آن با محدودیت‌های ISO محاسبه شده، مورد استفاده قرار گیرد.

ادغام Balanset-1A در اکوسیستم ISO 1940-1

دستگاه قابل حمل Balanset-1A (تولید شده توسط Vibromera) یک راهکار مدرن است که امکان اجرای میدانی الزامات ISO 1940-1 را اغلب بدون جداسازی تجهیزات (بالانس در محل) فراهم می‌کند.

۱. خودکارسازی محاسبات ISO 1940-1

یکی از موانع اصلی برای اعمال این استاندارد، پیچیدگی محاسبات در فصل‌های ۶ و ۷ است. مهندسان اغلب محاسبات دقیق را نادیده می‌گیرند و به شهود تکیه می‌کنند. Balanset-1A این مشکل را از طریق ماشین حساب تلرانس ISO 1940 داخلی خود حل می‌کند.

گردش کار: کاربر جرم روتور و سرعت عملیاتی را وارد می‌کند و درجه G را از یک لیست انتخاب می‌کند.

نتیجه: نرم‌افزار بلافاصله U را محاسبه می‌کند_{به ازای هر} و از همه مهم‌تر، با در نظر گرفتن هندسه روتور (شعاع، فواصل)، آن را به طور خودکار بین صفحات اصلاح (صفحه ۱ و صفحه ۲) توزیع می‌کند. این امر خطای انسانی را در برخورد با روتورهای نامتقارن و آویزان از جای خود حذف می‌کند.

۲. انطباق با الزامات اندازه‌گیری

طبق مشخصات، Balanset-1A دقت اندازه‌گیری سرعت ارتعاش ±5% و دقت فاز ±1° را ارائه می‌دهد. برای کلاس‌های G16 تا G2.5 (فن‌ها، پمپ‌ها، موتورهای استاندارد) این مقدار برای بالانس مطمئن، بیش از حد کافی است.

برای کلاس G1 (درایوهای دقیق) نیز این ابزار قابل استفاده است، اما نیاز به آماده‌سازی دقیق دارد (به حداقل رساندن ارتعاشات خارجی، محکم کردن پایه‌ها و غیره).

تاکومتر لیزری، همگام‌سازی فاز دقیقی را فراهم می‌کند که برای جداسازی اجزای نابالانسی در بالانس دو صفحه‌ای، همانطور که در فصل ۴ استاندارد توضیح داده شده است، بسیار مهم است.

۳. رویه متعادل‌سازی و گزارش‌دهی

الگوریتم دستگاه (روش وزن آزمایشی / ضریب نفوذ) کاملاً با فیزیک یک روتور صلب که در استاندارد ISO 1940-1 شرح داده شده است، مطابقت دارد.

توالی معمول: اندازه‌گیری ارتعاش اولیه → نصب وزنه آزمایشی → اندازه‌گیری → محاسبه جرم و زاویه اصلاحی.

تأیید (فصل 10): پس از نصب وزنه‌های اصلاح، دستگاه یک اندازه‌گیری کنترلی انجام می‌دهد. نرم‌افزار، عدم تعادل باقیمانده حاصل را با تلرانس ISO مقایسه می‌کند. اگر شرط U_رس ≤ یو_{به ازای هر} راضی باشد، صفحه نمایش تأیید را نشان می‌دهد.

گزارش‌دهی: تابع “گزارش‌ها”ی F6 گزارش مفصلی شامل داده‌های اولیه، بردارهای عدم تعادل، وزن‌های اصلاحی و نتیجه‌گیری در مورد درجه G به‌دست‌آمده (برای مثال، “درجه کیفیت بالانس G 6.3 به‌دست‌آمده”) تولید می‌کند. این امر دستگاه را از یک ابزار تعمیر و نگهداری به یک ابزار کنترل کیفیت مناسب برای تحویل رسمی به مشتری تبدیل می‌کند.

جدول ۳. خلاصه: پیاده‌سازی الزامات ISO 1940-1 در Balanset-1A

الزامات ایزو ۱۹۴۰-۱	پیاده‌سازی در Balanset-1A	فایده عملی
تعیین تلرانس (فصل 6)	ماشین حساب داخلی درجه G	محاسبه فوری بدون فرمول یا نمودار دستی.
تخصیص تحمل (فصل 7)	تخصیص خودکار بر اساس هندسه	عدم تقارن و هندسه‌ی آویزان را در نظر می‌گیرد.
تجزیه برداری (فصل ۴)	نمودارهای برداری و نمودارهای قطبی	عدم تعادل را به تصویر می‌کشد؛ قرار دادن وزنه‌های اصلاحی را ساده می‌کند.
بررسی عدم تعادل باقیمانده (فصل 10)	مقایسه‌ی بلادرنگ U_رس در مقابل U_{به ازای هر}	ارزیابی عینی “قبول/رد”.
مستندات	تولید خودکار گزارش	پروتکل آماده برای مستندسازی رسمی کیفیت ترازو.

Conclusion

استاندارد ISO 1940-1 ابزاری ضروری برای تضمین کیفیت تجهیزات دوار است. مبنای فیزیکی محکم آن (قوانین تشابه، تحلیل برداری) امکان اعمال معیارهای مشترک را برای ماشین‌های بسیار متفاوت فراهم می‌کند. در عین حال، پیچیدگی مفاد آن - به ویژه تخصیص تلرانس‌ها - مدت‌هاست که کاربرد دقیق آن را در شرایط میدانی محدود کرده است.

ظهور ابزارهایی مانند Balanset-1A شکاف بین تئوری ISO و عمل نگهداری و تعمیرات را از بین می‌برد. این ابزار با تعبیه منطق استاندارد در یک رابط کاربری کاربرپسند، پرسنل نگهداری و تعمیرات را قادر می‌سازد تا بالانس را در سطح کیفی جهانی انجام دهند، عمر تجهیزات را افزایش دهند و نرخ خرابی را کاهش دهند. با چنین ابزارهایی، بالانس به یک فرآیند دقیق، تکرارپذیر و کاملاً مستند تبدیل می‌شود، نه یک "هنر" که توسط چند متخصص انجام می‌شود.

استاندارد رسمی ایزو

برای مشاهده استاندارد رسمی کامل، به آدرس زیر مراجعه کنید: ISO 1940-1 در فروشگاه ISO

Note: اطلاعات ارائه شده در بالا، مروری بر استاندارد است. برای دریافت متن رسمی کامل به همراه تمام مشخصات فنی، جداول دقیق، فرمول‌ها و پیوست‌ها، نسخه کامل باید از ISO خریداری شود.

← بازگشت به فهرست اصلی