Tasapainotettujen luokkien ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on tasapainotusaste?
A tasapainotusluokka (kutsutaan myös tasapainolaatuluokaksi tai G-luokka) on standardoitu luokittelujärjestelmä, joka määrittää vaadittavan tasapainolaadun erityyppisille pyöriville koneille. Määritellään ensisijaisesti ISO 21940-11 standardi (aiemmin ISO 1940-1), tasapainotusluokkien mukaan laitteet luokitellaan niiden toiminnallisten ominaisuuksien perusteella ja niille määritetään asianmukaiset tasapainotustoleranssit.
Luokitusjärjestelmä varmistaa, että kaikki osapuolet – valmistajat, huoltoteknikot ja loppukäyttäjät – työskentelevät yhdenmukaisten, kansainvälisesti tunnustettujen standardien mukaisesti roottorin tasapainotuksen laatua määritellessään ja tarkistaessaan.
G-luokan järjestelmä
Tasapainotusasteet on merkitty kirjaimella “G”, jota seuraa numeerinen arvo, kuten G 2,5, G 6,3 tai G 16. Numero edustaa sallitun jäännöspaineen tuloa. epätasapaino epäkeskisyys (millimetreinä) ja kulmanopeus (radiaaneina sekunnissa). Yksinkertaisemmin sanottuna se edustaa sallittua epätasapainon värähtelynopeutta millimetreinä sekunnissa.
Keskeinen periaate
Pienemmät G-luvut osoittavat tiukempia tasapainotusvaatimuksia (pienempi sallittu jäännösepätasapaino), kun taas suuremmat G-luvut sallivat suuremman jäännösepätasapainon. Järjestelmä tunnistaa, että eri laitetyypeillä on hyvin erilaiset tasapainotuslaadun tarpeet niiden nopeuden, massan, sovelluksen ja käyttöympäristön perusteella.
Yleiset tasapainotusasteet ja niiden sovellukset
ISO 21940-11 määrittelee teräksisyyden luokat G 0,4 (korkein tarkkuus) - G 4000 (alin tarkkuus). Tässä ovat yleisimmät teräksisyyden luokat:
G 0.4 – Erittäin tarkka
Sovellukset:
- Hiomakoneiden karat
- Gyroskoopit
- Tarkkuusmittauslaitteet
Ominaisuudet: Vaatii erikoistuneita tasapainotuslaitteita ja kontrolloituja olosuhteita. Tyypillisesti suoritetaan erillisissä tarkkuustasapainotuspajoissa.
G 1.0 – Korkea tarkkuus
Sovellukset:
- Korkean tarkkuuden työstökoneiden karat
- Turboahtimet
- Nopeat sentrifugit
- Tietokoneen levyasemat
Ominaisuudet: Vaatii kaikkien tasapainotusparametrien huolellista hallintaa ja korkealaatuista instrumentointia.
G 2.5 – Tarkkuusteollisuus
Sovellukset:
- Kaasu- ja höyryturbiinit
- Jäykät turbogeneraattorin roottorit
- Kompressorit
- Työstökoneiden käyttölaitteet
- Keskikokoiset ja suuret sähkömoottorit (erityisvaatimuksilla)
- Keskipakoiserottelijat
Ominaisuudet: Standardi korkealaatuisille ja nopeille teollisuuslaitteille. Saavutettavissa hyvillä kenttätasapainotus käytännöt.
G 6.3 – Yleinen teollisuus (yleisin)
Sovellukset:
- Yleiskäyttöiset sähkömoottorit
- Prosessiteollisuuden koneet
- Keskipakopumput
- Tuulettimet ja puhaltimet
- Vaihteet
- Yleiskoneiden roottorit
- Keskinopeuksiset kompressorit
Ominaisuudet: Useimpien teollisuuskoneiden "vakiolaatu". Edustaa hyvää tasapainoa saavutettavuuden ja suorituskyvyn välillä. Helposti saavutettavissa kannettavilla tasapainotuslaitteilla.
G 16 – Raskas teollisuus
Sovellukset:
- Vetoakselit (potkuriakselit, nivelakselit)
- Monisylinteriset dieselmoottorit, joissa on kuusi tai useampia sylinteriä
- Murskaimet
- Maatalouskoneet
- Moottorien yksittäiset komponentit
Ominaisuudet: Sopii kestäville, hitaammille laitteille, joilla on parempi tärinänsieto.
G 40 ja korkeammat – erittäin raskas teollisuus
Sovellukset:
- Nelisylinteriset dieselmoottorit (G 40)
- Jäykästi asennetut hitaasti liikkuvat koneet
- Erittäin suuri, hitaasti kääntyvä laite
Ominaisuudet: Sovelletaan massiivisiin, hitaasti toimiviin laitteisiin, joissa tarkka vaaka ei ole taloudellisesti perusteltua tai teknisesti välttämätöntä.
Sopivan tasapainotusluokan valitseminen
Oikean tasapainotusluokan valintaan liittyy useiden tekijöiden huomioon ottaminen:
1. Laitteiden tyyppi ja suunnittelu
ISO 21940-11 -standardissa on yksityiskohtaiset taulukot, jotka yhdistävät laitetyypit suositeltuihin laatuihin. Tämä on ensisijainen lähtökohta laatujen valinnalle.
2. Käyttönopeus
Suuremmalla nopeudella varustetut laitteet vaativat yleensä tiukempaa tasapainoa (pienempi G-luku), koska keskipakoisvoimat kasvavat nopeuden neliössä.
3. Kiinnitystyyppi
Joustaville perustuksille tai eristysjärjestelmille asennetut laitteet kestävät usein suurempia G-lukuja kuin jäykästi asennetut laitteet.
4. Läheisyys henkilöstöön
Oleskelutiloissa olevat koneet saattavat vaatia tiukempaa tasapainoa melu- ja turvallisuussyistä.
5. Erityisvaatimukset
Joissakin sovelluksissa (lääkinnälliset laitteet, tarkkuusvalmistus, ilmailu- ja avaruusteollisuus) vaaditaan tiukempaa tasapainoa kuin tavanomaisessa teollisessa käytännössä.
6. Taloudelliset näkökohdat
Jokainen askel kohti tiukempaa laatua lisää tasapainotuskustannuksia. Valitun laadun tulisi vastata toiminnan tarpeita ilman liioittelua.
Kaltevuuden ja sallitun epätasapainon välinen suhde
Tasapainotusluokkaa käytetään suurimman sallitun painon laskemiseen. jäännösepätasapaino tietylle roottorille:
Kaava
Uper (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Jossa:
- Uper = Sallittu jäännösepätasapaino grammamillimetreinä
- G = Tasapainotetun laatuluokan numero (esim. 6,3 G 6,3:lle)
- M = Roottorin massa kilogrammoina
- Kierrosluku = Käyttönopeus kierroksina minuutissa
Esimerkki
100 kg:n tuulettimen roottori, joka pyörii nopeudella 1500 rpm ja jonka teräsluokka on G 6.3:
Uper = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Jos korjaustason säde on 200 mm, se vastaa 2,0 grammaa sallittua jäännösepätasapainoa.
Moninopeus- ja muuttuvanopeuksisten käyttöjen huomioitavaa
Koneille, jotka toimivat eri nopeuksilla:
- Vakionopeuskäyttö: Levitä tasoitus normaalilla ajonopeudella
- Muuttuva nopeus: Levitä tasoitusaine suurimmalla jatkuvalla käyttönopeudella
- Kriittisten nopeuksien ylitys: Sillä joustavat roottorit, tasapainon erityishuomio kriittisillä nopeuksilla voi olla tarpeen, mikä voi vaatia modaalisia tasapainotustekniikoita
Vahvistus ja hyväksyntä
Jälkeen tasapainottaminen on valmis, saavutettu tasapainolaatu on tarkistettava määritettyä laatua vasten:
Mittausmenetelmät
- Suora epäsymmetrian mittaus: Tasapainotuskoneessa jäännösepätasapaino mitataan suoraan ja verrataan U-arvoon.per
- Tärinän mittaus: Kenttätasapainotuksessa värähtelyamplitudia käytetään epäsuorana tasapainon laadun indikaattorina.
Hyväksymiskriteerit
Roottoria pidetään hyväksyttävänä, kun:
- Mitattu jäännösepätasapaino ≤ Laskettu Uper, TAI
- Tärinätasot täyttävät ISO 20816 -standardin tai muut sovellettavat tärinästandardit
Historiallinen konteksti: ISO 1940 - ISO 21940
G-luokitusjärjestelmä esiteltiin alun perin standardissa ISO 1940-1 (julkaistu ensimmäisen kerran vuonna 1986). Vuonna 2016 ISO 1940 -sarja tarkistettiin ja numeroitiin uudelleen ISO 21940 -sarjaksi, jossa ISO 21940-11 korvasi ISO 1940-1:n. Perusperiaatteet ja luokitusarvot pysyivät olennaisesti muuttumattomina, mutta uudempi standardi määrää:
- Päivitetyt laiteluokitukset
- Selkeämmät ohjeet laatuluokan valintaan
- Parempi integrointi muiden roottoridynamiikan standardien kanssa
- Parannetut menettelytavat joustaville roottoreille
Yleisiä väärinkäsityksiä
Väärinkäsitys 1: “Tiukempi on aina parempi”
Todellisuus: Liian korkea vaa'anlaadun määrittely lisää kustannuksia ilman suhteellista hyötyä. G 2.5 -laitteet eivät välttämättä suoriudu paremmin kuin G 6.3 -laitteet sovelluksissa, joissa G 6.3 soveltuu.
Väärinkäsitys 2: “Kategorian taso on suoraan sama kuin tärinätaso”
Todellisuus: Vaikka G-luku onkin yhteydessä toisiinsa, se edustaa sallittua epätasapainon epäkeskisyyttä, ei värähtelyn amplitudia. Todellinen värähtely riippuu monista muista tekijöistä kuin tasapainon laadusta.
Väärinkäsitys 3: “Yksi laatuluokka sopii kaikkiin tehtaan laitteisiin”
Todellisuus: Erilaiset laitetyypit vaativat erilaisia laatuja jopa samassa laitoksessa. Tarkkuusjauhimella ja murskaimella on hyvin erilaiset tasapainotusvaatimukset.
Dokumentaatio ja tekniset tiedot
Tasapainotustyötä määriteltäessä dokumentaatiossa tulee selvästi mainita:
- Vaadittu tasapainotusluokka (esim. “Tasapainotettu luokan G 6.3 mukaisesti standardin ISO 21940-11 mukaisesti”)
- Palvelunopeus toleranssin laskemista varten
- Vaadittujen korjaustasojen lukumäärä
- Varmennusmenetelmä (työpajatasapainotuskone tai kenttävärähtelyn mittaus)