ISO 1940-1: Mekaaninen värähtely – Roottoreiden tasapainotusvaatimukset vakiotilassa (jäykkänä)

Yhteenveto

ISO 1940-1 on yksi tärkeimmistä ja useimmin viitatuista standardeista roottorien tasapainotuksen alalla. Se tarjoaa systemaattisen menetelmän roottorien luokitteluun tyypin mukaan, sopivan tasapainotuslaatutason määrittämiseen ja tietyn tasapainotustoleranssin laskemiseen. Standardin ydin on käsite Tasapainolaatuluokat (G-luokat), jonka avulla valmistajat ja huoltohenkilöstö voivat määrittää ja varmistaa tasapainotustyön tarkkuuden standardoidulla tavalla. Tämä standardi koskee erityisesti jäykät roottorit—ne, jotka eivät taivu tai taipu käyttönopeudellaan.

Huomautus: Tämä standardi on virallisesti korvattu standardilla ISO 21940-11, mutta sen periaatteet ja G-luokkajärjestelmä ovat edelleen jäykän roottorin tasapainotuksen perusta maailmanlaajuisesti.

Sisällysluettelo (käsitteellinen rakenne)

Standardi on jäsennelty ohjaamaan käyttäjää sallitun jäännösepätasapainon määrittämisprosessissa:

1. 1. Soveltamisala ja -alue:

   Tämä ensimmäinen osa määrittelee standardin rajat ja tarkoituksen. Siinä todetaan nimenomaisesti, että sen säännöt ja ohjeet koskevat jäykästi käyttäytyvät roottorit koko niiden käyttönopeusalueella. Tämä on koko standardin perusoletus; se tarkoittaa, että roottori ei taivu tai muodonmuutos merkittävästi epätasapainovoimien vuoksi. Soveltamisala on laaja ja sen on tarkoitus kattaa laaja valikoima pyöriviä koneita kaikilla teollisuudenaloilla. Se kuitenkin selventää myös, että kyseessä on yleiskäyttöinen standardi ja tietyntyyppisille koneille (esim. ilmailu- ja avaruusteollisuuden kaasuturbiinit) muut, tiukemmat standardit voivat olla etusijalla. Se asettaa tavoitteen: tarjota systemaattinen menetelmä tasapainotoleranssien määrittämiseksi, jotka ovat olennaisia laadunvalvonnassa valmistuksessa ja korjauksessa.

2. 2. Tasapainolaatuluokat (G-luokat):

   Tämä osio on standardin ydin. Se esittelee käsitteen Tasapainolaatuluokat (G-luokat) keinona luokitella erityyppisten koneiden tasapainovaatimukset. G-luokka määritellään ominaisepätasapainon (epäkeskisyyden, e) ja suurin käyttökulmanopeus (Ω), missä G = e × ΩTämä arvo edustaa vakiovärähtelynopeutta ja tarjoaa standardoidun laadun mittarin. Standardi tarjoaa kattavan taulukon, jossa luetellaan laaja valikoima roottorityyppejä (esim. sähkömoottorit, pumppujen juoksupyörät, puhaltimet, kaasuturbiinit, kampiakselit) ja jokaiselle annetaan suositeltu G-luokka. Nämä luokitukset perustuvat vuosikymmenten empiiriseen tietoon ja käytännön kokemukseen. Esimerkiksi standardikokoiselle teollisuusmoottorille voidaan suositella G6.3-luokkaa, kun taas tarkkuushiomakara vaatisi paljon tiukemman G1.0- tai G0.4-luokan. Pienempi G-luku tarkoittaa aina tiukempaa ja tarkempaa tasapainotoleranssia, mikä tarkoittaa pienempää sallittua jäännösepätasapainoa.

3. 3. Sallitun jäännösepätasapainon laskeminen:

   Tämä osio tarjoaa olennaisen matemaattisen sillan teoreettisen G-luokan ja käytännönläheisen, mitattavan toleranssin välillä. Se kuvaa yksityiskohtaisesti kaavan sallitun ominaisepätasapainon laskemiseksi (e_per), joka on painopisteen sallittu siirtymä pyörimisakselista. Kaava on johdettu suoraan G-luokan määritelmästä:

   e_per = G / Ω

   Käytännön käyttöä varten yleisten teknisten yksiköiden kanssa standardi tarjoaa kaavan:

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

   Kun sallittu ominaisepätasapaino (e_per) lasketaan, se kerrotaan roottorin massalla (M) löytääksesi sallitun jäännösepätasapainon kokonaismäärän (U_per) koko roottorille: U_per = e_per × MTämä lopullinen arvo, joka ilmaistaan yksiköissä kuten grammamillimetrit (g·mm), on tavoitearvo, joka tasapainotuskoneen käyttäjän on saavutettava. Roottori katsotaan tasapainotetuksi, kun sen mitattu jäännösepätasapaino on tämän lasketun arvon alapuolella.

4. 4. Jäännösepätasapainon kohdistaminen korjaustasoille:

   Tässä osiossa käsitellään kriittistä vaihetta, jossa jaetaan laskettu sallittu kokonaisepätasapaino (U_per) tiettyihin toleransseihin kummallekin näistä kahdesta korjaustasotKahden tason tasapaino vaaditaan molempien korjaamiseksi. static ja pariskunnan epätasapainoStandardi tarjoaa kaavat tälle kohdistukselle, joka riippuu roottorin geometriasta. Yksinkertaisella, symmetrisellä roottorilla kokonaisepätasapaino jakautuu usein tasan kahden tason kesken. Monimutkaisempien geometrioiden, kuten ulkonevien roottorien tai roottoreiden, joiden painopiste ei ole keskellä laakereita, tapauksessa standardi tarjoaa kuitenkin erityisiä kaavoja. Nämä kaavat ottavat huomioon korjaustasojen ja painopisteen etäisyydet laakereista varmistaen, että kunkin tason toleranssi jaetaan oikein. Tämä vaihe on tärkeä, koska tasapainotuskone mittaa epätasapainon kussakin tasossa erikseen; siksi käyttäjä tarvitsee tietyn tavoitearvon kullekin tasolle (esim. "Sallittu epätasapaino tasossa I on 15 g·mm ja tasossa II on 20 g·mm").

5. 5. Tasapainotusvirheiden lähteet:

   Tämä viimeinen osio toimii käytännön oppaana tosielämän tekijöihin, jotka voivat vaarantaa tasapainotustyön tarkkuuden, vaikka tarkka toleranssi olisi laskettu. Siinä korostetaan, että täydellisen tasapainon saavuttaminen on mahdotonta ja että tavoitteena on vähentää jäännösepätasapaino lasketun toleranssin alapuolelle. Standardissa käsitellään useita keskeisiä virhelähteitä, joita on hallittava, mukaan lukien: virheet itse tasapainotuskoneen kalibroinnissa; roottorin laakerien tai kiinnityspintojen geometriset epätäydellisyydet (heitto); roottorin koneeseen kiinnittämiseen käytettyjen työkalujen aiheuttamat virheet (esim. epätasapainotettu akseli); ja toiminnalliset vaikutukset, joita ei esiinny hitailla nopeuksilla tapahtuvassa tasapainotuksessa, kuten lämpölaajeneminen tai aerodynaamiset voimat. Tämä luku toimii tärkeänä tarkistuslistana laadunvalvonnalle ja muistuttaa ammattilaista ottamaan huomioon koko tasapainotusprosessin, ei vain koneen näytöllä näkyvää lopullista numeroa.

Keskeiset käsitteet

• Standardointi: G-Grade-järjestelmä tarjoaa universaalin kielen tasapainotuksen laadulle. Asiakas voi määrittää tasapainotuksen "G6.3-lukuun asti", ja mikä tahansa tasapainotusliike maailmassa tietää tarkalleen vaadittavan toleranssin.
• Nopeusriippuvuus: Standardi tekee selväksi, että tasapainotoleranssi on kriittisesti riippuvainen koneen käyttönopeudesta. Nopeampi roottori vaatii tiukemman tasapainon (pienemmän sallitun jäännösepätasapainon) tuottaakseen saman tärinätason kuin hitaampi roottori.
• Käytännöllisyys: Standardi tarjoaa vuosikymmenten empiiriseen tietoon perustuvan, todistetun ja käytännöllisen viitekehyksen, joka auttaa välttämään sekä alibalansointia (mikä johtaa voimakkaaseen värähtelyyn) että ylibalansointia (mikä on tarpeettoman kallista).

← Takaisin päähakemistoon