ISO 1940-1 - Tasapainon laatuvaatimukset jäykkien roottoreiden osalta
Perustavanlaatuinen kansainvälinen standardi, joka määrittelee G-luokan tasapainon laatujärjestelmän – G 0,4:stä (gyroskoopit) G 4000:een (laivojen dieselmoottorit). Nyt sisällytetty ISO 21940-11 -standardiin, jossa on samat G-luokan arvot ja menetelmät.
Sallittu jäännösepätasapaino
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 – syötä roottorin tiedot, saat Uper
Tulokset - ISO 1940-1
Sallittu jäännösepätasapaino
toleranssin laskeminen
G-luokan tasapainon laatuluokat
Logaritminen asteikko, jossa vierekkäisten luokkien välillä on kerroin 2,5 - ultratarkasta G 0,4:stä merenkulun G 4000:een.
| G-luokka | e·ω (mm/s) | Tyypilliset roottorityypit | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Gyroskoopit, tarkkuuskarat, optiset levyasemat | Lähellä tavanomaisen tasapainottamisen rajaa |
| G 1.0 | 1.0 | Hiomakaran käytöt, nauhurit ja pienet tarkkuusankkurit | Vaatii erittäin puhtaat olosuhteet |
| G 2.5 | 2.5 | Kaasu- & höyryturbiinit, turbogeneraattorit, turbokompressorit, suurnopeusmoottorit | Estää laakerin ennenaikaisen vaurioitumisen |
| G 6.3 | 6.3 | Tuulettimet, pumput, vauhtipyörät, sähkömoottorit, työstökoneet, paperirullat. | Yleisin - oletusluokka |
| G 16 | 16 | Kardaaniakselit (erikoisakselit), maatalouskoneet, murskaimet, kaivostuulettimet | Raskas käyttö, vaikeat olosuhteet |
| G 40 | 40 | Auton pyörät ja vanteet, kardaaniakselit (vakio), hitaat tuulettimet. | Renkaiden vaihtelu hallitsee |
| G 100 | 100 | Täydelliset autojen, kuorma-autojen ja vetureiden moottorit. | Polttomoottorit kokoonpanoina |
| G 250 | 250 | Nopeiden dieselmoottoreiden kampiakselit | Komponenttitason |
| G 630 | 630 | Suurten 4-tahtimoottoreiden kampiakselit, laivadieselien kampiakselit, jotka on kiinnitetty joustavasti. | Suuri, hidaskäyntinen, edestakaisliikkeinen |
| G 1600 | 1600 | Suurten 2-tahtimoottoreiden kampiakselit | Erittäin hidas, massiiviset perustukset |
| G 4000 | 4000 | Jäykillä perustuksilla varustettujen hidaskäyntisten meridieselien kampiakselit | Löyhimmät vaatimukset |
| Roottorin tyyppi | Massa (kg) | Kierrosluku | G | Uper (g·mm) | Tasoa kohti | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pieni moottori | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| HVAC-tuuletin | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pumpun juoksupyörä | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbokompressori | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Paperirulla | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Voimalaitoksen tuuletin | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Hiontakara | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Auton pyörä | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
| Roottorin tyyppi | Jakaminen | Kaava | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Symmetrinen | Tasainen jako | UL=UR=Uper/2 | Yksinkertaisin tapaus. Moottorit, jotkut tuulettimet. |
| Epäsymmetrinen laakerien välinen | Suhteellinen | UL=Uper·(b/L) | Yleisin menetelmä. |
| Ulostyöntyvä (konsoli) | Momenttiin perustuva | Staattiset yhtälöt | Tiukemmat toleranssit ulostyöntyvällä tasolla. |
| Kapea (tasot lähellä) | Erillinen staattinen + pariliitos | ISO 21940-12 mukaan | Erilaiset tärinävaikutukset. |
Mikä on ISO 1940-1?
ISO 1940-1 (Mekaaninen värähtely - Tasapainon laatuvaatimukset roottoreille, jotka ovat vakiotilassa (jäykät).) määrittelee G-luokan tasapainon laatujärjestelmä jäykkien roottorien osalta. Kaava Uper = (9 549 × G × M) / n laskee sallitun jäännösepätasapainon epätasapaino. Korvaa ISO 21940-11:2016 joilla on samat arvot. Teollisuuskoneiden oletusluokka: G 6.3.
ISO 1940-1 on roottorien tasapainottamisen perusasiakirja maailmanlaajuisesti. Sen G-luokkajärjestelmä on tasapainotuksen tosiasiallinen kieli: Kaikki asiantuntijat maailmanlaajuisesti ymmärtävät "tasapainottaminen G 6.3:n mukaisesti". Standardi kattaa jäykät roottorit pienistä tarkkuuspyöristä massiivisiin kampiakseleihin, ja se tarjoaa yleiset puitteet tasapainotuslaadun määrittämiselle, laskemiselle ja todentamiselle.
Standardia sovelletaan ainoastaan jäykkä roottorit - roottorit, joiden kimmoiset muodonmuutokset keskipakovoimien vaikutuksesta ovat merkityksettömiä koko käyttönopeusalueella. Joustavat roottorit (jotka toimivat yli ensimmäisen taivutuskriittisen nopeuden) kuuluvat ISO 21940-12 -standardin soveltamisalaan.
Jäykän roottorin konsepti
Roottori luokitellaan jäykäksi, jos sen massajakauma ei muutu merkittävästi nopeuden vaihdellessa nollasta suurimpaan käyttönopeuteen. Tärkein seuraus: tasapainotuskoneella pienellä nopeudella tasapainotettu roottori pysyy tasapainossa toimintanopeudellaan. Tämä mahdollistaa tasapainottamisen 300-600 RPM:n kierrosluvulla korjaamokoneella ja toleranssien noudattamisen 3 000+ RPM:n kierrosluvulla käytössä.
Jos roottori toimii ylikriittisellä alueella (ensimmäisen taivutuskriittisen nopeuden yläpuolella) kriittinen nopeus) tai lähellä resonanssi, taipumat muuttavat tehollista massan jakautumista, ja alhaisen nopeuden tasapainotus voi olla tehotonta suurella nopeudella. Tällaiset roottorit luokitellaan joustaviksi.
Roottorit, joiden geometria muuttuu (nivelakselit, helikopterin lavat). Resonanssi roottori-tuki-perustusjärjestelmissä. Aerodynaamiset ja hydrodynaamiset voimat, jotka eivät liity massan jakautumiseen. Puhaltimien osalta katso erityisesti ISO 14694 (puhallinkohtaiset BV-luokat ja värähtelyrajat).
Epätasapainon tyypit
Epätasapaino = roottorin inertia-akseli ≠ pyörimisakseli. Vektorimuodossa: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 luokittelee kolme tyyppiä:
- Staattinen epätasapaino: Inertia-akseli on yhdensuuntainen pyörimisakselin kanssa, mutta siirtynyt. Yhden epätasapainoisen massan ekvivalentti. Korjattavissa yksi taso. Tyypillisiä: hihnapyörät, kapeat hammaspyörät, tuulettimien juoksupyörät (L/D < 0,5).
- Pariskunnan epätasapaino: Massakeskipisteen kautta kulkeva, mutta kallistettu inertia-akseli. Nettovoima nolla, mutta pari (pari) heiluttaa roottoria. Vaatii kaksi tasoa.
- Dynaaminen epätasapaino: Yleinen tapaus - staattinen + pari yhdistettynä. Inertia-akseli ei ole samansuuntainen eikä risteävä pyörimisakselin kanssa. Vaatii kaksi tasoa. Useimmissa todellisissa roottoreissa on dynaamista epätasapainoa.
Spesifinen epätasapaino (eksentrisyys)
G-luokka määritellään seuraavasti e × ω (mm/s) - roottorin massakeskipisteen lineaarinen nopeus pyörimisakselia kiertäessä. Tämä yksittäinen luku kuvaa tasapainon laatua roottorin koosta ja nopeudesta riippumatta.
G-luokkajärjestelmä - fyysinen perusta
Massan samankaltaisuus
Geometrisesti samankaltaisten roottorien osalta: Uper ∝ M → ominaisepätasapaino eper pitäisi olla vakio. Yksi standardi koskee kaikkia kokoja.
Nopeuden samankaltaisuus
Keskipakovoima F = M·e·ω². Jotta laakerikuormat pysyisivät hyväksyttävinä eri nopeuksilla, eper on pienennyttävä ω:n kasvaessa:
Sallitun jäännösepätasapainon laskeminen
Annettu: Keskipakopuhaltimen juoksupyörä, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Yhteensä: Uper = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Epäkeskisyys: eper = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Tasoa kohti (symmetrinen, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g tasoa kohti
Kaavassa käytetyn nopeuden on oltava suurin käytössä oleva kierrosluku - ei tasapainotuskoneen nopeus. Monet roottorit tasapainotetaan 300-600 RPM:n kierrosluvulla, mutta toleranssin osalta on käytettävä todellista käyttökierroslukua (esim. 1 480 RPM). Tasapainotuskoneen nopeuden käyttäminen johtaa vaarallisen väljiin toleransseihin.
Jako korjaustasoille
Uper koskee roottorin massakeskipistettä. Käytännössä tasapainotetaan kahdessa tasossa (lähellä laakereita). Luku 7 säännöt:
Symmetriset roottorit
CoM keskipisteessä → yhtä suuri: UL = UR = Uper / 2.
Epäsymmetrinen laakerien välissä
Konsolityypin roottorit
Konsolimassa aiheuttaa taivutusmomentin, joka kuormittaa molempia laakereita. Tarvitaan momenttiin perustuva uudelleenlaskenta → tyypillisesti paljon tiukemmat toleranssit konsolipinnalla. Yleistä pumpuissa, yksivaiheisissa kompressoreissa, tuulettimien konsolijuoksupyörissä.
Virheet ja todentaminen
Virhelähteet
- Systemaattinen: Koneen kalibrointivirhe, eksentriset karat, avaimenreiän vaikutukset (ISO 8821), lämpövääristymät.
- Satunnainen: Anturimelu, tukielimen välys, roottorin istuvuuden vaihtelu.
Kokonaisvirhe ei saa ylittää 10–15 % toleranssia. Jos se on suurempi, kiristä työskentelytoleranssia vastaavasti.
Kokoonpanovaikutukset
Komponenttien tasapainotus ≠ kokoonpanon tasapainotus. Kytkimen epäkeskisyys, säteittäinen pyöristyminen ja löysät sovitukset voivat tehdä komponenttityön tyhjäksi. Kootun roottorin trimmitasapainotus.
Tarkastusmenetelmät
- Indeksitesti: Käännä roottoria 180° karan päällä ja mittaa uudelleen. Muutos = kiinnitysvirhe.
- Koepainotesti: Lisätään tunnettu massa ja tarkistetaan, että mitattu vektorimuutos vastaa odotuksia.
- Kenttätarkastus: Mittaa laakereiden tärinä per ISO 10816.
The Balanset-1A automatisoi ISO 1940-1:n: syötä massa, nopeus, G-luokka → hetkellinen Uper automaattinen tasonjako. Tasapainotuksen jälkeen vertaa jäännös- ja raja-arvoja. F6 Reports -toiminto luo virallisen pöytäkirjan, jossa dokumentoidaan saavutettu G-luokka. Tarkkuus ±5 % nopeus, ±1° vaihe – riittävä G 16:sta G 2.5:een. Balanset-4 laajenee neljään kanavaan monimutkaisia monilaakerisia roottoreita varten.
Käytännön esimerkit
Roottori: 15 kW, 1 460 kierrosta minuutissa, 35 kg, symmetrinen laakerointi.
Toleranssi: Uper = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721 / taso.
R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/taso. Pajalla tasapainotettu: 180 g·mm jäännös. ✅
Roottori: Akseli + juoksupyörä 18 kg, 2 950 RPM. Juoksupyörä 6 kg 120 mm. Laakeriväli 250 mm.
Yhteensä: Uper = 367 g-mm. Momentin jakautuminen: edessä ≈ 202, takana ≈ 165 g-mm.
Kenttätasapainotettu kanssa Balanset-1A yksitasoinen: 230°:ssa 8,5 g. Lopullinen: 95 g-mm. ✅
Roottori: 3-vaiheinen, 65 kg, 12 000 RPM. Hieman epäsymmetrinen.
Toleranssi: Uper = 129 g-mm → 65/taso → R = 95 mm:ssä: 0,68 g/taso.
Aligrammantarkkuus → vain suurnopeuskone. Indeksitesti: karan virhe < 5 g-mm. Lopullinen: 28 g-mm/taso. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- G-luokan arvot, kaavat, sovellustaulukot – identtinen. Ei teknisiä muutoksia.
- ISO 21940-sarja: Osa 11 (laatu), osa 12 (joustava), osa 14 (menettelyt), osa 21 (kuvaukset), osa 31 (alttius), osa 32 (avaimet).
- Käytännössä molempia nimityksiä käytetään vaihtelevasti.
- ISO 14694 BV-luokissa viitataan suoraan G-luokkiin.
Liittyvät standardit
- ISO 21940-11: Tämä standardi - G-luokan järjestelmä.
- ISO 21940-12: Joustava roottorin tasapainotus.
- ISO 10816 / ISO 20816: Tärinän arviointi - tasapainon laadun operatiivinen tulos.
- ISO 14694: Puhallinkohtaiset BV-luokat, tasapainotusluokat ja värähtelyrajat.
- ISO 8821: Шпоночного паза влияние (конвенция полушпонки).
- API 610 / API 617: Öljypumput/-kompressorit, joihin viitataan ISO 1940 -standardissa.
Virallinen standardi: ISO 1940-1 ISO Store →
Usein kysytyt kysymykset - ISO 1940-1
G-luokan tasapainon laatujärjestelmä jäykille roottoreille
Aiheeseen liittyvät sanastoartikkelit
Tasapainotus ISO 1940-1:n mukaan — kentällä
Vibromeran kannettavissa tasapainotuslaitteissa on sisäänrakennetut ISO 1940 -toleranssilaskurit, automaattinen tasojen jako ja viralliset tasapainotusraportit, joissa dokumentoidaan saavutettu G-luokka.
Selaa tasapainotuslaitteita →
