מהו תקן ISO 1940-1?

תשובה מהירה

תקן ISO 1940-1 (ויברציה מכנית - דרישות איכות איזון של רוטורים במצב קבוע (קשיח)) מגדיר את מערכת איכות איזון בדרגה G עבור רוטורים קשיחים. הנוסחה יולְכָל = (9549 × G × M) / n מחשב את השאריות המותרות לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל. הוחלף על ידי תקן ISO 21940-11:2016 עם ערכים זהים. דירוג ברירת מחדל עבור מכונות תעשייתיות: G 6.3.

תקן ISO 1940-1 הוא המסמך הבסיסי לאיזון רוטורים ברחבי העולם. מערכת G-grade שלו היא שפת האיזון בפועל: "איזון ל-G 6.3" מובן לכל מומחה ברחבי העולם. התקן מכסה רוטורים קשיחים, החל מצירים מדויקים זעירים ועד גלי ארכובה ענקיים, ומספק מסגרת אוניברסלית לאפיון, חישוב ואימות איכות האיזון.

התקן חל רק על קָשִׁיחַ רוטורים - כאלה שהעיוותים האלסטיים שלהם תחת כוחות צנטריפוגליים זניחים לאורך טווח מהירויות הפעולה. רוטורים גמישים (הפועלים מעל למהירות הכיפוף הקריטית הראשונה) מכוסים על ידי תקן ISO 21940-12.

קונספט הרוטור הקשיח

רוטור מסווג כקשיח אם פיזור המסה שלו אינו משתנה באופן משמעותי ככל שהמהירות משתנה מאפס למהירות פעולה מרבית. התוצאה העיקרית: רוטור המאוזן במהירות נמוכה במכונת איזון נשאר מאוזן במהירות הפעולה שלו. זה מאפשר איזון במהירות של 300-600 סל"ד במכונה במוסך תוך עמידה בסבולות של 3,000+ סל"ד בשירות.

אם רוטור פועל באזור הסופר-קריטי (מעל לכיפוף הראשון מהירות קריטית) או קרוב תְהוּדָה, סטיות משנות את פיזור המסה האפקטיבי, ואיזון במהירות נמוכה עשוי להיות לא יעיל במהירות גבוהה. רוטורים כאלה מסווגים כגמישים.

מה אינו מכסה תקן ISO 1940-1

רוטורים בעלי גיאומטריה משתנה (פירים מפרקיים, להבי מסוק). תהודה במערכות רוטור-תמיכה-יסוד. כוחות אווירודינמיים והידרודינמיים שאינם קשורים לפיזור מסה. עבור מאווררים ספציפית, ראה תקן ISO 14694 (קטגוריות BV/FV).

סוגי חוסר איזון

לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל = ציר האינרציה של הרוטור ≠ ציר הסיבוב. בצורה וקטורית: U = m × r (גרם·מ"מ). תקן ISO 1940-1 מסווג שלושה סוגים:

  • חוסר איזון סטטי: ציר אינרציה מקביל לציר הסיבוב אך תזוזה. שווה ערך למסה לא מאוזנת יחידה. ניתן לתיקון ב מטוס אחד. אופייניים: גלגלות, גלגלי שיניים צרים, אימפלרים של מאוורר (L/D < 0.5).
  • חוסר איזון זוגי: ציר האינרציה עובר דרך מרכז המסה אך מוטה. כוח נקי אפס, אך זוג (זוג) מטלטל את הרוטור. דורש שני מטוסים.
  • חוסר איזון דינמי: מקרה כללי - סטטי + זוג משולב. ציר האינרציה אינו מקביל ואינו ציר סיבוב חותך. דורש שני מטוסים. לרוב הרוטורים האמיתיים יש חוסר איזון דינמי.

חוסר איזון ספציפי (אקסצנטריות)

חוסר איזון ספציפי
e = U / M
e ב-µm (g·mm/kg) | U = חוסר איזון (g·mm) | M = מסת הרוטור (kg) - תזוזה של מרכז המסה מציר הסיבוב

דרגת G מוגדרת כמוצר e × ω (מ"מ/שנייה) - המהירות הליניארית של מרכז המסה של הרוטור המקיף את ציר הסיבוב. מספר יחיד זה מאפיין את איכות האיזון ללא קשר לגודל הרוטור ולמהירותו.

מערכת G-Grade - בסיס פיזי

דמיון המוני

עבור רוטורים דומים מבחינה גיאומטרית: Uלְכָל ∝ M → חוסר איזון ספציפי eלְכָל צריך להיות קבוע. תקן אחד חל על כל הגדלים.

דמיון מהירות

כוח צנטריפוגלי F = M·e·ω². כדי לשמור על עומסי מיסב מקובלים במהירויות שונות, eלְכָל חייב לרדת ככל ש-ω עולה:

הגדרת דרגה G
G = eלְכָל × ω = קבוע (מ"מ/שנייה)
G 6.3 = מסלולי מרכז מסה במהירות של ≤ 6.3 מ"מ/שנייה | שיפועים סמוכים נבדלים זה מזה בגורם 2.5

חישוב חוסר איזון שיורי מותר

נוסחת סבילות ISO 1940-1 / ISO 21940-11
יולְכָל = (9549 × G × M) / n
יולְכָל בגרם·מ"מ | G = שיפוע (מ"מ/שנייה) | M = מסת הרוטור (ק"ג) | n = סל"ד שירות מקסימלי | 9549 = 60000/(2π)
דוגמה מעשית: רוטור מאוורר, G 6.3

נתון: אימפלר מאוורר צנטריפוגלי, M = 200 ק"ג, n = 1500 סל"ד, G 6.3.

סַך הַכֹּל: יולְכָל = 9,549 × 6.3 × 200 / 1,500 = 8,021 גרם·מ"מ

תִמהוֹנִיוּת: הלְכָל = 8 021 / 200 = 40.1 מיקרומטר

לכל מישור (סימטרי, 2): 8 021 / 2 = 4,011 גרם·מ"מ

ב-R = 400 מ"מ: 4 011 / 400 = 10.0 גרם לכל מטוס

השתמש תמיד במהירות שירות מרבית

המהירות בנוסחה חייבת להיות הסל"ד הגבוה ביותר בשירות - לא איזון מהירות המכונה. רוטורים רבים מאוזנים ב-300-600 סל"ד, אך הסבולת חייבת להשתמש במהירות השירות בפועל (למשל, 1480 סל"ד). שימוש במהירות איזון המכונה מייצר סבולות רופפות באופן מסוכן.

הקצאה למישורי תיקון

יולְכָל חל על מרכז המסה של הרוטור. בפועל, איזון בשני מישורים (ליד מיסבים). חוקי פרק 7:

רוטורים סימטריים

CoM בנקודת האמצע → שווה: Uל = Uר = Uלְכָל / 2.

אסימטרי בין-מיסבים

הקצאה אסימטרית
יושְׁמֹאל = Uלְכָל × (b / L) | Uיָמִינָה = Uלְכָל × (א / אורך)
a = CoM לכיוון שמאל | b = CoM לכיוון ימין | L = a + b

רוטורים תלויים

מסה חרוטה יוצרת מומנט כיפוף שמעמיס על שני המיסבים. נדרש חישוב מחדש מבוסס מומנט → בדרך כלל סובלנות הדוקה בהרבה במישור החיצוני. נפוץ עבור משאבות, מדחסים חד-שלביים, ומדחפים של מאוורר שלוחה.

שגיאות ואימות

מקורות שגיאה

  • שִׁיטָתִי: סחיפת כיול מכונה, מוטות אקסצנטריים, אפקטים של חריצי מפתח (ISO 8821), עיוות תרמי.
  • אַקרַאִי: רעש חיישן, משחק תמיכה, שינוי במושב הרוטור.

השגיאה הכוללת לא תעלה על 10–15% של סבילות. אם היא גדולה יותר, יש להדק את סבילות העבודה בהתאם.

אפקטים של הרכבה

איזון רכיבים ≠ איזון הרכבה. אקסצנטריות של המצמד, ריצה רדיאלית, התאמות רופפות עלולות לשלול את עבודת הרכיבים. איזון גזירה של הרוטור המורכב.

שיטות אימות

  • מבחן אינדקס: סובב את הרוטור ב-180° על המנדרל, למדוד שוב. שינוי = שגיאת מתקן.
  • בדיקת משקל ניסיון: הוסף מסה ידועה, ודא שהשינוי בווקטור הנמדד תואם את הציפייה.
  • בדיקה בשטח: מדוד את הרטט על מיסבים לפי תקן ISO 10816.
Balanset-1A: תאימות מובנית לתקן ISO 1940-1

ה Balanset-1A אוטומציה של ISO 1940-1: הזנת מסה, מהירות, דרגת G → U מיידילְכָל עם הקצאת מישור אוטומטית. לאחר איזון, משווה את השארית מול הגבול. פונקציית הדיווחים F6 מייצרת פרוטוקול פורמלי המתעד את דרגת ה-G שהושגה. דיוק ±5% מהירות, ±1° פאזה - מספיק עבור G 16 עד G 2.5. ה- Balanset-4 משתרע על ארבעה ערוצים עבור רוטורים מורכבים מרובי מיסבים.

דוגמאות מעשיות

מקרה 1: מנוע חשמלי - G 6.3

רוטור: 15 קילוואט, 1460 סל"ד, 35 ק"ג, סימטרי בין המסבים.

סוֹבלָנוּת: יולְכָל = 9,549 × 6.3 × 35 / 1,460 = 1,442 גרם·מ"מ → 721/מטוס.

ב-R = 80 מ"מ: 721 / 80 = 9.0 גרם/מישור. חנות מאוזנת: שאריות של 180 גרם·מ"מ. ✅

מקרה 2: משאבה - אימפלר תלוי, G 6.3

רוטור: ציר + אימפלר 18 ק"ג, 2950 סל"ד. אימפלר 6 ק"ג, בעל חוצץ של 120 מ"מ. מוטת מיסב 250 מ"מ.

סַך הַכֹּל: יולְכָל = 367 גרם·מ"מ. הקצאת מומנט: קדמי ≈ 202, אחורי ≈ 165 גרם·מ"מ.

שדה מאוזן עִם Balanset-1A מישור יחיד: 8.5 גרם ב-230°. סופי: 95 גרם·מ"מ. ✅

מקרה 3: טורבו-מדחס — G 2.5

רוטור: 3 שלבים, 65 ק"ג, 12,000 סל"ד. מעט אסימטרי.

סוֹבלָנוּת: יולְכָל = 129 גרם·מ"מ → 65/מישור → ב-R = 95 מ"מ: 0.68 גרם/מישור.

דיוק תת-גרם → מעבדה במכונה במהירות גבוהה בלבד. בדיקת אינדקס: שגיאת מנדריל < 5 גרם·מ"מ. סופי: 28 גרם·מ"מ/מישור. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • ערכי דרגה G, נוסחאות, טבלאות יישום — זֵהֶה. אין שינויים טכניים.
  • סדרת ISO 21940: חלק 11 (איכות), חלק 12 (גמיש), חלק 14 (נהלים), חלק 21 (תיאורים), חלק 31 (רגישות), חלק 32 (מפתחות).
  • שני הכינויים משמשים לסירוגין בפועל.
  • תקן ISO 14694 קטגוריות BV מתייחסות ישירות לדירוג G.
  • תקן ISO 21940-11: תקן זה - מערכת G-grade.
  • תקן ISO 21940-12: איזון רוטור גמיש.
  • ISO 10816 / ISO 20816: הערכת רעידות - תוצאה תפעולית של איכות האיזון.
  • תקן ISO 14694: קטגוריות BV/FV ספציפיות למאוורר → דירוגי G.
  • תקן ISO 8821: השפעת חרכי מפתח (מוסכמה של חצי מפתח).
  • API 610 / API 617: משאבות/מדחסים לנפט לפי תקן ISO 1940.

תקן רשמי: ISO 1940-1 בחנות ISO →

← חזרה למפתח המונחים