ISO 1940-1: ויברציה מכנית - דרישות איכות איזון לרוטורים במצב קבוע (קשיח)

תַקצִיר

תקן ISO 1940-1 הוא אחד התקנים החשובים והנפוצים ביותר בתחום איזון הרוטורים. הוא מספק שיטה שיטתית לסיווג רוטורים לפי סוג, קביעת רמת איכות איזון מתאימה וחישוב סבילות איזון ספציפית. ליבת התקן היא הרעיון של דירוגי איכות איזון (דירוגי G), המאפשר ליצרנים ולאנשי תחזוקה לציין ולאמת את הדיוק של עבודת איזון בצורה סטנדרטית. תקן זה חל באופן ספציפי על רוטורים קשיחים—אלה שאינם מתכופפים או מתכופפים במהירות השירות שלהם.

הערה: תקן זה הוחלף רשמית על ידי ISO 21940-11, אך עקרונותיו ומערכת G-Grade נותרו הבסיס לאיזון רוטורים קשיחים ברחבי העולם.

תוכן עניינים (מבנה רעיוני)

התקן בנוי כך שידריך את המשתמש בתהליך קביעת חוסר איזון שיורי מותר:

1. 1. היקף ותחום יישום:

   סעיף ראשוני זה קובע את גבולותיו ומטרתו של התקן. הוא קובע במפורש כי הכללים וההנחיות שלו חלים על רוטורים שמתנהגים בצורה נוקשה לאורך כל טווח מהירויות הפעולה שלהם. זוהי ההנחה הבסיסית של התקן כולו; משמעות הדבר היא שהרוטור אינו חווה כיפוף או עיוות משמעותיים עקב כוחות חוסר איזון. היקף התקן רחב, ונועד לכסות מגוון רחב של מכונות מסתובבות בכל התעשיות. עם זאת, הוא גם מבהיר כי זהו תקן למטרות כלליות, ועבור סוגים ספציפיים של מכונות (למשל, טורבינות גז לחלל), תקנים אחרים, מחמירים יותר, עשויים לקבל עדיפות. הוא קובע את המטרה: לספק שיטה שיטתית לקביעת סבולות איזון, החיוניות לבקרת איכות בייצור ובתיקון.

2. 2. דירוגי איכות מאוזנים (דירוגי G):

   סעיף זה הוא לב ליבו של התקן. הוא מציג את המושג של דירוגי איכות איזון (דירוגי G) כדרך לסווג את דרישות האיזון עבור סוגים שונים של מכונות. דרגת G מוגדרת כמכפלה של חוסר האיזון הספציפי (אקסצנטריות, ה) ומהירות הזווית המקסימלית של השירות (Ω), כאשר G = e × Ωערך זה מייצג מהירות רטט קבועה, המספקת מדד סטנדרטי לאיכות. התקן מספק טבלה מקיפה המפרטת מגוון רחב של סוגי רוטורים (למשל, מנועים חשמליים, אימפלרים של משאבות, מאווררים, טורבינות גז, גלי ארכובה) ומקצה דרגת G מומלצת לכל אחת מהן. דרגות אלו מבוססות על עשרות שנים של נתונים אמפיריים וניסיון מעשי. לדוגמה, G6.3 עשוי להיות מומלץ עבור מנוע תעשייתי סטנדרטי, בעוד שציר השחזה מדויק ידרוש G1.0 או G0.4 מחמירים בהרבה. מספר G נמוך יותר תמיד מסמל סבילות איזון הדוקה ומדויקת יותר, כלומר חוסר איזון שיורי מותר פחות.

3. 3. חישוב חוסר איזון שיורי מותר:

   סעיף זה מספק את הגשר המתמטי החיוני בין דירוג G תיאורטי לסבילות מעשית ומדידה. הוא מפרט את הנוסחה לחישוב חוסר האיזון הספציפי המותר (ה_לְכָל), שהוא התזוזה המותרת של מרכז הכובד מציר הסיבוב. הנוסחה נגזרת ישירות מהגדרת דרגת G:

   ה_לְכָל = G / Ω

   לשימוש מעשי עם יחידות הנדסיות נפוצות, התקן מספק את הנוסחה:

   ה_לְכָל [גרם·מ"מ/ק"ג] = (גרם [מ"מ/שנייה] × 9549) / n [סל"ד]

   ברגע שאי האיזון הספציפי המותר (ה_לְכָל) מחושב, הוא מוכפל במסת הרוטור (M) כדי למצוא את חוסר האיזון השיורי הכולל המותר (יו_לְכָל) עבור הרוטור כולו: יו_לְכָל = ה_לְכָל × מטרערך סופי זה, המתבטא ביחידות כמו גרם-מילימטרים (g·mm), הוא היעד שמפעיל מכונת האיזון חייב להשיג. הרוטור נחשב מאוזן ברגע שחוסר האיזון השיורי הנמדד שלו נמוך מערך מחושב זה.

4. 4. הקצאת חוסר איזון שיורי למישורי תיקון:

   סעיף זה עוסק בשלב הקריטי של חלוקת חוסר האיזון הכולל המותר המחושב (יו_לְכָל) לסבולות ספציפיות עבור כל אחד מהשניים מישורי תיקוןנדרש איזון דו-מישורי כדי לתקן את שניהם סטָטִי and חוסר איזון זוגיהתקן מספק נוסחאות להקצאה זו, התלויה בגיאומטריה של הרוטור. עבור רוטור פשוט וסימטרי, חוסר האיזון הכולל מתחלק לרוב שווה בשווה בין שני המישורים. עם זאת, עבור גיאומטריות מורכבות יותר, כגון רוטורים תלויים או רוטורים שמרכז הכובד אינו מרוכז בין המיסבים, התקן מספק נוסחאות ספציפיות. נוסחאות אלו לוקחות בחשבון את המרחקים של מישורי התיקון ואת מרכז הכובד מהמיסבים, ומבטיחות שהסבולת לכל מישור מחולקת בצורה נכונה. שלב זה חיוני מכיוון שמכונת איזון מודדת את חוסר האיזון בכל מישור באופן עצמאי; לכן, המפעיל זקוק לערך יעד ספציפי עבור כל מישור (למשל, "חוסר איזון מותר במישור I הוא 15 גרם·מ"מ ובמישור II הוא 20 גרם·מ"מ").

5. 5. מקורות שגיאה באיזון:

   סעיף אחרון זה משמש כמדריך מעשי לגורמים מהעולם האמיתי שיכולים לפגוע בדיוק של עבודת איזון, גם כאשר חושבה סבילות מדויקת. הוא מדגיש כי השגת איזון מושלם היא בלתי אפשרית ושהמטרה היא להפחית את חוסר האיזון השיורי לרמה מתחת לסבילות המחושבת. התקן דן במספר מקורות שגיאה מרכזיים שיש לנהל, כולל: שגיאות בכיול מכונת האיזון עצמה; פגמים גיאומטריים של ציר הרוטור או משטחי ההרכבה (runout); שגיאות הנגרמות על ידי הכלים המשמשים להרכבת הרוטור על המכונה (למשל, ארבור לא מאוזן); והשפעות תפעוליות שאינן קיימות במהלך איזון במהירות נמוכה, כגון התפשטות תרמית או כוחות אווירודינמיים. פרק זה משמש כרשימת תיוג חיונית לבקרת איכות, ומזכיר למטפל לשקול את כל תהליך האיזון, לא רק את המספר הסופי בתצוגת המכונה.

מושגים מרכזיים

• תְקִינָה: מערכת G-Grade מספקת שפה אוניברסלית לאיכות איזון. לקוח יכול לציין "איזון ל-G6.3" וכל מוסך איזון בעולם ידע בדיוק מהי הסבילות הנדרשת.
• תלות במהירות: התקן מבהיר כי סבילות האיזון תלויה באופן קריטי במהירות הפעולה של המכונה. רוטור מהיר יותר דורש איזון הדוק יותר (חוסר איזון שיורי מותר קטן יותר) כדי לייצר את אותה רמת רטט כמו רוטור איטי יותר.
• פּרַקטִיוּת: התקן מספק מסגרת מעשית מוכחת המבוססת על עשרות שנים של נתונים אמפיריים, המסייעת במניעת תת-איזון (המוביל לרעידות גבוהות) וגם איזון יתר (שהוא יקר שלא לצורך).

← חזרה לאינדקס הראשי