תקן ISO 1940-1 — דרישות איכות איזון עבור רוטורים קשיחים
התקן הבינלאומי הבסיסי המגדיר את מערכת איכות האיזון בדרגת G - מ-G 0.4 (גירוסקופים) עד G 4000 (מנועי דיזל ימיים). כעת משולב ב-ISO 21940-11, עם ערכים ומתודולוגיה זהים בדרגת G.
Vibromera משלבת ב-Balanset-1A את טבלת הדרגות המלאה מ-G 0.4 ועד G 4000, כך שהמכשיר מדווח על איכות האיזון שהושגה ביחס ל-ISO 1940-1 מיד לאחר ריצת משקל הניסיון.
חוסר איזון שיורי מותר
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - הזנת נתוני רוטור, קבלת Uלְכָל
תוצאות — ISO 1940-1
חוסר איזון שיורי מותר
כדי לחשב סבילות
דירוגי איכות איזון בדרגה G
סולם לוגריתמי עם גורם 2.5 בין דרגות סמוכות — מ-G 0.4 האולטרה-מדויק ועד G 4000 הימי
📋 טבלת דרגות G מלאה — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| דרגת G | e·ω (mm/s) | סוגי רוטורים אופייניים | הערות |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | גירוסקופים, צירים מדויקים, כונני דיסק אופטיים | קרוב לגבול של איזון קונבנציונלי |
| G 1.0 | 1.0 | כונני ציר טחינה, מכשירי הקלטה, ארמטורות מדויקות קטנות | דורש תנאים נקיים במיוחד |
| G 2.5 | 2.5 | טורבינות גז & קיטור, טורבו-גנרטורים, טורבו-מדחסים, מנועים מהירי-סיבוב | מונע נזק מוקדם למסבים |
| G 6.3 | 6.3 | מאווררים, משאבות, גלגלי תנופה, מנועים חשמליים, מכונות כלים, גלילי נייר | הנפוץ ביותר — דרגת ברירת מחדל |
| G 16 | 16 | גלי קרדן (מיוחדים), ציוד חקלאי, מכונות ריסוק, מאווררי מכרה | לשימוש כבד, בתנאים קשים |
| G 40 | 40 | גלגלי וחישוקי רכב, גלי קרדן (סטנדרטי), מאווררים איטיים | וריאציית הצמיגים שולטת |
| G 100 | 100 | מנועים שלמים של מכוניות, משאיות, קטרים | מנועי בעירה פנימית כמכלולים |
| G 250 | 250 | גלי ארכובה של מנועי דיזל במהירות גבוהה | ברמת הרכיב |
| G 630 | 630 | גלי ארכובה של מנועי 4 פעימות גדולים, מנועי דיזל ימיים על תושבות אלסטיות | מנועים הדדיים גדולים במהירות נמוכה |
| G 1600 | 1600 | גלי ארכובה של מנועי 2 פעימות גדולים | איטיים מאוד, על יסודות מסיביים |
| G 4000 | 4000 | גלי ארכובה של מנועי דיזל ימיים בעלי מהירות נמוכה על יסודות קשיחים | הדרישות המקלות ביותר |
📊 סבולות מחושבות מראש עבור רוטורים תעשייתיים נפוצים
| סוג רוטור | מסה (ק"ג) | RPM | G | Uלְכָל (g·mm) | לכל מישור | eלְכָל (מיקרומטר) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| מנוע קטן | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| מאוורר HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| אימפלר משאבה | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| טורבו-מדחס | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| גליל נייר | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| מאוורר תחנת כוח | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| ציר השחזה | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| גלגל המכונית | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 שיטות הקצאת סבילות — ISO 1940-1 פרק 7
| סוג רוטור | הקצאה | נוּסחָה | הערות |
|---|---|---|---|
| סימטרי | חלוקה שווה | UL=UR=Uלְכָל/2 | המקרה הפשוט ביותר. מנועים, כמה מאווררים. |
| אסימטרי בין-מיסבים | יחסי | UL=Uלְכָל·(b/L) | השיטה הנפוצה ביותר. |
| שלוחה (קנטיליבר) | מבוסס מומנט | משוואות סטטיות | סבולות הדוקות יותר במישור הקונזולי. |
| צר (מישורים קרובים) | סטטי נפרד + צמד כוחות | לפי תקן ISO 21940-12 | אפקטים שונים של רטט. |
מהו תקן ISO 1940-1?
תשובה מהירה
ISO 1940-1 (רטט מכני — דרישות איכות איזון של רוטורים במצב קבוע (קשיח)) מגדיר את מערכת איכות איזון בדרגה G עבור רוטורים קשיחים. הנוסחה Uלְכָל = (9549 × G × M) / n מחשב את חוסר האיזון השיורי המותר חוסר איזון. הוחלף על ידי 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 RPM במכונה בסדנה תוך עמידה בסבולות ב-3 000+ RPM 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 תקן ISO 1940-1 אינו מכסה
רוטורים בעלי גיאומטריה משתנה (פירים מפרקיים, להבי מסוק). תהודה במערכות רוטור-תמיכה-יסוד. כוחות אווירודינמיים והידרודינמיים שאינם קשורים לפיזור מסה. עבור מאווררים ספציפית, ראה ISO 14694 (קטגוריות BV ומגבלות רעידה ספציפיות למאווררים).
סוגי חוסר איזון
חוסר איזון = ציר האינרציה של הרוטור ≠ ציר הסיבוב. בצורה וקטורית: U = m × r (g·mm). תקן ISO 1940-1 מסווג שלושה סוגים:
- חוסר איזון סטטי: ציר האינרציה מקביל לציר הסיבוב אך מוסט. שקול למסה לא מאוזנת יחידה. ניתן לתיקון ב מישור אחד. אופייניים: גלגלות, גלגלי שיניים צרים, אימפלרים של מאוורר (L/D < 0.5).
- חוסר איזון זוגי: ציר האינרציה עובר דרך מרכז המסה אך מוטה. הכוח השקול אפס, אך צמד כוחות מטלטל את הרוטור. דורש שני מישורים.
- חוסר איזון דינמי: מקרה כללי — סטטי + צמד כוחות משולבים. ציר האינרציה אינו מקביל לציר הסיבוב ואינו חותך אותו. דורש שני מישורים. לרוב הרוטורים האמיתיים יש חוסר איזון דינמי.
אי-איזון ספציפי (אקסצנטריות)
דרגת G מוגדרת כמכפלה 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 דרגות G — בסיס פיזי
דמיון מסה
עבור רוטורים דומים מבחינה גיאומטרית: Uלְכָל ∝ M → חוסר איזון סגולי 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:
חישוב חוסר איזון שיורי מותר
דוגמה מעשית: רוטור מאוורר, G 6.3
נתון: אימפלר של מאוורר צנטריפוגלי, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
סַך הַכֹּל: Uלְכָל = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
אקסצנטריות: eלְכָל = 8 021 / 200 = 40.1 µm
לכל מישור (סימטרי, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
ב-R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10.0 g לכל מישור
השתמש תמיד במהירות שירות מרבית
המהירות בנוסחה חייבת להיות ה-RPM הגבוה ביותר בשירות — לא מהירות מכונת האיזון. רוטורים רבים מאוזנים ב-300–600 RPM, אך הסבולת חייבת להשתמש במהירות השירות בפועל (למשל 1 480 RPM). שימוש במהירות מכונת האיזון מייצר סבולות רופפות באופן מסוכן.
הקצאה למישורי תיקון
Uלְכָל חל על מרכז המסה של הרוטור. בפועל, איזון בשני מישורים (ליד מיסבים). חוקי פרק 7:
רוטורים סימטריים
CoM בנקודת האמצע → שווה: UL = UR = Uלְכָל / 2.
אסימטרי בין-מיסבים
רוטורים קונזוליים
מסה קונזולית יוצרת מומנט כפיפה המעמיס על שני המיסבים. נדרש חישוב מחדש מבוסס מומנט → בדרך כלל סבילות הדוקה בהרבה במישור הקונזולי. נפוץ במשאבות, במדחסים חד-שלביים ובאימפלרים קונזוליים של מאווררים.
שגיאות ואימות
מקורות שגיאה
- שיטתיות: סחיפת כיול מכונה, מנדרילים אקסצנטריים, השפעות של חריץ מפתח (ISO 8821), עיוות תרמי.
- אקראי: 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 המנדריל ומדוד 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 ISO 10816.
Balanset-1A: תאימות מובנית לתקן ISO 1940-1
Balanset-1A מבצע אוטומציה ל-ISO 1940-1: הזנת מסה, מהירות, דרגת G → U מיידילְכָל עם הקצאה אוטומטית של מישורים. לאחר האיזון, משווה את חוסר האיזון השיורי מול הגבול. פונקציית F6 Reports מייצרת פרוטוקול רשמי המתעד את דרגת ה-G שהושגה. דיוק ±5% במהירות, ±1° בפאזה — 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 kW, 1 460 RPM, 35 kg, סימטרי בין המיסבים.
סבילות איזון: Uלְכָל = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/מישור.
ב-R = 80 mm: 721 / 80 = 9.0 g/מישור. לאחר איזון בסדנה: חוסר איזון שיורי 180 g·mm. ✅
מקרה 2: משאבה - אימפלר קונזולי, G 6.3
רוטור: ציר + אימפלר 18 kg, 2 950 RPM. אימפלר 6 kg קונזולי ב-120 mm. מרחק בין המיסבים 250 mm.
סַך הַכֹּל: Uלְכָל = 367 g·mm. הקצאת מומנט: קדמי ≈ 202, אחורי ≈ 165 g·mm.
אוזן בשטח עִם Balanset-1A מישור יחיד: 8.5 g ב-230°. סופי: 95 g·mm. ✅
מקרה 3: טורבו-מדחס — G 2.5
רוטור: 3 שלבים, 65 kg, 12 000 RPM. מעט אסימטרי.
סבילות איזון: Uלְכָל = 129 g·mm → 65/מישור → ב-R = 95 mm: 0.68 g/מישור.
דיוק תת-גרם → מכונת איזון מהירה בסדנה בלבד. בדיקת אינדקס: שגיאת מנדריל < 5 g·mm. סופי: 28 g·mm/מישור. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- ערכי דרגה G, נוסחאות, טבלאות יישום — זהה. 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.
- ISO 14694 קטגוריות BV מתייחסות ישירות לדרגות G.
תקנים קשורים
- ISO 21940-11: תקן זה — מערכת דרגות G.
- תקן ISO 21940-12: איזון רוטור גמיש.
- ISO 10816 / ISO 20816: הערכת רעידות - תוצאה תפעולית של איכות האיזון.
- ISO 14694: קטגוריות BV, דרגות איזון ומגבלות רעידה ספציפיות למאווררים.
- 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 →
בעמוד זה
מחשבון סובלנות טבלת דרגות G מהו תקן ISO 1940-1? קונספט רוטור קשיח סוגי חוסר איזון סטטי / צמד כוחות / דינמי חוסר איזון ספציפי מערכת דרגות G חוקי דמיון נוסחת סבילות הקצאת מישורים סימטרי / אסימטרי רוטורים קונזוליים שגיאות & אימות מחקרי מקרה (3) מעבר לתקן ISO 21940-11 שאלות נפוצות (8 שאלות)ציוד איזון
איזון נייד בשטח עם מחשבון סבילות מובנה לפי ISO 1940 ואימות דרגת G.
Balanset-1A → Balanset-4 →שאלות נפוצות - ISO 1940-1
מערכת דרגות G לאיכות איזון של רוטורים קשיחים
▸ מה ההבדל בין ISO 1940-1 ל-ISO 21940-11?
▸ כיצד ניתן לחשב חוסר איזון שיורי מותר?
▸ מהו רוטור קשיח?
▸ איזו דרגת G מתאימה למשאבות, למאווררים או למנועים?
▸ כיצד להקצות סבילות בין מישורים?
▸ מהם שלושת סוגי חוסר האיזון?
▸ מדוע דרגות G נמצאות בסולם לוגריתמי?
▸ האם אני יכול לוודא תאימות עם מאזן נייד?
איזון לפי ISO 1940-1 - בשטח
מכשירי האיזון הניידים של Vibromera כוללים מחשבוני סבילות מובנים לפי ISO 1940-1, הקצאת מישורים אוטומטית ודוחות איזון פורמליים המתעדים את דרגת איכות האיזון G שהושגה.
עיין בציוד איזון →
