ISO 1940-1: Mehaničke vibracije – Zahtjevi za kvalitetu uravnoteženja rotora u konstantnom (krutom) stanju

Sažetak

ISO 1940-1 jedan je od najvažnijih i najčešće citiranih standarda u području balansiranja rotora. Pruža sustavnu metodu za klasifikaciju rotora prema vrsti, određivanje odgovarajuće razine kvalitete balansiranja i izračunavanje specifične tolerancije balansiranja. Jezgra standarda je koncept Ocjene kvalitete ravnoteže (G-ocjene), što omogućuje proizvođačima i osoblju za održavanje da na standardizirani način specificiraju i provjere preciznost balansiranja. Ovaj se standard posebno odnosi na kruti rotori—one koje se ne savijaju ili ne savijaju pri svojoj radnoj brzini.

Napomena: Ovaj je standard formalno zamijenjen normom ISO 21940-11, ali njegova načela i sustav G-Grade ostaju temeljna osnova za balansiranje krutih rotora diljem svijeta.

Sadržaj (Konceptualna struktura)

Standard je strukturiran tako da vodi korisnika kroz proces određivanja dopuštene preostale neravnoteže:

1. 1. Opseg i područje primjene:

   Ovaj početni odjeljak utvrđuje granice i svrhu standarda. Izričito navodi da se njegova pravila i smjernice primjenjuju na rotori koji se ponašaju kruto u cijelom rasponu radnih brzina. Ovo je temeljna pretpostavka cijelog standarda; to znači da rotor ne doživljava značajno savijanje ili deformaciju zbog sila neuravnoteženosti. Područje primjene je široko i namijenjeno je pokrivanju širokog raspona rotacijskih strojeva u svim industrijama. Međutim, također pojašnjava da je ovo standard opće namjene i da za određene specifične vrste strojeva (npr. zrakoplovne plinske turbine) prednost mogu imati drugi, stroži standardi. Postavlja se cilj: osigurati sustavnu metodu za određivanje tolerancija ravnoteže, koje su bitne za kontrolu kvalitete u proizvodnji i popravku.

2. 2. Ocjene ravnoteže kvalitete (G-ocjene):

   Ovaj odjeljak je srž standarda. Uvodi koncept Ocjene kvalitete ravnoteže (G-ocjene) kao način klasifikacije zahtjeva za ravnotežu za različite vrste strojeva. G-razred se definira kao umnožak specifične neravnoteže (ekscentričnosti, e) i maksimalna kutna brzina rada (Ω), gdje G = e × ΩOva vrijednost predstavlja konstantnu brzinu vibracija, pružajući standardiziranu mjeru kvalitete. Standard pruža sveobuhvatnu tablicu koja navodi širok raspon tipova rotora (npr. elektromotori, impeleri pumpi, ventilatori, plinske turbine, radilice) i dodjeljuje preporučeni G-grad za svaki. Ovi razredi temelje se na desetljećima empirijskih podataka i praktičnog iskustva. Na primjer, G6.3 može se preporučiti za standardni industrijski motor, dok bi precizno brusno vreteno zahtijevalo mnogo stroži G1.0 ili G0.4. Niži G-broj uvijek označava užu, precizniju toleranciju ravnoteže, što znači manju dopuštenu preostalu neravnotežu.

3. 3. Izračun dopuštene preostale neravnoteže:

   Ovaj odjeljak pruža bitnu matematičku vezu od teorijske G-klase do praktične, mjerljive tolerancije. Detaljno opisuje formulu za izračun dopuštene specifične neuravnoteženosti (e_po), što je dopušteni pomak težišta od osi rotacije. Formula je izvedena izravno iz definicije G-grade:

   e_po = G / Ω

   Za praktičnu upotrebu s uobičajenim inženjerskim jedinicama, standard daje formulu:

   e_po [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [o/min]

   Nakon što se postigne dopuštena specifična neravnoteža (e_po) se izračunava, množi se s masom rotora (M) kako bi se pronašla ukupna dopuštena preostala neravnoteža (U_po) za cijeli rotor: U_po = e_po × MOva konačna vrijednost, izražena u jedinicama poput gram-milimetara (g·mm), cilj je koji operater stroja za balansiranje mora postići. Rotor se smatra uravnoteženim kada je njegova izmjerena preostala neravnoteža ispod ove izračunate vrijednosti.

4. 4. Raspodjela preostale neravnoteže na korekcijske ravnine:

   Ovaj odjeljak obrađuje ključni korak raspodjele izračunate ukupne dopuštene neravnoteže (U_po) u specifične tolerancije za svaku od njih dvije korekcijske ravnineZa korekciju oba potrebna je dvoravninska ravnoteža statički and neravnoteža u paruStandard daje formule za ovu raspodjelu, koja ovisi o geometriji rotora. Za jednostavan, simetričan rotor, ukupni debalans često se podjednako dijeli između dvije ravnine. Međutim, za složenije geometrije, kao što su previsni rotori ili rotori s težištem koje nije centrirano između ležajeva, standard daje specifične formule. Ove formule uzimaju u obzir udaljenosti korekcijskih ravnina i težišta od ležajeva, osiguravajući da je tolerancija za svaku ravninu ispravno raspoređena. Ovaj korak je ključan jer stroj za balansiranje mjeri debalans u svakoj ravnini neovisno; stoga operateru treba specifična ciljna vrijednost za svaku ravninu (npr. „Dopušteni debalans u ravnini I je 15 g·mm, a u ravnini II je 20 g·mm“).

5. 5. Izvori pogrešaka u uravnoteženju:

   Ovaj posljednji odjeljak služi kao praktični vodič za stvarne čimbenike koji mogu ugroziti točnost balansiranja, čak i kada je izračunata precizna tolerancija. Ističe da je postizanje savršene ravnoteže nemoguće i da je cilj smanjiti preostalu neravnotežu na razinu ispod izračunate tolerancije. Standard raspravlja o nekoliko ključnih izvora pogrešaka kojima se mora upravljati, uključujući: pogreške u kalibraciji samog stroja za balansiranje; geometrijske nesavršenosti rukavaca rotora ili montažnih površina (odstupanje); pogreške uzrokovane alatima koji se koriste za montažu rotora na stroj (npr. neuravnotežena osovina); i operativne učinke koji nisu prisutni tijekom balansiranja pri malim brzinama, poput toplinskog širenja ili aerodinamičkih sila. Ovo poglavlje služi kao ključna kontrolna lista za kontrolu kvalitete, podsjećajući praktičara da razmotri cijeli proces balansiranja, a ne samo konačni broj na zaslonu stroja.

Ključni koncepti

• Standardizacija: G-Grade sustav pruža univerzalni jezik za kvalitetu uravnoteženja. Kupac može specificirati „uravnoteženje do G6.3“ i svaka radionica za uravnoteženje u svijetu će točno znati koja je tolerancija potrebna.
• Ovisnost o brzini: Standard jasno navodi da tolerancija ravnoteže kritično ovisi o radnoj brzini stroja. Brži rotor zahtijeva čvršću ravnotežu (manji dopušteni preostali debalans) kako bi se proizvela ista razina vibracija kao i sporiji rotor.
• Praktičnost: Standard pruža provjeren, praktičan okvir temeljen na desetljećima empirijskih podataka, pomažući u izbjegavanju i neravnoteže (što dovodi do visokih vibracija) i preravnoteže (što je nepotrebno skupo).

← Natrag na glavni indeks