Tingkat Kualitas Keseimbangan (G-Grade): Definisi, Tujuan, dan Aplikasi
Apa yang dimaksud dengan Balance Quality Grade (G-Grade)?
A Keseimbangan Kualitas Kelas, umumnya disebut sebagai “G-Grade,” adalah klasifikasi standar yang didefinisikan dalam standar ISO 1940-1 dan ISO 21940-11 yang menentukan ketidakseimbangan sisa maksimum yang diizinkan untuk rotor. Dengan kata lain, G-grade menunjukkan seberapa tepat sebuah rotor harus diseimbangkan. Ini tidak secara langsung mengukur tingkat getaran melainkan menentukan toleransi ketidakseimbangan berdasarkan massa rotor dan kecepatan operasi maksimum.
Angka yang mengikuti huruf G (misalnya, G6.3, G2.5) sesuai dengan kecepatan getaran maksimum pusat massa rotor, dinyatakan dalam milimeter per detik (mm/dtk). Misalnya, grade G6.3 berarti bahwa pusat massa rotor tidak boleh mengalami getaran melebihi 6,3 mm/dtk pada kecepatan operasi maksimum, sedangkan grade G2.5 yang lebih ketat membatasi kecepatan ini hingga 2,5 mm/dtk. Semakin rendah angka G, semakin ketat persyaratan penyeimbangannya: toleransi ketidakseimbangan yang lebih kecil dan presisi penyeimbangan yang lebih tinggi.
Tujuan Sistem G-Grade
Sistem G-grade dikembangkan untuk menetapkan standar universal yang menentukan seberapa baik rotor harus seimbang. Alih-alih pernyataan yang tidak jelas seperti “rotor harus seimbang,” para insinyur dapat menentukan target yang tepat dan dapat diverifikasi seperti “keseimbangan ke G6.3.” Standar ini menyediakan bahasa yang sama untuk produsen, teknisi servis, dan pelanggan, memastikan bahwa peralatan memenuhi standar keandalan dan keamanan yang diperlukan. Tujuan utama dari sistem kelas G adalah:
Membatasi getaran dari ketidakseimbangan ke tingkat yang dapat diterima. Ketidakseimbangan menyebabkan gaya sentrifugal dan getaran yang dapat menyebabkan kebisingan, kegagalan akibat kelelahan, dan kecelakaan. Dengan menerapkan nilai keseimbangan standar, getaran ini dapat dikontrol dalam batas yang aman.
Meminimalkan beban dinamis pada bearing dan memperpanjang masa pakai. Getaran yang terus menerus bekerja pada bearing seperti palu, sehingga mempercepat keausannya. Dengan membatasi ketidakseimbangan melalui grade G yang diperlukan, gaya yang bekerja pada bearing akan berkurang, sehingga memperpanjang masa pakainya.
Memastikan pengoperasian rotor yang aman pada kecepatan desain maksimum. Semakin tinggi kecepatan putaran, semakin kuat efek dari ketidakseimbangan yang kecil sekalipun. Tingkat keseimbangan yang ketat menjamin bahwa rotor tidak akan mengalami getaran yang merusak pada kecepatan operasinya. Hal ini terutama penting untuk mesin berkecepatan tinggi (turbin, kompresor, dll.), di mana ketidakseimbangan yang berlebihan dapat menyebabkan kegagalan.
Memberikan kriteria penerimaan yang jelas dan terukur. Dengan memiliki standar G-grade, memungkinkan verifikasi selama produksi dan perbaikan apakah tingkat keseimbangan yang diperlukan telah tercapai. Jika ketidakseimbangan residual setelah penyeimbangan tidak melebihi nilai yang diizinkan untuk G-grade yang diberikan, rotor dianggap telah lulus inspeksi. Pendekatan ini mengubah penyeimbangan dari seni menjadi ilmu pengetahuan yang tepat dengan kriteria yang dapat diverifikasi.
Bagaimana Tingkat Kualitas Keseimbangan Ditentukan?
Standar ISO berisi rekomendasi untuk memilih kelas-G untuk ratusan rotor dan mesin yang umum. Tabel standar (misalnya, ISO 1940-1, sekarang digantikan oleh ISO 21940-11) mencantumkan daftar grade-G yang direkomendasikan untuk berbagai kategori peralatan. Pemilihan kelas tertentu tergantung pada beberapa faktor:
Jenis dan tujuan mesin. Turbin berkecepatan tinggi atau spindel presisi membutuhkan penyeimbangan yang jauh lebih presisi (G yang lebih rendah) daripada mekanisme pertanian berkecepatan lambat. Para perancang mempertimbangkan seberapa sensitifnya jenis mesin tertentu terhadap getaran dan konsekuensi apa yang dapat ditimbulkan oleh ketidakseimbangan.
Massa dan dimensi rotor. Rotor yang lebih ringan umumnya lebih sensitif terhadap ketidakseimbangan dan mungkin memiliki persyaratan yang lebih ketat. Massa rotor secara langsung memasuki perhitungan ketidakseimbangan yang diizinkan - rotor yang lebih berat dapat “mentoleransi” ketidakseimbangan absolut yang agak lebih besar tanpa meningkatkan getaran dibandingkan dengan rotor yang lebih ringan.
Kecepatan putaran maksimum. Inilah salah satu faktor kunci: semakin tinggi kecepatannya, semakin ketat keseimbangannya. Untuk besaran ketidakseimbangan yang sama, gaya meningkat secara proporsional dengan kuadrat kecepatan putaran. Oleh karena itu, G-grade yang lebih rendah dipilih untuk rotor kecepatan tinggi untuk mengimbangi efek kecepatan.
Struktur pendukung dan kondisi pemasangan. Rotor yang dipasang pada penyangga yang fleksibel (elastis) biasanya membutuhkan penyeimbangan yang lebih hati-hati daripada rotor yang dipasang pada fondasi yang kaku, karena sistem yang fleksibel meredam getaran dengan kurang efektif. Sebagai contoh, grade yang berbeda (G16 vs G40) dapat diterapkan pada poros engkol yang sama, tergantung pada apakah mesin dipasang pada isolator getaran elastis atau kaku.
Contoh Nilai Kualitas Saldo Umum
| Kelas G | Maks. Kecepatan (mm/s) | Aplikasi Umum |
|---|---|---|
| G 40 | 40 mm/s | Roda mobil dan pelek roda; poros engkol untuk mesin pembakaran internal berkecepatan rendah (RPM rendah). |
| G 16 | 16 mm/s | Suku cadang untuk penghancur dan mesin pertanian; poros penggerak (poros cardan); komponen besar mesin serba guna dengan persyaratan sedang. |
| G 6.3 | 6,3 mm/s | Kelas standar untuk sebagian besar peralatan industri: rotor motor listrik, impeler pompa, kipas angin, turbokompresor kecepatan rendah, mesin proses umum. G6.3 adalah salah satu kelas yang paling umum ditentukan. |
| G 2.5 | 2,5 mm/s | Rotor berkecepatan tinggi dan presisi tinggi: turbin gas dan uap, rotor turbokompresor, penggerak peralatan mesin, spindel presisi tinggi, dan mesin listrik berkecepatan tinggi. |
| G 1.0 | 1,0 mm/detik | Penyeimbangan yang sangat presisi untuk mekanisme presisi: penggerak mesin gerinda, motor listrik kecil berkecepatan tinggi, dan turbocharger otomotif. |
| G 0.4 | 0,4 mm/detik | Presisi penyeimbangan tertinggi untuk perangkat yang sangat sensitif dan berkecepatan tinggi: giroskop, spindel presisi (misalnya, untuk pemesinan presisi atau peralatan mikroelektronika), hard disk drive, dan komponen lain yang memerlukan getaran minimal. |
Catatan: Nilai kecepatan dalam mm/s dalam penunjukan kelas sesuai dengan hasil kali eksentrisitas spesifik dan kecepatan sudut: G = eper-ω. Dengan demikian, angka G menunjukkan kecepatan pembatas dari gerakan pusat massa yang dipindahkan selama operasi rotor. Dalam praktiknya, pemilihan tingkat dapat berbeda satu tingkat ke atas atau ke bawah tergantung pada persyaratan khusus dan kondisi pengoperasian.
Menghitung Ketidakseimbangan Residu yang Diizinkan
Dengan mengetahui nilai G yang diperlukan, Anda dapat menghitung ketidakseimbangan residual maksimum yang diizinkan-jumlah ketidakseimbangan yang mungkin tersisa setelah penyeimbangan tanpa melebihi nilai yang ditentukan. Standar ISO memberikan rumus berikut ini:
Kamuper (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [RPM]
Di mana:
- Kamuper - ketidakseimbangan sisa yang diizinkan dalam gram-milimeter (g-mm)
- G — tingkat kualitas keseimbangan (mm/s)
- m - massa rotor (kg)
- n - kecepatan operasi maksimum (RPM)
Contoh: Untuk rotor dengan massa 100 kg, berputar pada kecepatan maksimum 3000 RPM, yang harus diseimbangkan ke tingkat G6.3, ketidakseimbangan residual yang diizinkan adalah:
Kamuper = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm
Ini berarti ketidakseimbangan total sekitar 2005 g-mm diizinkan untuk rotor ini tanpa melebihi G6.3. Dalam praktiknya, ketidakseimbangan sisa ini didistribusikan di antara bidang koreksi. Untuk penyeimbangan dua bidang (dinamis), Uper dibagi antara bidang-bidang tersebut secara merata atau proporsional dengan konfigurasi rotor. Dengan demikian, teknisi penyeimbang menerima target numerik tertentu untuk dicapai.
Penyeimbangan dan Peralatan Praktis
Untuk mencapai tingkat keseimbangan yang diperlukan dalam praktiknya, peralatan khusus digunakan. Dalam kondisi manufaktur, mesin penyeimbang stasioner biasanya digunakan, di mana rotor diputar dan dikoreksi hingga ketidakseimbangan residual turun ke norma untuk kelas G yang dipilih.
Namun, dalam kondisi lapangan (misalnya, ketika getaran terjadi pada kipas atau pompa yang sudah terpasang), instrumen penyeimbang portabel dapat digunakan. Contohnya adalah Balanset-1A perangkat penyeimbang vibrometer dua saluran portabel. Alat ini memungkinkan penyeimbangan dinamis satu bidang atau dua bidang secara langsung pada peralatan in-situ (di tempat, tanpa melepas rotor).
Gbr. 1: Penyeimbang vibrometer portabel Balanset-1A yang terhubung ke laptop. Perangkat ringkas ini mencakup modul pengukuran elektronik, dua sensor getaran, dan tachometer laser, dengan kontrol dan penghitungan ketidakseimbangan yang dilakukan oleh perangkat lunak PC.
Gbr. 1: Jendela kalkulasi toleransi penyeimbangan dalam perangkat lunak Balanset. Program ini memiliki kalkulator bawaan yang secara otomatis menghitung ketidakseimbangan residual yang diizinkan menurut standar ISO 1940 berdasarkan massa rotor, kecepatan operasi, dan kelas G yang dipilih.
Perangkat ini terhubung ke laptop, mengukur getaran dan fase ketidakseimbangan menggunakan sensor dan tachometer optik, setelah itu perangkat lunak secara otomatis menghitung bobot koreksi yang diperlukan. Di antara fitur Balanset-1A adalah penghitungan otomatis ketidakseimbangan yang diizinkan menurut ISO 1940 (nilai G)-perangkat itu sendiri yang menentukan tingkat getaran yang harus dikurangi untuk mencapai, misalnya, nilai G6.3 atau G2.5.
Instrumen balancing modern seperti Balanset-1A membuat pencapaian tingkat keseimbangan yang diperlukan menjadi lebih cepat dan lebih dapat diandalkan. Dengan menggunakan terminologi G-grade standar dan perhitungan toleransi bawaan, para insinyur dan teknisi mengetahui dengan pasti kriteria untuk keseimbangan yang berhasil. Dengan demikian, standarisasi kualitas keseimbangan melalui G-grade telah memungkinkan bahasa yang umum untuk menggambarkan seberapa “lancar” rotor tertentu harus beroperasi dan mencapai tingkat keandalan getaran ini dengan menggunakan metode yang dapat dimengerti dan diverifikasi di seluruh dunia.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 