Memahami Klasifikasi Nilai Keseimbangan
Definisi: Apa itu Balancing Grade?
A nilai keseimbangan (juga disebut kualitas keseimbangan atau Kelas G) adalah sistem klasifikasi standar yang menentukan kualitas keseimbangan yang diperlukan untuk berbagai jenis mesin putar. Sistem ini terutama didefinisikan oleh ISO 21940-11 standar (sebelumnya ISO 1940-1), nilai keseimbangan mengkategorikan peralatan berdasarkan karakteristik operasionalnya dan menetapkan nilai yang sesuai menyeimbangkan toleransi.
Sistem pemeringkatan memastikan bahwa semua pihak—produsen, teknisi pemeliharaan, dan pengguna akhir—bekerja dengan standar yang konsisten dan diakui secara internasional saat menentukan dan memverifikasi kualitas keseimbangan rotor.
Sistem G-Grade
Nilai keseimbangan ditetapkan sebagai “G” diikuti dengan nilai numerik, seperti G 2.5, G 6.3, atau G 16. Angka tersebut merupakan hasil perkalian antara nilai residu yang diizinkan ketidakseimbangan eksentrisitas (dalam milimeter) dan kecepatan sudut (dalam radian per detik). Secara lebih sederhana, ini mewakili kecepatan getaran ketidakseimbangan yang diizinkan dalam mm/s.
Prinsip Utama
Angka G yang lebih rendah menunjukkan persyaratan keseimbangan yang lebih ketat (ketidakseimbangan residual yang lebih kecil), sementara angka G yang lebih tinggi memungkinkan ketidakseimbangan residual yang lebih besar. Sistem ini mengenali bahwa berbagai jenis peralatan memiliki kebutuhan kualitas keseimbangan yang sangat berbeda berdasarkan kecepatan, massa, aplikasi, dan lingkungan operasinya.
Tingkat Keseimbangan Umum dan Aplikasinya
ISO 21940-11 mendefinisikan tingkatan mulai dari G 0,4 (presisi tertinggi) hingga G 4000 (presisi terendah). Berikut adalah tingkatan yang paling umum digunakan:
G 0.4 – Presisi Ultra Tinggi
Aplikasi:
- Spindel mesin penggiling
- Giroskop
- Peralatan pengukuran presisi
Karakteristik: Memerlukan peralatan penyeimbangan khusus dan lingkungan yang terkendali. Biasanya dilakukan di bengkel penyeimbangan presisi khusus.
G 1.0 – Presisi Tinggi
Aplikasi:
- Spindel alat mesin presisi tinggi
- Turbocharger
- Sentrifus berkecepatan tinggi
- Drive cakram komputer
Karakteristik: Memerlukan pengendalian cermat terhadap semua parameter keseimbangan dan instrumentasi berkualitas tinggi.
G 2.5 – Industri Presisi
Aplikasi:
- Turbin gas dan uap
- Rotor turbo-generator kaku
- Kompresor
- Penggerak peralatan mesin
- Motor listrik sedang dan besar (dengan persyaratan khusus)
- Pemisah sentrifugal
Karakteristik: Standar untuk peralatan industri berkualitas tinggi dan berkecepatan tinggi. Dapat dicapai dengan penyeimbangan lapangan praktik.
G 6.3 – Industri Umum (Paling Umum)
Aplikasi:
- Motor listrik serbaguna
- Mesin industri proses
- Pompa sentrifugal
- Kipas dan blower
- Unit roda gigi
- Rotor mesin umum
- Kompresor kecepatan sedang
Karakteristik: Tingkat "standar" untuk sebagian besar mesin industri. Mewakili keseimbangan yang baik antara pencapaian dan kinerja. Mudah dicapai dengan peralatan penyeimbang portabel.
G 16 – Industri Berat
Aplikasi:
- Poros penggerak (poros baling-baling, poros cardan)
- Mesin diesel multi-silinder dengan enam silinder atau lebih
- Penghancur
- Mesin pertanian
- Komponen-komponen mesin individual
Karakteristik: Cocok untuk peralatan yang kuat dan berkecepatan rendah dengan toleransi getaran yang lebih tinggi.
G 40 dan Lebih Tinggi – Industri Sangat Berat
Aplikasi:
- Mesin diesel empat silinder (G 40)
- Mesin kecepatan rendah yang dipasang secara kaku
- Peralatan yang sangat besar dan berputar lambat
Karakteristik: Diterapkan pada peralatan besar dan berkecepatan rendah di mana keseimbangan presisi tinggi tidak dapat dibenarkan secara ekonomi atau diperlukan secara teknis.
Cara Memilih Grade Penyeimbang yang Tepat
Memilih tingkat keseimbangan yang tepat melibatkan pertimbangan beberapa faktor:
1. Jenis dan Desain Peralatan
ISO 21940-11 menyediakan tabel detail yang mencocokkan jenis peralatan dengan tingkatan yang direkomendasikan. Ini adalah titik awal utama untuk pemilihan tingkatan.
2. Kecepatan Operasional
Peralatan berkecepatan tinggi umumnya memerlukan keseimbangan yang lebih ketat (angka G lebih rendah) karena gaya sentrifugal meningkat seiring dengan kuadrat kecepatan.
3. Jenis Pemasangan
Peralatan yang dipasang pada fondasi fleksibel atau sistem isolasi sering kali dapat menoleransi angka G yang lebih tinggi daripada peralatan yang dipasang secara kaku.
4. Kedekatan dengan Personel
Mesin di ruang yang ditempati mungkin memerlukan keseimbangan yang lebih ketat karena alasan kebisingan dan keselamatan.
5. Persyaratan Khusus
Beberapa aplikasi (peralatan medis, manufaktur presisi, kedirgantaraan) menuntut keseimbangan yang lebih ketat daripada praktik industri standar.
6. Pertimbangan Ekonomi
Setiap langkah menuju tingkat yang lebih ketat akan meningkatkan biaya penyeimbangan. Tingkat yang dipilih harus sesuai dengan kebutuhan operasional tanpa spesifikasi yang berlebihan.
Hubungan Antara Nilai dan Ketidakseimbangan yang Diizinkan
Tingkat keseimbangan digunakan untuk menghitung batas maksimum yang diizinkan ketidakseimbangan sisa untuk rotor tertentu:
Rumus
Kamuper (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Di mana:
- Kamuper = Ketidakseimbangan sisa yang diizinkan dalam gram-milimeter
- G = Nomor tingkat kualitas keseimbangan (misalnya, 6,3 untuk G 6,3)
- M = Massa rotor dalam kilogram
- RPM = Kecepatan layanan dalam putaran per menit
Contoh
Rotor kipas 100 kg yang berjalan pada 1500 RPM dengan grade G 6.3:
Kamuper = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Jika radius bidang koreksi adalah 200 mm, ini sama dengan 2,0 gram ketidakseimbangan sisa yang diizinkan.
Pertimbangan Multi-Kecepatan dan Kecepatan Variabel
Untuk mesin yang beroperasi pada berbagai kecepatan:
- Operasi Kecepatan Konstan: Terapkan grade pada kecepatan operasi normal
- Kecepatan Variabel: Terapkan grade pada kecepatan operasi kontinu maksimum
- Melewati Kecepatan Kritis: Untuk rotor fleksibel, pertimbangan khusus terhadap keseimbangan pada kecepatan kritis mungkin diperlukan, yang berpotensi memerlukan teknik penyeimbangan modal
Verifikasi dan Penerimaan
Setelah menyeimbangkan Jika sudah selesai, maka kualitas keseimbangan yang dicapai harus diverifikasi terhadap grade yang ditentukan:
Metode Pengukuran
- Pengukuran Ketidakseimbangan Langsung: Pada mesin penyeimbang, ketidakseimbangan sisa diukur secara langsung dan dibandingkan dengan Uper
- Pengukuran Getaran: Dalam penyeimbangan lapangan, amplitudo getaran digunakan sebagai indikator tidak langsung kualitas keseimbangan
Kriteria Penerimaan
Rotor dianggap dapat diterima ketika:
- Ketidakseimbangan residual yang diukur ≤ U yang dihitungper, ATAU
- Tingkat getaran memenuhi ISO 20816 atau standar getaran lain yang berlaku
Konteks Sejarah: ISO 1940 hingga ISO 21940
Sistem G-grade awalnya ditetapkan dalam ISO 1940-1 (pertama kali diterbitkan pada tahun 1986). Pada tahun 2016, seri ISO 1940 direvisi dan diberi nomor ulang menjadi seri ISO 21940, dengan ISO 21940-11 menggantikan ISO 1940-1. Prinsip dasar dan nilai grade pada dasarnya tetap tidak berubah, tetapi standar yang lebih baru menetapkan:
- Klasifikasi peralatan yang diperbarui
- Panduan yang lebih jelas tentang pemilihan tingkatan
- Integrasi yang lebih baik dengan standar dinamika rotor lainnya
- Prosedur yang ditingkatkan untuk rotor fleksibel
Kesalahpahaman Umum
Kesalahpahaman 1: “Lebih ketat selalu lebih baik”
Realitas: Spesifikasi kualitas keseimbangan yang berlebihan akan meningkatkan biaya tanpa manfaat yang proporsional. Peralatan G 2.5 belum tentu berkinerja lebih baik daripada peralatan G 6.3 dalam aplikasi yang sesuai dengan G 6.3.
Kesalahpahaman 2: “Kelas Langsung Sama dengan Tingkat Getaran”
Realitas: Meskipun terkait, angka G mewakili eksentrisitas ketidakseimbangan yang diizinkan, bukan amplitudo getaran. Getaran aktual bergantung pada banyak faktor di luar kualitas keseimbangan.
Kesalahpahaman 3: “Satu Tingkat Cocok untuk Semua Peralatan di Pabrik”
Realitas: Berbagai jenis peralatan membutuhkan tingkat kehalusan yang berbeda, bahkan dalam fasilitas yang sama. Penggiling presisi dan penghancur memiliki persyaratan keseimbangan yang sangat berbeda.
Dokumentasi dan Spesifikasi
Saat menentukan pekerjaan penyeimbangan, dokumentasi harus menyatakan dengan jelas:
- Nilai keseimbangan yang diperlukan (misalnya, “Keseimbangan dengan G 6.3 menurut ISO 21940-11”)
- Kecepatan layanan untuk perhitungan toleransi
- Jumlah bidang koreksi yang dibutuhkan
- Metode verifikasi (pengukuran getaran mesin penyeimbang bengkel atau lapangan)