ISO 21940-11：剛性挙動を示すロータに関する手順および許容差
ISO 21940-11 は、～に関する現代的で権威ある国際規格です。 バランシング の 剛性ローター — 動作速度範囲全体を通じて不均衡の分布に大きな変化がないローター。これは、長年定着していたものを正式に置き換えるものである。 ISO 1940-1……その文書のおなじみの仕組みを引き継ぎつつ、表現を洗練させ、ローターの種類のリストを拡充し、手順に関する指針を大幅に明確化したものである。その正式名称は 「機械的振動 — ロータのバランス調整 — 第11部：剛性挙動を示すロータの手順および許容差」 そして、これは、バランス仕様、公差、または受入試験について、公認の基準に対してその正当性を立証しなければならない際に、技術者が必ず参照する文書である。
1. 適用範囲：何が「剛性ローター」に該当するか
本規格は、以下の特徴を有するローターにのみ適用される 硬直した行動形式的には、ローターは、任意の2つの平面において補正が可能であり、その補正後にその 残留アンバランス 最大使用速度までのいかなる速度においても、指定された許容誤差を著しく超えることはありません。実際には、これはシャフトが 遠心力 それが生み出すものなので、低速時に測定される質量分布は、実質的に機械が全速力で稼働している際のそれと同じものとなります。
この仮定は、ISO 21940規格群全体における分水嶺となる。ローターがたわむのは、通常、その運転速度が最大曲げ強度の約70％を超えた時点である。 臨界速度 — 画一的なモデルは機能しなくなり、多段階の手続きが ISO 21940-12 その代わりに、フレキシブルローター用のものを使用する必要があります。リジッドローターのバランス調整の目的は、質量を低減することにあります 偏心 遠心力が 振動 残存する不均衡は、機械の用途において許容範囲内である。理論上の完璧なバランスを追求することは、実現不可能であるばかりか経済的でもないため、決して行うべきではない。
2. バランス許容誤差の指定：G等級
これが本規格の核心であり、「どの程度のバランスが必要か」という問いに対する答えが示されている章です。ここでは、国際的に認められた概念が引き継がれており、 バランス品質等級（G）G等級とは、ロータの許容比偏心量の積に等しい定数である e およびその最大作動角速度 Ω：
G = e · Ω （数値的には、重心における許容軌道速度（mm/s））
この規格には、小型の電動機のアーマチュアや研削スピンドルから、ポンプ、ファン、工作機械の駆動装置を経て、巨大な蒸気タービンや発電機に至るまで、数百種類ものローターを網羅した最新の表が掲載されており、それぞれに推奨される鋼種が割り当てられています。技術者は、次のような鋼種を参照して G6.3 一般的なポンプやファンについては、 G2.5 タービンや剛性ターボ発電機ローターには、あるいは精密スピンドルにはさらに厳しい値が適用されます。この規格では、その等級を実用数値に変換する式が示されています。すなわち、許容残留 具体的 アンバランス eあたりこれにローターの質量を掛けると、グラム・ミリメートルなどの単位で表される許容残留不均衡量が算出されます。なぜなら eあたり = (G × 1000) / Ω、許容不平衡量は回転速度の上昇に伴い減少する。つまり、同じ質量のローターであっても、回転速度が速いほど、はるかに精密なバランス調整が必要となる。当社の 残留アンバランス計算機 (ISO 21940-11) この変換は、傾斜角、質量、速度から直接行われます。
3. 許容誤差を2つの補正面に割り当てる
実際のローターをバランス調整するには、単一の総合公差だけでは不十分です。なぜなら、補正は2か所で行われるためです。 修正面. 許容残留不均衡の合計が判明したら、それをこれら2つの平面に配分する必要があります。ISO 21940-11では、これを正しく行うための明確な計算式とベクトル図が規定されています。この配分は恣意的なものではなく、ローターの形状、具体的には各補正平面と重心の距離、およびベアリング位置からの距離によって決まります。許容値を適切に配分することで、両方の 静的 コンポーネントと カップルのアンバランス が制御されているため、 両方 ローター全長にわたってベアリングの配置が最小限に抑えられています。インボード型で対称的なローターの場合、その配分はほぼ均等ですが、非対称型やアウトボード型の形状では、著しく不均等になることがあります。関連するガイダンスについては 許容残留不平衡を2つの補正面にどのように配分するか その計算を段階を追って解説する。
4. 残留不平衡の確認 — 受入試験
最終戦後 修正重み が適用されると、検証実行によって結果が確認される。専用 バランスマシン 各補正面において残存アンバランスを測定し、前のステップで導出した各面ごとの許容値と比較する。測定された残存アンバランスが許容値以下である場合にのみ、ローターは合格となる。 両方 平面 — 一方の平面で合格、もう一方の平面でニアミスとなった場合は不合格となる。この規格では、検証用測定器が適切に校正されていること、および工具（アーバー、アダプター、駆動部）による誤差が考慮されていることを強調している。なぜなら、工具の偏心が補正されていないと、合格結果が隠蔽されたり、偽装されたりする恐れがあるためである。
ローターがすでに取り付けられている場合、この確認作業はバランス調整ピットではなく現場で行われます。例えば、次のようなポータブルな2チャンネルアナライザーを用いて バランセット-1A は1× 振幅と位相 運転速度における機械自身の軸受での回転を基に、ローターの 影響係数、そして残留振動が選定されたISO 21940-11の等級範囲内にあることを確認します。これにより、工場内の機械では決して観測できない組立や熱の影響を含め、実際の設置状態を正確に捉えることができます。
5. 報告とトレーサビリティ
この規格は、正式なバランス試験報告書に盛り込むべき最低限の内容を規定することで締めくくられており、これにより結果の追跡可能性と明確性が確保される。規格に準拠した報告書には、管理上の詳細（日付、作業者）、ローターの完全な識別情報（部品番号およびシリアル番号）、ならびに主要なバランス試験パラメータ（指定されたバランス品質等級、最大使用回転数、およびローター質量）が記録される。特に重要なのは、以下の両方が記載されている点である。 初期の不均衡 また、各補正面について測定された最終的な残留不均衡値も示されており、これらがすべて計算された許容範囲内にあることが確認できます。その結果、ローターが規格に従ってバランス調整されたことを示す、恒久的かつ検証可能な記録が得られます。
6. ISO 1940-1からの変更点
- 純正交換用： ISO 21940-11は、ISO 1940-1の正式な後継規格です。基本原則および中核となる「G = e·Ω」の関係式は変更されていないため、「ISO 1940-1に基づくG6.3」と規定している従来の仕様も、新しい規格にそのまま適用できます。
- プロセスにより重点を置く： 新版では、バランス調整を単一の許容値として扱うのではなく、許容値の指定、各面への配分、結果の検証、そして報告という一連のワークフローとして扱っています。
- 表の拡充とより分かりやすいガイダンス： Gグレードの機械用テーブルでは、より多くのロータータイプに対応するようになり、手順および割り当てに関する指示もより明確になりました。
- より緊密な連携： この規格は、ISO 21940シリーズの他の規格と整合しています。第12部は フレキシブルローター およびパート13 インサイチューバランス — そして現代の ISO 20816 稼働中の振動限界値に関するシリーズ。
- 「剛体ローター」の仮定が依然として重要な鍵となる： この文書全体は、ローターが剛体として振る舞っている場合にのみ有効である。ローターが高速でたわんだ瞬間、解析者は第12部に切り替える必要がある。
