ISO 1940-1: 기계적 진동 – 일정(강성) 상태의 로터에 대한 균형 품질 요구 사항

요약

ISO 1940-1은 로터 밸런싱 분야에서 가장 중요하고 자주 참조되는 표준 중 하나입니다. 이 표준은 로터를 유형별로 분류하고, 적절한 밸런싱 품질 수준을 결정하며, 특정 밸런싱 허용 오차를 계산하는 체계적인 방법을 제공합니다. 이 표준의 핵심은 다음과 같은 개념입니다. 균형 품질 등급(G 등급)제조업체와 유지보수 담당자가 표준화된 방식으로 균형 작업의 정밀도를 지정하고 검증할 수 있도록 하는 표준입니다. 이 표준은 특히 다음에 적용됩니다. 강성 로터— 서비스 속도에서 구부러지거나 휘지 않는 부품입니다.

참고: 이 표준은 공식적으로 ISO 21940-11로 대체되었지만, 그 원칙과 G등급 시스템은 전 세계적으로 강성 로터 밸런싱의 기본 기반으로 남아 있습니다.

목차(개념적 구조)

이 표준은 사용자에게 허용 가능한 잔류 불균형을 결정하는 과정을 안내하도록 구성되어 있습니다.

1. 1. 적용 범위 및 분야:

   이 첫 번째 섹션에서는 표준의 경계와 목적을 설정합니다. 또한 해당 규칙과 지침이 다음에 적용된다는 점을 명시적으로 명시합니다. 강성하게 동작하는 로터 작동 속도 범위 전체에 걸쳐 적용됩니다. 이는 전체 표준의 기본 가정으로, 로터가 불균형력으로 인해 심각한 굽힘이나 변형을 겪지 않는다는 것을 의미합니다. 적용 범위는 광범위하여 모든 산업 분야의 다양한 회전 기계를 포괄하도록 설계되었습니다. 그러나 이 표준은 범용 표준이며, 특정 유형의 기계(예: 항공우주용 가스터빈)의 경우 더 엄격한 다른 표준이 우선 적용될 수 있음을 명시합니다. 이 표준의 목표는 제조 및 수리 시 품질 관리에 필수적인 균형 공차를 명시하는 체계적인 방법을 제공하는 것입니다.

2. 2. 균형 품질 등급(G 등급):

   이 섹션은 표준의 핵심입니다. 여기에서는 다음 개념을 소개합니다. 균형 품질 등급(G 등급) 다양한 유형의 기계에 대한 균형 요구 사항을 분류하는 방법으로 G 등급은 특정 불균형(편심, 이자형) 및 최대 서비스 각속도(Ω)는 다음과 같습니다. G = e × Ω이 값은 일정한 진동 속도를 나타내며, 표준화된 품질 측정값을 제공합니다. 이 표준은 다양한 로터 유형(예: 전기 모터, 펌프 임펠러, 팬, 가스터빈, 크랭크샤프트)을 나열하고 각 유형에 권장되는 G 등급을 지정하는 포괄적인 표를 제공합니다. 이러한 등급은 수십 년간의 경험적 데이터와 실제 경험을 기반으로 합니다. 예를 들어, 표준 산업용 모터에는 G6.3이 권장되는 반면, 정밀 연삭 스핀들에는 훨씬 더 엄격한 G1.0 또는 G0.4가 필요합니다. G 값이 낮을수록 항상 더 정밀하고 정밀한 밸런스 허용 오차를 나타내므로 허용 가능한 잔류 불균형이 줄어듭니다.

3. 3. 허용 잔류 불균형 계산:

   이 섹션에서는 이론적인 G-Grade에서 실제적이고 측정 가능한 허용 오차로 이어지는 필수적인 수학적 연결 고리를 제공합니다. 허용 비불균형(이자형_당), 이는 회전축으로부터 무게 중심의 허용 변위입니다. 이 공식은 G-Grade의 정의에서 직접 도출됩니다.

   이자형_당 = G / Ω

   일반적인 공학 단위를 실제로 사용할 수 있도록 표준에서는 다음 공식을 제공합니다.

   이자형_당 [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [RPM]

   허용 가능한 특정 불균형(이자형_당)을 계산하면 로터의 질량(M) 총 허용 잔류 불균형을 찾으려면 (유_당) 전체 로터에 대해: 유_당 = 이_당 × 엠그램-밀리미터(g·mm)와 같은 단위로 표현되는 이 최종 값은 밸런싱 머신 작업자가 달성해야 하는 목표입니다. 측정된 잔류 불평형률이 이 계산된 값보다 낮으면 로터는 밸런싱된 것으로 간주됩니다.

4. 4. 보정 평면에 대한 잔류 불균형 할당:

   이 섹션에서는 계산된 총 허용 불균형을 분배하는 중요한 단계를 다룹니다.유_당) 두 가지 각각에 대한 특정 허용 오차로 보정 평면. 두 평면의 균형은 두 가지 모두를 수정하는 데 필요합니다. 정적 및 부부 불균형표준은 로터의 형상에 따라 달라지는 이러한 할당에 대한 공식을 제공합니다. 단순하고 대칭적인 로터의 경우, 전체 불균형은 종종 두 평면에 균등하게 분배됩니다. 그러나 오버행 로터 또는 무게 중심이 베어링 사이에 중심이 없는 로터와 같이 더 복잡한 형상의 경우, 표준은 특정 공식을 제공합니다. 이러한 공식은 보정 평면과 베어링으로부터의 무게 중심까지의 거리를 고려하여 각 평면의 공차가 올바르게 분배되도록 합니다. 이 단계는 밸런싱 머신이 각 평면의 불균형을 독립적으로 측정하기 때문에 매우 중요합니다. 따라서 작업자는 각 평면에 대한 특정 목표값(예: "평면 I의 허용 불균형은 15g·mm이고 평면 II의 허용 불균형은 20g·mm")이 필요합니다.

5. 5. 균형 조정 오류의 원인:

   이 마지막 섹션은 정밀한 허용 오차가 계산된 경우에도 밸런싱 작업의 정확도를 저해할 수 있는 실제 요인에 대한 실용적인 가이드 역할을 합니다. 완벽한 밸런싱을 달성하는 것은 불가능하며 목표는 잔류 불균형을 계산된 허용 오차보다 낮은 수준으로 줄이는 것임을 강조합니다. 이 표준은 밸런싱 머신 자체의 교정 오류, 로터 저널 또는 장착 표면의 기하학적 불완전성(런아웃), 머신에 로터를 장착하는 데 사용된 공구(예: 불균형 아버)로 인한 오류, 저속 밸런싱 중에는 나타나지 않는 열 팽창이나 공기역학적 힘과 같은 작동 효과 등 관리해야 하는 몇 가지 주요 오류 원인을 논의합니다. 이 장은 품질 관리를 위한 중요한 체크리스트 역할을 하며, 실무자에게 머신 디스플레이의 최종 숫자뿐만 아니라 전체 밸런싱 프로세스를 고려하도록 상기시킵니다.

핵심 개념

• 표준화: G-Grade 시스템은 밸런스 품질에 대한 보편적인 기준을 제공합니다. 고객은 "G6.3까지의 밸런스"를 지정할 수 있으며, 전 세계 모든 밸런싱 업체는 필요한 허용 오차를 정확히 파악할 수 있습니다.
• 속도 의존성: 이 표준은 밸런스 허용 오차가 기계의 작동 속도에 따라 크게 달라진다는 점을 명확히 밝힙니다. 회전 속도가 빠를수록 느린 회전자와 동일한 수준의 진동을 발생시키려면 더 정밀한 밸런스(허용 잔류 불균형이 더 작아야 함)가 필요합니다.
• 실용적인 사항: 이 표준은 수십 년간의 경험적 데이터를 바탕으로 검증된 실용적인 프레임워크를 제공하여 낮은 균형(높은 진동으로 이어짐)과 과도한 균형(불필요하게 비용이 많이 들음)을 모두 피하는 데 도움이 됩니다.

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