균형 허용 오차 이해
정의: 균형 허용 오차란 무엇인가?
허용 오차 균형 조정 최대 허용량입니다 잔류 불균형 로터에 남아 있을 수 있음 밸런싱 완료되었습니다. 이는 로터가 의도된 용도에 맞게 적절하게 균형이 맞춰져 있는지 여부를 정의하는 허용 기준을 나타냅니다. 균형 허용 오차는 주어진 반경에서의 특정 불균형 질량(그램-밀리미터 또는 온스-인치) 또는 진동 진폭(mm/s 또는 밀)으로 표현됩니다.
허용 오차는 주로 국제 표준에 의해 정의됩니다. ISO 21940 로터 유형, 서비스 속도 및 적용 분야에 따라 밸런스 품질 등급을 명시하는 시리즈입니다. 이러한 표준은 다양한 산업 및 장비 유형에 걸쳐 일관되고 안전하며 효과적인 밸런싱을 보장합니다.
왜 허용 오차의 균형을 맞추는 것이 중요한가
적절한 균형 허용 오차를 설정하는 것은 여러 가지 이유로 중요합니다.
- 안전: 과도한 잔류 불균형은 기계 고장으로 이어져 인력과 주변 장비에 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
- 장비 수명: 허용 오차 내에서 작동하면 베어링, 씰 및 구조 부품의 진동으로 인한 마모가 최소화되어 서비스 수명이 연장됩니다.
- 품질 보증: 허용 오차는 작업의 균형을 맞추고 일관된 품질을 보장하기 위한 객관적인 허용 기준을 제공합니다.
- 경제적 균형: 허용 오차는 완벽한 균형을 이루는 데 드는 비용(불가능함)과 허용 가능한 운영 성과 간의 실질적인 타협을 나타냅니다.
- 산업 표준 준수: 인정된 허용 오차를 충족한다는 것은 업계 모범 사례를 준수한다는 것을 보여주며 규정이나 보증에 따라 요구될 수 있습니다.
ISO 21940-11: 기본 표준
ISO 21940-11(이전 ISO 1940-1)은 평형 품질 요건에 대한 국제적으로 인정된 표준입니다. 이 표준은 G 등급으로 표시되는 일련의 평형 품질 등급을 정의합니다. 여기서 G는 "평형 품질 등급"을 의미하며, 수치는 초당 밀리미터 단위의 비평형 편심량을 나타냅니다.
일반 균형 품질 등급(G 등급)
이 표준은 G 등급을 G 0.4(최고 정밀도)에서 G 4000(최저 정밀도)까지 정의합니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
- G 0.4: 정밀연삭기 스핀들, 자이로스코프(최고 정밀도)
- G 1.0: 고정밀 공작기계 스핀들, 터보차저
- G 2.5: 가스 및 증기 터빈, 강성 터보 발전기 로터, 압축기, 공작 기계 드라이브
- G 6.3: 대부분의 일반 기계, 전기 모터 로터(2극), 원심 분리기, 팬, 펌프
- G 16: 농업기계, 파쇄기, 다기통 디젤 엔진
- G 40: 느리게 작동하는 장비, 견고하게 장착된 4기통 디젤 엔진
낮은 G 숫자는 허용 오차가 더 좁음을(허용되는 불균형이 더 낮음) 나타내는 반면, 높은 G 숫자는 더 많은 잔류 불균형을 허용합니다.
밸런싱 허용 오차 계산
허용 잔류 불평형량은 로터의 질량, 회전 속도, 그리고 선택된 평형 품질 등급, 이 세 가지 요인에 따라 달라집니다. 계산은 다음 관계식을 따릅니다.
온라인 허용 오차 계산기
허용 잔류 불균형을 빠르고 정확하게 계산하려면 다음을 사용하십시오. 잔여 불균형 허용 오차 계산기. 계산기는 다양한 기계 유형, 로터 질량 및 작동 속도에 대한 ISO 1940/21940 표준을 기반으로 허용 오차 값을 자동으로 계산하며, 단일 평면 또는 2 평면 밸런싱 옵션도 제공합니다.
허용 잔류 불균형 공식
유당 = (G × M) / (ω / 1000)
어디:
- 유당 = 허용 잔류 불균형(그램-밀리미터 또는 g·mm)
- G = 균형 품질 등급(예: G 6.3의 경우 6.3)
- M = 로터 질량(킬로그램)
- 오메가 = 각속도(라디안/초) = (2π × RPM) / 60
RPM을 사용한 단순화된 공식
실제 사용을 위해 공식은 다음과 같이 단순화될 수 있습니다.
유당 (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
어디:
- M = 로터 질량(kg)
- RPM = 분당 회전수(RPM)의 서비스 속도
- G = 균형 품질 등급 번호
계산 예
다음 사양을 갖춘 모터 회전자를 생각해 보세요.
- 질량: 50kg
- 작동 속도: 3000 RPM
- 필수 균형 품질: G 6.3
유당 = (9549 × 6.3 × 50) / 3000 = 100.4g·mm
즉, 이 로터의 최대 허용 잔류 불평형량은 약 100g·mm입니다. 보정 평면 반경이 100mm인 경우, 해당 반경에서 1.0g의 잔류 불평형량이 발생합니다.
당사의 계산을 검증하거나 다양한 기계 유형에 대한 허용 오차를 계산할 수 있습니다. 온라인 계산기.
단일 평면 대 2 평면 허용 오차
계산된 허용 오차는 단일 평면의 총 불균형에 적용됩니다. 단일 평면 밸런싱. 을 위한 2면(동적) 밸런싱, ISO 21940-11은 두 개의 보정 평면 사이에 총 허용 오차를 분배하기 위한 지침을 제공하며, 일반적으로 평면 간 거리와 로터의 기하학에 따라 각 평면에 허용 오차를 할당합니다.
진동 기반 허용 오차
ISO 21940-11은 불균형 질량 한계를 명시하는 반면, 현장 밸런싱에서는 진동 진폭을 직접 측정하기 때문에 이를 허용 기준으로 사용하는 경우가 많습니다. 진동 기반 허용 오차는 일반적으로 다음과 같이 정의됩니다.
ISO 20816 시리즈
이 표준은 RMS 속도(mm/s 또는 in/s)를 기준으로 다양한 기계 유형에 대한 허용 진동 한계를 규정합니다. 일반적인 진동 한계는 다음과 같습니다.
- A구역: 새로 가동된 기계(매우 낮은 진동)
- B 구역: 장기 운영에 적합
- C 구역: 제한된 기간 동안 허용 가능하므로 시정 조치를 계획해야 합니다.
- D구역: 수용할 수 없음, 즉각적인 시정 조치가 필요합니다.
실제 현장 기준
많은 밸런싱 기술자들은 다음과 같은 경험 법칙을 사용합니다.
- 진동이 초기 레벨의 25% 이하로 감소 = 균형 성공
- 절대 진동 2.8mm/s(0.11인치/s) 미만 = 일반적으로 대부분의 산업 장비에 허용 가능
- 1.0mm/s(0.04in/s) 이하의 잔류 진동 = 우수한 균형
달성 가능한 허용 범위에 영향을 미치는 요인
균형 허용 오차를 충족하는 능력은 다음과 같은 몇 가지 실질적인 요인에 따라 달라집니다.
1. 장비 성능
- 밸런싱 장비의 측정 정밀도
- 진동 센서의 감도
- 무게 배치의 해상도(무게를 얼마나 정확하게 배치할 수 있는지)
2. 로터 및 기계 특성
- 기계적 조건(느슨함, 베어링 마모, 기초 문제로 인해 엄격한 허용 오차를 달성하지 못할 수 있음)
- 또는 근처에서 작동 중 임계 속도 정확한 균형을 맞추는 것이 더 어려워집니다.
- 시스템 응답의 비선형성
3. 실제적 제약
- 접근성 보정 평면
- 사용 가능한 무게 증가량(분리된 양으로만 무게를 추가할 수 있음)
- 장착 구멍 또는 부착 지점의 각도 분해능
허용 범위 vs. 균형 능력
다음 사항을 구별하는 것이 중요합니다.
- 지정된 허용 오차: 표준 또는 사양에 정의된 최대 허용 잔류 불균형
- 달성 가능한 균형: 장비 성능과 제약 조건을 감안할 때 실질적으로 달성할 수 있는 실제 균형 수준
- 경제적 균형: 더 이상의 개선이 비용 효율적이지 않은 지점
대부분의 산업 현장 밸런싱의 경우, 필요한 허용 오차보다 2~3배 더 나은 불균형 수준을 달성하는 것은 훌륭한 작업을 의미하며 측정 불확실성과 운영 변화에 대한 여유를 보장합니다.
문서화 및 승인
밸런싱 허용 오차에 대한 적절한 문서에는 다음이 포함됩니다.
- 지정된 G등급 또는 허용 오차 값
- 계산된 허용 잔류 불균형(U당)
- 밸런싱 후 측정된 잔류 불균형
- 규정 준수를 보여주는 비교: 측정 ≤ 허용
- 수락 서명 또는 표기
이 문서는 균형 조정 작업이 사양을 충족한다는 객관적인 증거를 제공하며 향후 유지 관리 평가의 기준으로 사용됩니다.
더 엄격하거나 느슨한 허용 오차를 사용해야 하는 경우
다음과 같은 경우 허용 오차를 더 엄격하게 적용해야 합니다.
- 고속 작동(안전 및 베어링 수명에 중요)
- 최소 진동이 필요한 정밀 장비
- 진동에 민감한 경량 또는 유연한 구조
- 진동에 민감한 프로세스나 계측기 근처에 위치한 장비
다음과 같은 경우 허용 오차가 느슨해질 수 있습니다.
- 저속, 중장비
- 높은 진동 내성을 갖춘 견고한 구조
- 단기 또는 드물게 사용되는 장비
- 경제적 고려사항은 점진적인 성능 향상보다 더 중요합니다.
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