Balansavimo lygio klasifikacijų supratimas
A balansavimo laipsnis — taip pat vadinamas balanso kokybės klase arba G klasės — tai standartizuota klasifikacija, nurodanti, kokiu lygiu turi būti subalansuotas tam tikros rūšies besisukanti mašina. Ji apibrėžiama daugiausia pagal ISO 21940-11 (šiuolaikinis ISO 1940-1 standarto pakaitalas), pagal šią klasifikacijos sistemą įranga skirstoma pagal jos eksploatacines charakteristikas, o kiekvienai kategorijai priskiriamas atitinkamas balansavimo tolerancija. Jo didžiausias privalumas yra tai, kad gamintojams, techninės priežiūros specialistams ir galutiniams vartotojams suteikiama vieninga, tarptautiniu mastu pripažinta kalba, skirta rotorių specifikacijoms nustatyti ir patikrinti balanso kokybė, taigi „G6.3 siurblys“ visose pasaulio dirbtuvėse reiškia tą patį.
1. G-lygių sistema
Balansavimo klasės žymimos raide „G“, po kurios eina skaičius – G2.5, G6.3, G16 ir pan. Šis skaičius yra leistino liekamojo disbalansas ekscentricitetas (milimetrais) ir didžiausias eksploatacinis kampinis greitis (radianais per sekundę). Paprasčiau tariant, tai yra leistinas disbalanso vibracijos greitis, išreikštas mm/s — rotoriaus masės centro sukimosi greitis. Šis vienas skaičius puikiai atspindi esminius fizikos dėsnius: grandis išlaiko besisukantį išcentrinė jėga neperžengiant ribų, kurias mašina gali toleruoti.
Pagrindinis principas
Mažesni G koeficientai reiškia griežtesnius reikalavimus – mažesnį leistiną liekamąjį disbalansą ir sklandesnį veikimą. Didesni G koeficientai leidžia didesnį liekamąjį disbalansą. Sistema sąmoningai atsižvelgia į tai, kad skirtingiems įrenginiams keliami labai skirtingi reikalavimai, priklausomai nuo jų greičio, masės, paskirties ir eksploatavimo sąlygų; nėra vieno „teisingo“ skaičiaus, yra tik tam tikrai užduočiai tinkamas skaičius.
2. Dažniausiai pasitaikančios klasės ir jų pritaikymas
Standarte ISO 21940-11 apibrėžtos klasės nuo G0.4 (aukščiausias tikslumas) iki G4000 (žemiausias). Dažniausiai inžinieriai susiduria su šiomis klasėmis:
G0.4 — ypač didelis tikslumas
Paraiškos: giroskopai, didelio tikslumo sistemų velenai ir pavaros, precizinė matavimo įranga.
Ypatybės: tam reikalinga specializuota balansavimo įranga ir kontroliuojama aplinka, todėl paprastai tai atliekama specialiose tikslaus balansavimo balansavimas dirbtuvėse.
G1.0 — Didelis tikslumas
Paraiškos: šlifavimo staklių pavaros, garso ir vaizdo pavaros, didelio tikslumo staklių velenai. (ISO 21940-11 lentelėje turbokompresoriai atitinka G6.3; griežtesnės jų klasės priklauso nuo originalios įrangos gamintojo arba projekto.)
Ypatybės: reikalauja kruopščios kiekvieno balansavimo parametro kontrolės ir aukštos kokybės matavimo prietaisų.
G2.5 — Precizinė pramonė
Paraiškos: dujų ir garo turbinos, standūs turbogeneratorių rotoriai, kompresoriai, staklių pavaros, kompiuterių pavaros ir vidutiniai bei dideli elektros varikliai, kurių vardinis greitis viršija 950 aps./min.
Ypatybės: aukštos kokybės ir didelio našumo pramoninės įrangos etalonas, kurį galima lengvai pasiekti taikant patikimas lauko balansavimas praktika.
G6.3 — Bendroji pramoninė (dažniausiai naudojama klasė)
Paraiškos: universalūs elektros varikliai, perdirbamosios pramonės įranga, išcentriniai siurbliai, ventiliatoriai ir pūstuvai, reduktoriai, turbokompresoriai, centrifugos (separatoriai, dekanteriai) ir bendrosios technikos rotoriai.
Ypatybės: pagrindinis klasės lygis, taikomas daugumai pramoninių mašinų, užtikrinantis puikų pusiausvyrą tarp įgyvendinamumo ir našumo bei lengvai pasiekiamas naudojant nešiojamą balansavimo įrangą.
G16 — Sunkiosios pramonės
Paraiškos: kardaniniai velenai (sraigtiniai ir kardaniniai velenai), alkūninio veleno pavaros (iš prigimties subalansuotos, standžiai sumontuotos), trupintuvai, žemės ūkio technika ir atskiri variklio komponentai.
Ypatybės: tinka tvirtai, lėčiau veikiančiai įrangai, kuri geriau atlaiko vibraciją.
G40 ir aukštesnės klasės — labai sunkioji pramonė
Paraiškos: automobilių ratai, ratų ratlankiai, ratų komplektai ir pavaros velenai (G40); elastingai sumontuotos, natūraliai subalansuotos alkūninio veleno pavaros (G40); sukomplektuoti automobilių ir sunkvežimių stūmokliniai varikliai (G100); ir didelių, lėtų jūrinių dyzelinių variklių (G1600–G4000) alkūninio veleno pavaros.
Ypatybės: taikoma didelėms, lėtai veikiančioms mašinoms, kuriose tikslus balansavimas nėra nei ekonomiškai, nei techniškai būtinas.
3. Kaip pasirinkti tinkamą klasę
Renkantis klasę reikia įvertinti keletą veiksnių:
- Įrangos tipas ir konstrukcija: ISO 21940-11 lentelėse mašinų tipai susieti su rekomenduojamomis klasėmis, todėl jos yra natūralus atspirties taškas.
- Veikimo greitis: greitesnėms mašinoms paprastai reikia griežtesnės klasės, nes išcentrinė jėga didėja proporcingai greičio kvadratui.
- Tvirtinimo tipas: Įranga, sumontuota ant lanksčių pamatų arba izoliacinių atramų, dažnai gali atlaikyti didesnį G koeficientą nei tvirtai pritvirtinta įranga.
- Artumas žmonėms: Įranga, esanti užimamose patalpose, gali reikalauti griežtesnių triukšmo ir saugos reikalavimų.
- Specialūs reikalavimai: Medicinos, tiksliosios gamybos ir aviacijos bei kosmoso pramonės srityse dažnai reikalingas didesnis tikslumas nei įprasta pramonėje.
- Ekonomika: Kiekvienas žingsnis link griežtesnių reikalavimų kainuoja daugiau, todėl pasirinkti reikalavimai turėtų atitikti eksploatavimo poreikius, tačiau neturėtų būti pernelyg griežti.
4. Nuo klasės iki leistino disbalanso
Klasė yra įvesties dydis apskaičiuojant didžiausią leistiną likutinis disbalansas konkrečiam rotoriui:
Uuž (g·mm) = (9549 × G × M) / aps./min.
- Uuž = leistinas liekamasis disbalansas, išreikštas gramais ir milimetrais
- G = klasės numeris (pvz., 6.3 – G6.3)
- M = rotoriaus masė, kilogramais
- RPM = darbinis greitis, apsisukimais per minutę
Veikiantis pavyzdys
Paimkime 100 kg svorio ventiliatoriaus rotorių, veikiantį 1500 aps/min greičiu, kurio tikslumas atitinka G6.3 reikalavimus:
Uuž = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 ≈ 4011 g·mm
Jei korekcijos plokštuma spindulys yra 200 mm, tai 4011 g·mm atitinka apie 20 gramų leistino likutinio disbalanso tuo spinduliu. The Likutinio disbalanso skaičiuoklė (ISO 21940-11) šį perskaičiavimą atlieka akimirksniu, o tada paskirsto bendrą vertę tarp dviejų plokštumų.
5. Kintamo greičio ir kelių greičių mašinos
Kai mašina dirba įvairiais greičiais, klasė taikoma atsargiai:
- Darbas pastoviu greičiu: taikykite klasę esant įprastam darbiniam greičiui.
- Kintamas greitis: taikykite klasę esant maksimaliam nepertraukiamam darbiniam greičiui, kai išcentrinės jėgos yra didžiausios.
- Kritinių greičių peržengimas: už lankstūs rotoriai, balansuokite ties kritiniai greičiai gali prireikti atskiro dėmesio, dėl ko gali tekti modalinis balansavimas pagal ISO 21940-12.
6. Patikrinimas ir priėmimas
Kai balansavimas baigus darbą, pasiektą kokybę reikia palyginti su nustatytais reikalavimais. Yra du būdai:
- Tiesioginis disbalanso matavimas: balansavimo staklėse liekamasis disbalansas nuskaitomas tiesiogiai ir palyginamas su Uuž.
- Vibracijos matavimas: atliekant balansavimą vietoje, 1× vibracijos amplitudė laikoma netiesioginiu balansavimo kokybės rodikliu.
Rotorius laikomas tinkamu, jei išmatuotas liekamasis disbalansas yra lygus apskaičiuotajam U arba mažesnis už jįuž, arba kai eksploatacijos metu susidarančios vibracijos atitinka taikytiną intensyvumo normą — šiuo metu ISO 20816 serijos (kuri pakeitė ISO 10816). Įrengtoje mašinoje šis patikrinimas atliekamas vietoje: naudojant nešiojamą dviejų kanalų prietaisą, pavyzdžiui, Balanset-1A matuoja 1× amplitudė ir fazė mašinos guoliuose esant darbinio greičio sąlygoms, apskaičiuoja įtakos koeficientai, pritaiko korekciją ir patvirtina, kad nuokrypis atitinka pasirinktą klasę – nenuimdamas rotoriaus.
7. Nuo ISO 1940 iki ISO 21940
G klasės sistema pirmą kartą buvo nustatyta standarte ISO 1940-1, išleistame 1986 m. 2016 m. ISO 1940 serija buvo peržiūrėta ir pernumeruota į ISO 21940 seriją, o ISO 1940-1 pakeitė ISO 21940-11. Pagrindiniai principai ir klasės vertės iš esmės liko nepakitę, todėl senesnės specifikacijos tebegalioja, tačiau naujajame standarte pridėta:
- Atnaujinti įrangos klasifikatoriai.
- Aiškesnės rekomendacijos dėl klasės pasirinkimo.
- Geresnis suderinamumas su platesne rotorių dinamikos standartų grupe.
- Patobulintos lanksčių rotorių procedūros.
8. Dažniausiai pasitaikančios klaidingos nuomonės
„Kuo griežčiau, tuo geriau“
Realybė: Per didelis balansavimo tikslumo reikalavimas didina išlaidas, tačiau neatsiperka proporcinga nauda. Mašina, balansuota pagal G2,5 klasę, nebūtinai veiks geriau už tą pačią mašiną, balansuotą pagal G6,3 klasę, jei G6,3 klasė yra tinkama numatytoms darbo sąlygoms.
„Klasė atitinka vibracijos lygį“
Realybė: G-skaičius rodo leistiną disbalanso ekscentricitetą, o ne vibracijos amplitudę. Faktinis vibracija Mašinos elgsena priklauso nuo daugelio veiksnių, ne tik nuo balanso – nuo standumo, slopinimo, rezonansas, nesuderinimas ir laisvumą.
„Vienas dydis tinka visam gaminiui“
Realybė: net ir toje pačioje gamykloje skirtingiems mašinų tipams reikalingos skirtingos klasės. Preciziniam šlifavimo staklėms ir smulkintuvui keliami visiškai skirtingi balansavimo reikalavimai, todėl jiems jokiu būdu neturėtų būti taikomos vienodos bendrosios specifikacijos.
9. Dokumentacija ir techniniai reikalavimai
Užsakant balansavimo darbus, techninėje specifikacijoje turėtų būti aiškiai nurodyta:
- Reikalaujamas klasės ir standarto lygis – pavyzdžiui, „Atitinka G6.3 pagal ISO 21940-11“.
- Eksploatacinis greitis, kuris turi būti naudojamas nuokrypio apskaičiavimui.
- Reikalingų korekcinių plokštumų skaičius.
- Patikros metodas – balansavimo staklės dirbtuvėse arba vibracijos matavimas eksploatacijos sąlygomis.
Toks aiškus ir išsamus reikalavimų aprašas pašalina dviprasmybes ir suteikia tiek balansavimo specialistui, tiek klientui pagrįstą įrodymą apie tai, kas buvo reikalaujama ir kas buvo pasiekta.
