Līdzsvara kvalitātes pakāpe (G kategorija): Definīcija, mērķis un pielietojums
Kas ir bilances kvalitātes pakāpe (G-klase)?
A Līdzsvara kvalitātes pakāpe, ko parasti dēvē par “G kategoriju”, ir standartizēta klasifikācija, kas definēta ISO 1940-1 un ISO 21940-11 standartos un nosaka maksimālo pieļaujamo atlikušo nelīdzsvarotību rotoram. Citiem vārdiem sakot, G klase norāda, cik precīzi rotors ir jābalansē. Tā tieši nemēra vibrācijas līmeni, bet gan nosaka pieļaujamo nelīdzsvarotību, pamatojoties uz rotora masu un maksimālo darba ātrumu.
Skaitlis aiz burta G (piemēram, G6.3, G2.5) atbilst rotora masas centra maksimālajam vibrācijas ātrumam, kas izteikts milimetros sekundē (mm/s). Piemēram, G6.3 pakāpe nozīmē, ka rotora masas centra vibrācija nedrīkst pārsniegt 6,3 mm/s pie maksimālā darba ātruma, savukārt stingrākā G2.5 pakāpe ierobežo šo ātrumu līdz 2,5 mm/s. Jo zemāks G skaitlis, jo stingrākas balansēšanas prasības: mazāka nelīdzsvarotības pielaide un augstāka balansēšanas precizitāte.
G klases sistēmas mērķis
G klases sistēma tika izstrādāta, lai izveidotu universālu standartu, kas nosaka, cik labi jābūt sabalansētam rotoram. Tā vietā, lai lietotu neskaidrus apgalvojumus, piemēram, “rotoram jābūt labi sabalansētam”, inženieri var norādīt precīzu, pārbaudāmu mērķi, piemēram, “sabalansēt līdz G6,3”. Šis standarts nodrošina vienotu valodu ražotājiem, servisa inženieriem un klientiem, nodrošinot, ka iekārtas atbilst nepieciešamajiem uzticamības un drošības standartiem. Galvenie G klases sistēmas mērķi ir šādi:
vibrācijas ierobežošana līdz pieļaujamam līmenim. Nelīdzsvarotība izraisa centrbēdzes spēkus un vibrācijas, kas var izraisīt troksni, noguruma defektus un nelaimes gadījumus. Piemērojot standarta līdzsvara pakāpes, šīs vibrācijas var kontrolēt drošās robežās.
Gultņu dinamisko slodžu samazināšana un to kalpošanas laika pagarināšana. Nepārtraukta vibrācija iedarbojas uz gultņiem kā āmurs, paātrinot to nodilumu. Ierobežojot nelīdzsvarotību, izmantojot nepieciešamo G klasi, spēki, kas iedarbojas uz gultņiem, tiek samazināti, tādējādi pagarinot to kalpošanas laiku.
Drošas rotora darbības nodrošināšana pie maksimālā projektētā ātruma. Jo lielāks rotācijas ātrums, jo spēcīgāka ir pat nelielas nelīdzsvarotības ietekme. Stingra līdzsvara pakāpe garantē, ka rotors pie darba ātruma neizjutīs destruktīvu vibrāciju. Tas ir īpaši svarīgi ātrgaitas mašīnām (turbīnām, kompresoriem u. c.), kur pārmērīga nelīdzsvarotība var izraisīt bojājumus.
skaidra, izmērāma pieņemšanas kritērija noteikšana. G klases standarts ļauj ražošanas un remonta laikā pārbaudīt, vai ir sasniegts nepieciešamais līdzsvara līmenis. Ja pēc balansēšanas atlikusī nelīdzsvarotība nepārsniedz pieļaujamo vērtību attiecīgajai G klasei, tiek uzskatīts, ka rotors ir izturējis pārbaudi. Šī pieeja pārvērš balansēšanu no mākslas par precīzu zinātni ar pārbaudāmiem kritērijiem.
Kā tiek noteiktas līdzsvara kvalitātes pakāpes?
ISO standartos ir iekļauti ieteikumi, kā izvēlēties G-grupu simtiem tipisku rotoru un mašīnu. Standartu tabulās (piemēram, ISO 1940-1, kas tagad aizstāts ar ISO 21940-11) ir uzskaitītas ieteicamās G klases dažādām iekārtu kategorijām. Konkrētas klases izvēle ir atkarīga no vairākiem faktoriem:
Mašīnas tips un mērķis. Ātrgaitas turbīnai vai precīzai vārpstai nepieciešama daudz precīzāka balansēšana (zemāks G) nekā lēngaitas lauksaimniecības mehānismam. Konstruktori ņem vērā, cik jutīgs pret vibrācijām ir konkrētā tipa mehānisms un kādas sekas var radīt nelīdzsvarotība.
Rotora masa un izmēri. Vieglāki rotori parasti ir jutīgāki pret nelīdzsvarotību, un tiem var būt stingrākas prasības. Rotora masa tieši ietekmē pieļaujamās nelīdzsvarotības aprēķinu - smagāks rotors var “pieļaut” nedaudz lielāku absolūto nelīdzsvarotību, nepalielinot vibrāciju, salīdzinot ar vieglāku rotoru.
Maksimālais rotācijas ātrums. Tas ir viens no galvenajiem faktoriem: jo lielāks ātrums, jo stingrākam jābūt līdzsvaram. Vienādam nelīdzsvara lielumam spēki palielinās proporcionāli rotācijas ātruma kvadrātam. Tāpēc, lai kompensētu ātruma ietekmi, ātrgaitas rotoriem tiek izvēlēta zemāka G klase.
Atbalsta konstrukcija un montāžas apstākļi. Rotors, kas uzstādīts uz elastīgiem (elastīgiem) balstiem, parasti ir jālīdzsvaro rūpīgāk nekā rotors uz stingra pamata, jo elastīga sistēma mazāk efektīvi slāpē vibrācijas. Piemēram, vienai un tai pašai kloķvārpstai var piemērot dažādas pakāpes (G16 pret G40) atkarībā no tā, vai motors ir uzstādīts uz elastīgiem vibrāciju izolatoriem vai nekustīgi.
Kopējo bilances kvalitātes pakāpju piemēri
| G-klase | Maks. Ātrums (mm/s) | Tipiski pielietojumi |
|---|---|---|
| G 40 | 40 mm/s | Automobiļu riteņi un riteņu diski; kloķvārpstas lēngaitas (zemu apgriezienu) iekšdedzes dzinējiem. |
| G 16 | 16 mm/s | Drupinātāju un lauksaimniecības tehnikas daļas; piedziņas vārpstas (kardānvārpstas); vispārējas nozīmes mašīnu lielie komponenti ar mērenām prasībām. |
| G 6.3 | 6,3 mm/s | Standarta klase lielākajai daļai rūpniecisko iekārtu: elektromotoru rotoriem, sūkņu lāpstiņriteņiem, ventilatoriem, zema ātruma turbokompresoriem, vispārējām procesu iekārtām. G6.3 ir viena no visbiežāk noteiktajām klasēm. |
| G 2.5 | 2,5 mm/s | Ātrgaitas un augstas precizitātes rotori: gāzes un tvaika turbīnas, turbokompresoru rotori, darbgaldu piedziņas, augstas precizitātes vārpstas un ātrgaitas elektriskās mašīnas. |
| G 1.0 | 1,0 mm/s | Ļoti precīza balansēšana precīziem mehānismiem: slīpmašīnu piedziņām, maziem ātrgaitas elektromotoriem un automobiļu turbokompresoriem. |
| G 0.4 | 0,4 mm/s | Augstākā balansēšanas precizitāte īpaši jutīgām un ātrdarbīgām ierīcēm: žiroskopiem, precīzām vārpstām (piemēram, precīzai apstrādei vai mikroelektronikas iekārtām), cietajiem diskdziņiem un citiem komponentiem, kam nepieciešama minimāla vibrācija. |
Piezīme: ātruma vērtība mm/s klases apzīmējumā atbilst īpatnējā ekscentricitātes un leņķiskā ātruma reizinājumam: G = euz vienu-ω. Tādējādi G skaitlis norāda pārvietojamā masas centra kustības robežātrumu rotora darbības laikā. Praksē pakāpes izvēle var atšķirties par vienu pakāpi uz augšu vai uz leju atkarībā no konkrētām prasībām un ekspluatācijas apstākļiem.
Pieļaujamā atlikušā disbalansa aprēķināšana
Zinot vajadzīgo G-klasi, var aprēķināt maksimāli pieļaujamo atlikušo nelīdzsvarotību - nelīdzsvarotības apjomu, kas var palikt pēc balansēšanas, nepārsniedzot noteikto klasi. ISO standartā ir šāda formula:
Uuz vienu (g-mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [apgr./min]
Kur:
- Uuz vienu - pieļaujamā atlikusī nelīdzsvarotība gramos milimetros (g-mm)
- G — līdzsvara kvalitātes klase (mm/s)
- m - rotora masa (kg)
- n - maksimālais darba ātrums (RPM)
Piemērs: Rotoram ar masu 100 kg, kas griežas ar maksimālo ātrumu 3000 apgr./min un kam jābūt sabalansētam atbilstoši G6.3 klasei, pieļaujamā atlikusī nelīdzsvarotība ir:
Uuz vienu = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mm
Tas nozīmē, ka šim rotoram ir atļauta kopējā nelīdzsvarotība aptuveni 2005 g-mm, nepārsniedzot G6.3. punktu. Praksē šī atlikusī nelīdzsvarotība tiek sadalīta starp korekcijas plaknēm. Divu plakņu (dinamiskai) balansēšanai aprēķinātā Uuz vienu tiek sadalīts starp plaknēm vienādi vai proporcionāli rotora konfigurācijai. Tādējādi balansēšanas tehniķis saņem konkrētu skaitlisku mērķi, kas jāsasniedz.
Praktiskā balansēšana un aprīkojums
Lai praksē sasniegtu vajadzīgo līdzsvara pakāpi, tiek izmantots specializēts aprīkojums. Ražošanas apstākļos parasti izmanto stacionāras balansēšanas mašīnas, kurās rotors tiek griezts un koriģēts, līdz atlikusī nelīdzsvarotība samazinās līdz izvēlētās G klases normai.
Tomēr lauka apstākļos (piemēram, ja vibrācijas rodas jau uzstādītā ventilatorā vai sūknī) var izmantot pārnēsājamos balansēšanas instrumentus. Piemērs ir Balanset-1A ierīce - pārnēsājams divkanālu vibrometrs-balansieris. Tas ļauj veikt dinamisko balansēšanu vienā vai divās plaknēs tieši uz iekārtas in-situ (uz vietas, nenoņemot rotoru).
1. attēls: Balanset-1A portatīvais vibrometrs-balansieris, kas savienots ar klēpjdatoru. Šajā kompaktajā ierīcē ir elektroniskais mērīšanas modulis, divi vibrācijas sensori un lāzera tahometrs, un vadības un disbalansa aprēķinus veic datora programmatūra.
1. attēls: Balansēšanas pielaides aprēķina logs programmā Balanset. Programmā ir iebūvēts kalkulators, kas automātiski aprēķina pieļaujamo atlikušo nelīdzsvarotību saskaņā ar ISO 1940 standartiem, pamatojoties uz rotora masu, darba ātrumu un izvēlēto G klasi.
Ierīce tiek savienota ar klēpjdatoru, mēra vibrāciju un nelīdzsvarotības fāzi, izmantojot sensorus un optisko tahometru, pēc tam programmatūra automātiski aprēķina nepieciešamos korekcijas svarus. Viena no Balanset-1A funkcijām ir automātisks pieļaujamās nelīdzsvarotības aprēķins saskaņā ar ISO 1940 (G pakāpes) - ierīce pati nosaka, līdz kādam līmenim jāsamazina vibrācija, lai sasniegtu, piemēram, G6,3 vai G2,5 pakāpi.
Mūsdienīgi balansēšanas instrumenti, piemēram, Balanset-1A, ļauj ātrāk un uzticamāk sasniegt nepieciešamo balansēšanas pakāpi. Izmantojot standarta G klases terminoloģiju un iebūvētos pielaides aprēķinus, inženieri un tehniķi precīzi zina, kāds ir veiksmīgas balansēšanas kritērijs. Tādējādi balansēšanas kvalitātes standartizācija, izmantojot G klases, ir ļāvusi izveidot vienotu valodu, lai aprakstītu, cik “gludi” jāstrādā konkrētam rotoram, un sasniegtu šo vibrācijas uzticamības līmeni, izmantojot visā pasaulē saprotamas un pārbaudāmas metodes.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 