Balansēšanas pakāpju klasifikāciju izpratne
Definīcija: Kas ir līdzsvarošanas pakāpe?
A līdzsvarošanas pakāpe (saukta arī par līdzsvara kvalitātes pakāpi vai G klase) ir standartizēta klasifikācijas sistēma, kas nosaka nepieciešamo līdzsvara kvalitāti dažādu veidu rotējošām mašīnām. To galvenokārt nosaka ISO 21940-11 standarts (agrāk ISO 1940-1), balansēšanas pakāpes kategorizē iekārtas, pamatojoties uz to ekspluatācijas raksturlielumiem, un piešķir atbilstošus balansēšanas pielaides.
Kvalifikāciju sistēma nodrošina, ka visas puses — ražotāji, apkopes tehniķi un gala lietotāji —, nosakot un pārbaudot rotoru balansēšanas kvalitāti, ievēro konsekventus, starptautiski atzītus standartus.
G klases sistēma
Balansēšanas pakāpes tiek apzīmētas ar “G”, kam seko skaitliska vērtība, piemēram, G 2,5, G 6,3 vai G 16. Skaitlis apzīmē pieļaujamā atlikuma reizinājumu. nelīdzsvarotība ekscentricitāti (milimetros) un leņķisko ātrumu (radiānos sekundē). Vienkāršāk sakot, tas apzīmē pieļaujamo disbalansa vibrācijas ātrumu mm/s.
Galvenais princips
Zemāki G skaitļi norāda uz stingrākām balansa prasībām (mazāku pieļaujamo atlikušo disbalansu), savukārt augstāki G skaitļi pieļauj lielāku atlikušo disbalansu. Sistēma atpazīst, ka dažādiem iekārtu veidiem ir ļoti atšķirīgas balansa kvalitātes prasības atkarībā no to ātruma, masas, pielietojuma un darba vides.
Izplatītākās balansēšanas pakāpes un to pielietojums
ISO 21940-11 definē pakāpes no G 0,4 (augstākā precizitāte) līdz G 4000 (zemākā precizitāte). Šeit ir visbiežāk sastopamās pakāpes:
G 0.4 – īpaši augsta precizitāte
Pieteikumi:
- Slīpmašīnu vārpstas
- Žiroskopi
- Precīzijas mērīšanas iekārtas
Raksturojums: Nepieciešams specializēts balansēšanas aprīkojums un kontrolēta vide. Parasti tiek veikts specializētās precīzās balansēšanas darbnīcās.
G 1.0 – augsta precizitāte
Pieteikumi:
- Augstas precizitātes darbgaldu vārpstas
- Turbokompresori
- Ātrgaitas centrifūgas
- Datoru disku diskdziņi
Raksturojums: Nepieciešama rūpīga visu balansēšanas parametru kontrole un augstas kvalitātes instrumentācija.
G 2.5 – precīzā rūpniecība
Pieteikumi:
- Gāzes un tvaika turbīnas
- Stingri turboģeneratora rotori
- Kompresori
- Darbgaldu piedziņas
- Vidēji un lieli elektromotori (ar īpašām prasībām)
- Centrbēdzes separatori
Raksturojums: Augstas kvalitātes, ātrgaitas rūpniecisko iekārtu standarts. Sasniedzams ar labu lauka balansēšana prakses.
G 6.3 – Vispārīgi rūpnieciskie (visizplatītākie)
Pieteikumi:
- Universālie elektromotori
- Apstrādes rūpniecības iekārtas
- Centrbēdzes sūkņi
- Ventilatori un pūtēji
- Reduktori
- Vispārējās tehnikas rotori
- Vidēja ātruma kompresori
Raksturojums: “Standarta” klase lielākajai daļai rūpniecisko iekārtu. Nodrošina labu līdzsvaru starp sasniedzamību un veiktspēju. Viegli sasniedzams ar pārnēsājamu balansēšanas aprīkojumu.
G 16 – Smagā rūpniecība
Pieteikumi:
- Piedziņas vārpstas (propellervārpstas, kardānvārpstas)
- Daudzcilindru dīzeļdzinēji ar sešiem vai vairāk cilindriem
- Smalcinātāji
- Lauksaimniecības tehnika
- Atsevišķas dzinēju sastāvdaļas
Raksturojums: Piemērots izturīgām, lēnāka ātruma iekārtām, kurām ir augstāka vibrācijas tolerance.
G 40 un augstāks – ļoti smags rūpnieciskais pielietojums
Pieteikumi:
- Četrcilindru dīzeļdzinēji (G 40)
- Stingri montētas lēnas darbības mašīnas
- Ļoti liels, lēni griežošs aprīkojums
Raksturojums: Pielietojams masīvām, lēnas darbības iekārtām, kur augstas precizitātes līdzsvarošana nav ekonomiski pamatota vai tehniski nepieciešama.
Kā izvēlēties atbilstošu balansēšanas pakāpi
Pareizas balansēšanas pakāpes izvēle ietver vairāku faktoru ņemšanu vērā:
1. Iekārtu tips un konstrukcija
ISO 21940-11 standarts sniedz detalizētas tabulas, kurās iekārtu veidi tiek salīdzināti ar ieteicamajām markām. Šis ir galvenais sākumpunkts markas izvēlei.
2. Darbības ātrums
Ātrgaitas iekārtām parasti ir nepieciešams stingrāks līdzsvars (zemāks G skaitlis), jo centrbēdzes spēki palielinās proporcionāli ātruma kvadrātam.
3. Montāžas veids
Iekārtas, kas uzstādītas uz elastīgiem pamatiem vai izolācijas sistēmām, bieži vien var izturēt augstākus G skaitļus nekā stingri uzstādītas iekārtas.
4. Personāla tuvums
Trokšņa un drošības apsvērumu dēļ tehnikai apdzīvotās telpās var būt nepieciešams stingrāks līdzsvars.
5. Īpašas prasības
Dažos pielietojumos (medicīnas iekārtās, precīzijas ražošanā, kosmosa rūpniecībā) ir nepieciešams stingrāks līdzsvars nekā standarta rūpnieciskajā praksē.
6. Ekonomiskie apsvērumi
Katrs solis uz stingrāku pakāpi palielina līdzsvarošanas izmaksas. Izvēlētajai pakāpei ir jāatbilst ekspluatācijas vajadzībām, nepārspīlējot ar specifikācijām.
Saistība starp slīpumu un pieļaujamo nelīdzsvarotību
Balansēšanas pakāpe tiek izmantota, lai aprēķinātu maksimāli pieļaujamo atlikušais disbalanss konkrētam rotoram:
Formula
Uuz vienu (g·mm) = (9549 × G × M) / apgr./min.
Kur:
- Uuz vienu = Pieļaujamā atlikušā nelīdzsvarotība gramos-milimetros
- G = Bilances kvalitātes pakāpes numurs (piemēram, 6,3 G 6,3)
- M = Rotora masa kilogramos
- RPM = Darba ātrums apgriezienos minūtē
Piemērs
100 kg ventilatora rotors, kas darbojas ar ātrumu 1500 apgr./min un kura klase ir G 6.3:
Uuz vienu = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Ja korekcijas plaknes rādiuss ir 200 mm, tas ir vienāds ar 2,0 gramiem pieļaujamā atlikušā disbalansa.
Vairāku ātrumu un mainīga ātruma apsvērumi
Mašīnām, kas darbojas dažādos ātrumos:
- Darbība ar nemainīgu ātrumu: Uzklājiet slīpumu ar normālu darba ātrumu
- Mainīgs ātrums: Uzklājiet slīpējumu ar maksimālo nepārtrauktās darbības ātrumu
- Kritisko ātrumu šķērsošana: Priekš elastīgi rotori, var būt nepieciešams īpaši ņemt vērā līdzsvaru kritiskos ātrumos, potenciāli izmantojot modālās līdzsvarošanas metodes.
Pārbaude un pieņemšana
Pēc līdzsvarošana ir pabeigta, sasniegtā līdzsvara kvalitāte ir jāpārbauda atbilstoši norādītajai pakāpei:
Mērīšanas metodes
- Tieša disbalansa mērīšana: Balansēšanas mašīnā atlikušo disbalansu mēra tieši un salīdzina ar Uuz vienu
- Vibrācijas mērīšana: Lauka balansēšanā vibrācijas amplitūda tiek izmantota kā netiešs balansa kvalitātes rādītājs.
Pieņemšanas kritēriji
Rotors tiek uzskatīts par pieņemamu, ja:
- Izmērītais atlikušais disbalanss ≤ Aprēķinātais Uuz vienu, VAI
- Vibrācijas līmeņi atbilst ISO 20816 vai citiem piemērojamiem vibrācijas standartiem
Vēsturiskais konteksts: no ISO 1940 līdz ISO 21940
G kategorijas sistēma sākotnēji tika izveidota standartā ISO 1940-1 (pirmo reizi publicēts 1986. gadā). 2016. gadā ISO 1940 sērija tika pārskatīta un pārnumurēta par ISO 21940 sēriju, un ISO 21940-11 aizstāja ISO 1940-1. Pamatprincipi un kategorijas vērtības būtībā palika nemainīgas, taču jaunākais standarts paredz:
- Atjauninātās iekārtu klasifikācijas
- Skaidrākas vadlīnijas pakāpes izvēlei
- Labāka integrācija ar citiem rotora dinamikas standartiem
- Uzlabotas procedūras elastīgiem rotoriem
Bieži sastopami nepareizi priekšstati
1. nepareizais priekšstats: “Ciešāks vienmēr ir labāks”
Realitāte: Pārāk augstas prasības balansēšanas kvalitātei palielina izmaksas bez proporcionāla ieguvuma. G 2.5 iekārtas ne vienmēr darbojas labāk nekā G 6.3 iekārtas lietojumos, kuros ir piemērots G 6.3.
2. nepareizais priekšstats: “Pakāpe ir tieši vienāda ar vibrācijas līmeni”
Realitāte: Lai gan G skaitlis ir saistīts, tas norāda pieļaujamo disbalansa ekscentricitāti, nevis vibrācijas amplitūdu. Faktiskā vibrācija ir atkarīga no daudziem faktoriem, ne tikai no līdzsvara kvalitātes.
3. nepareizais priekšstats: “Viena klase der visām rūpnīcas iekārtām”
Realitāte: Dažādiem iekārtu veidiem ir nepieciešamas dažādas kvalitātes pat vienā un tajā pašā iekārtā. Precīzās apstrādes dzirnaviņām un drupinātājiem ir ļoti atšķirīgas līdzsvara prasības.
Dokumentācija un specifikācijas
Norādot balansēšanas darbus, dokumentācijā skaidri jānorāda:
- Nepieciešamā balansēšanas pakāpe (piemēram, “Balanss atbilstoši G 6.3 saskaņā ar ISO 21940-11”)
- Apkalpošanas ātrums pielaides aprēķināšanai
- Nepieciešamo korekcijas plakņu skaits
- Verifikācijas metode (darbnīcas balansēšanas iekārta vai lauka vibrācijas mērīšana)