Kas ir ISO 1940-1?

Ātra atbilde

ISO 1940-1 (Mehāniskā vibrācija — Rotoru līdzsvara kvalitātes prasības nemainīgā (stingrā) stāvoklī) definē G klases līdzsvara kvalitātes sistēma stingriem rotoriem. Formula Uuz vienu = (9 549 × G × M) / n aprēķina pieļaujamo atlikumu nelīdzsvarotība. Aizstāts ar ISO 21940-11:2016 ar identiskām vērtībām. Rūpniecisko iekārtu noklusējuma klase: G 6.3.

ISO 1940-1 ir pamatdokuments rotoru balansēšanai visā pasaulē. Tā G klases sistēma ir balansēšanas de facto valoda: "balansēšana līdz G 6,3" saprot ikviens speciālists visā pasaulē. Standarts aptver stingrus rotorus, sākot no sīkām precīzijas vārpstām līdz masīvām kloķvārpstām, nodrošinot universālu sistēmu balansēšanas kvalitātes noteikšanai, aprēķināšanai un pārbaudei.

Standarts attiecas tikai uz stingrs rotori — tie, kuru elastīgās deformācijas centrbēdzes spēku ietekmē ir niecīgas visā darbības ātruma diapazonā. Elastīgie rotori (kas darbojas virs pirmā lieces kritiskā ātruma) ir aplūkoti standartā ISO 21940-12.

Stingrā rotora koncepcija

Rotors tiek klasificēts kā stingrs, ja tā masas sadalījums būtiski nemainās, ātrumam mainoties no nulles līdz maksimālajam darba ātrumam. Galvenās sekas: Rotors, kas balansēts ar mazu ātrumu uz balansēšanas mašīnas, paliek līdzsvarots ar savu darba ātrumu. Tas ļauj balansēt darbnīcas iekārtā ar ātrumu 300–600 apgr./min, vienlaikus ievērojot pielaides pie 3000+ apgr./min.

Ja rotors darbojas superkritiskajā apgabalā (virs pirmā lieces punkta kritiskais ātrums) vai tuvu rezonanse, novirzes maina efektīvo masas sadalījumu, un balansēšana pie maza ātruma var būt neefektīva pie liela ātruma. Šādi rotori tiek klasificēti kā elastīgi.

Ko ISO 1940-1 neaptver

Rotori ar mainīgu ģeometriju (šarnīrveida vārpstas, helikoptera lāpstiņas). Rezonanse rotora-balsta-pamata sistēmās. Aerodinamiskie un hidrodinamiskie spēki, kas nav saistīti ar masas sadalījumu. Konkrēti par ventilatoriem sk. ISO 14694 (BV/FV kategorijas).

Nelīdzsvarotības veidi

Nelīdzsvarotība = rotora inerces ass ≠ rotācijas ass. Vektora formā: U = m × r (g·mm). Standarts ISO 1940-1 klasificē trīs veidus:

  • Statiskais disbalanss: Inerces ass ir paralēla rotācijas asij, bet nobīdīta. Viena nelīdzsvarota masas ekvivalents. Koriģējams viena lidmašīna. Tipiski: skriemeļi, šauri zobrati, ventilatora lāpstiņriteņi (L/D < 0,5).
  • Pāra nelīdzsvarotība: Inerces ass iet caur masas centru, bet ir sasvērta. Neto spēks ir nulle, bet pāris (elementi) šūpo rotoru. Nepieciešams. divas lidmašīnas.
  • Dinamiskā nelīdzsvarotība: Vispārīgs gadījums — statiskā ass + pāris kopā. Inerces ass nav ne paralēla, ne krusto rotācijas asi. Nepieciešams divas lidmašīnas. Lielākajai daļai reālu rotoru ir dinamisks disbalanss.

Īpatnējais disbalanss (ekscentricitāte)

Īpašais nelīdzsvars
e = U / M
e µm (g·mm/kg) | U = disbalanss (g·mm) | M = rotora masa (kg) — masas centra nobīde no rotācijas ass

G klase ir definēta kā produkts. e × ω (mm/s) — rotora masas centra lineārais ātrums, kas riņķo ap rotācijas asi. Šis viens skaitlis raksturo līdzsvara kvalitāti neatkarīgi no rotora izmēra un ātruma.

G pakāpes sistēma — fizikālais pamats

Masu līdzība

Ģeometriski līdzīgiem rotoriem: Uuz vienu ∝ M → īpatnējais disbalanss euz vienu jābūt nemainīgam. Visiem izmēriem tiek piemērots viens standarts.

Ātruma līdzība

Centrbēdzes spēks F = M·e·ω². Lai uzturētu pieņemamas gultņu slodzes pie dažādiem ātrumiem, euz vienu jāsamazinās, palielinoties ω:

G klases definīcija
G = euz vienu × ω = konstante (mm/s)
G 6,3 = masas centra orbītas ar ātrumu ≤ 6,3 mm/s | Blakus esošo pakāpienu atšķirība ir 2,5 reizes

Pieļaujamā atlikušā disbalansa aprēķināšana

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 pielaides formula
Uuz vienu = (9 549 × G × M) / n
Uuz vienu g·mm | G = klase (mm/s) | M = rotora masa (kg) | n = maksimālais darba apgriezienu skaits minūtē | 9549 = 60000/(2π)
Darbības piemērs: Ventilatora rotors, G 6.3

Ņemot vērā: Centrbēdzes ventilatora lāpstiņritenis, M = 200 kg, n = 1500 apgr./min, G 6,3.

Kopā: Uuz vienu = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm

Ekscentriskums: euz vienu = 8 021 / 200 = 40,1 µm

Uz plakni (simetriska, 2): 8 021 / 2 = 4011 g·mm

Pie R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g uz plakni

Vienmēr izmantojiet maksimālo apkalpošanas ātrumu

Formulā norādītajam ātrumam jābūt augstākajam apgriezienu skaitam minūtē ekspluatācijas laikā, nevis balansēšanas iekārtas ātrumam. Daudzi rotori tiek balansēti ar ātrumu 300–600 apgr./min, taču pielaidei jāizmanto faktiskais ekspluatācijas ātrums (piemēram, 1480 apgr./min). Balansēšanas iekārtas ātruma izmantošana rada bīstami vaļīgas pielaides.

Piešķiršana korekcijas plaknēm

Uuz vienu attiecas uz rotora masas centru. Praksē līdzsvars divās plaknēs (gultņu tuvumā). 7. nodaļas noteikumi:

Simetriski rotori

CoM viduspunktā → vienāds ar: UL = UR = Uuz vienu / 2.

Asimetrisks starpgultņu

Asimetriska sadale
Upa kreisi = Uuz vienu × (b / g) | Upa labi = Uuz vienu × (augstums / augstums)
a = CoM uz kreiso pusi | b = CoM uz labo pusi | L = a + b

Pārkarināti rotori

Pārkarināta masa rada lieces momentu, kas noslogo abus gultņus. Nepieciešams uz momentiem balstīts pārrēķins → parasti daudz stingrāka pielaide pārkarinātai plaknei. Bieži sastopams sūkņiem, vienpakāpes kompresoriem, konsolveida ventilatoru lāpstiņriteņiem.

Kļūdas un verifikācija

Kļūdu avoti

  • Sistemātiska: Mašīnas kalibrēšanas nobīde, ekscentriskie stieņi, ķīļrievas efekti (ISO 8821), termiskā deformācija.
  • Nejauši: Sensora troksnis, atbalsta brīvkustība, rotora novietojuma variācija.

Kopējā kļūda nedrīkst pārsniegt 10–15% pielaides. Ja tā ir lielāka, attiecīgi jāpalielina darba pielaide.

Montāžas efekti

Komponentu balansēšana ≠ montāžas balansēšana. Sakabes ekscentricitāte, radiālais izvirzījums un vaļīgi savienojumi var novest pie komponentu darbības traucējumiem. Noregulējiet saliktā rotora balansēšanu.

Verifikācijas metodes

  • Indeksa tests: Pagrieziet rotoru uz stiprinājuma par 180°, atkārtoti izmēriet. Izmaiņas = stiprinājuma kļūda.
  • Izmēģinājuma svara tests: Pievienojiet zināmo masu, pārbaudiet, vai izmērītā vektora izmaiņa atbilst paredzamajam.
  • Lauka pārbaude: Izmēriet gultņu vibrāciju uz ISO 10816.
Balanset-1A: iebūvēta atbilstība ISO 1940-1 standartam

Portāls Balanset-1A automatizē ISO 1940-1: ievada masu, ātrumu, G pakāpi → momentāno Uuz vienu ar automātisku plaknes piešķiršanu. Pēc balansēšanas salīdzina atlikumu ar robežvērtību. F6 Reports funkcija ģenerē formālu protokolu, kurā dokumentēta sasniegtā G pakāpe. Precizitāte ±5% ātrums, ±1° fāze — pietiekama G 16 līdz G 2,5. Balanset-4 paplašina līdz četriem kanāliem sarežģītiem daudzgultņu rotoriem.

Darbības piemēri

1. gadījums: elektromotors — G 6.3

Rotors: 15 kW, 1460 apgr./min, 35 kg, simetrisks starp gultņiem.

Tolerance: Uuz vienu = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/lidmašīna.

Pie R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plakne. Veikala sabalansēts svars: 180 g·mm atlikums. ✅

2. gadījums: Sūknis — lāpstiņritenis, G 6.3

Rotors: Vārpsta + lāpstiņritenis 18 kg, 2950 apgr./min. Lāpstiņritenis 6 kg, pārkare 120 mm. Gultņu laidums 250 mm.

Kopā: Uuz vienu = 367 g·mm. Momentu sadalījums: priekšējais ≈ 202, aizmugurējais ≈ 165 g·mm.

Lauka līdzsvarots ar Balanset-1A vienplaknes: 8,5 g pie 230°. Galīgais: 95 g·mm. ✅

3. gadījums: Turbokompresors — G 2,5

Rotors: 3 pakāpju, 65 kg, 12 000 apgr./min. Nedaudz asimetrisks.

Tolerance: Uuz vienu = 129 g·mm → 65/plakne → pie R = 95 mm: 0,68 g/plakne.

Precizitāte zem grama → tikai darbnīcas ātrgaitas iekārta. Indeksa tests: stieņa kļūda < 5 g·mm. Galīgais: 28 g·mm/plakne. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • G kategorijas vērtības, formulas, pielietojuma tabulas — identisks. Nav tehnisku izmaiņu.
  • ISO 21940 sērija: 11. daļa (kvalitāte), 12. daļa (elastīgums), 14. daļa (procedūras), 21. daļa (apraksti), 31. daļa (uzņēmība), 32. daļa (atslēgas).
  • Abi apzīmējumi praksē tiek lietoti savstarpēji aizvietojami.
  • ISO 14694 BV kategorijas tieši atsaucas uz G pakāpēm.
  • ISO 21940-11: Šis standarts ir G klases sistēma.
  • ISO 21940-12: Elastīga rotora balansēšana.
  • ISO 10816 / ISO 20816: Vibrācijas novērtējums — balansēšanas kvalitātes darbības rezultāts.
  • ISO 14694: Faniem specifiskas BV/FV kategorijas → G pakāpes.
  • ISO 8821: Atslēgas rievas ietekme (pusatslēgas konvencija).
  • API 610 / API 617: Naftas sūkņi/kompresori, kas atbilst standartam ISO 1940.

Oficiālais standarts: ISO 1940-1 ISO veikalā →

← Atgriezties pie glosārija rādītāja