ISO 1940-2 — Грешки при балансирање (сега ISO 21940-14)
Историскиот стандард за проценка на грешките при балансирање на крути ротори — систематски, случајно променливи и скаларни извори на грешки во процесот на балансирање. Повлечен и заменет со ISO 21940-14:2012. Самиот поимник за балансирање е дефиниран во ISO 21940-2 (поранешен ISO 1925) и е резимиран подолу.
Инженерите на Vibromera и понатаму ја користат класификацијата на грешки според ISO 1940-2 при решавање проблеми со преостанат небаланс кој опстојува по корекцијата со преносни инструменти како Balanset-1A.
Клучни поими за балансирање на прв поглед
Најважните дефиниции од ISO поимникот за балансирање — ISO 21940-2 (поранешен ISO 1925) — поимите што секој практичар во балансирањето мора да ги знае
Целосен терминолошки преглед
Сите главни поими од поимникот за балансирање, ISO 21940-2 (поранешен ISO 1925), организирани по категории
| Поим | Дефиниција | Значење |
|---|---|---|
| Ротор Ротор | Тело способно за ротација околу дефинирана оска. Во контекст на балансирањето, ги вклучува сите ротирачки компоненти: вратила, работни кола, арматури, тапани, вретена. | Основниот објект на балансирањето. Сите други поими опишуваат својства на роторот или дејства врз него. |
| Ротор Крут ротор | Ротор чиј небаланс може да се коригира во кои било две произволни рамнини, и по корекцијата, преостанатиот небаланс не се менува значително при која било брзина до максималната работна брзина. | Определува дека ISO 1940-1 (системот на G-степени) се применува. Балансирањето при мала брзина на работилничка машина е валидно. Огромното мнозинство индустриски ротори се крути. |
| Ротор Флексибилен ротор | Ротор што се деформира еластично при својата работна брзина така што состојбата на неговиот небаланс се менува. Мора да се коригира при или близу работната брзина во повеќе од две рамнини. | Бара ISO 21940-12. Високобрзински турбини, големи генератори, повеќестепени компресори. Потребна е специјализирана опрема за високобрзинско балансирање. |
| Ротор Оска на вратилото | Правата линија што ги спојува центрите на ракавците на лежиштата. Геометриската оска на ротација. | Референтната оска за сите мерења на небаланс. Радијалното отстапување (runout) на ракавците влијае врз точноста на мерењето. |
| Ротор Главна оска на инерција | Оската околу која роторот би ротирал слободно без да создава центрифугална сила или момент. Се совпаѓа со оската на вратилото кај совршено балансиран ротор. | Несовпаѓањето меѓу главната оска и оската на вратилото е небаланс. Секоја корекција има за цел да ги порамни овие две оски. |
| Ротор Центар на масата (тежиште) | Точката во која целата маса на роторот може да се смета за концентрирана. Кај балансиран ротор, лежи точно на оската на вратилото. | Статички небаланс = центарот на масата поместен од оската на вратилото. Специфичен небаланс (e) = растојание на поместувањето. |
| Ротор Работна брзина | Максималната ротациона брзина при која роторот работи во својата предвидена примена. | Клучна за пресметка на толеранцијата: Uпо = (9 549 × G × M) / n. Секогаш користете ја работната брзина, а не брзината на балансирање. |
| Ротор Критична брзина | Ротациона брзина при која системот ротор-лежиште доживува резонанца, што резултира со значително засилени вибрации. | Ја определува класификацијата крут/флексибилен. Крутиот ротор работи значително под првата свиткувачка критична брзина. |
| Поим | Дефиниција | Формула / Единици |
|---|---|---|
| Дебаланс Дебаланс | Состојба кога главната оска на инерција не се совпаѓа со оската на ротација. Создава центрифугална сила пропорционална на масата, ексцентричноста и квадратот на брзината. | U = m × r (g·mm или kg·m) |
| Дебаланс Статички дебаланс | Главната оска е паралелна со оската на ротација, но поместена. Еквивалентно на една маса на еден радиус. Може да се открие без ротација (ножести потпори). Вибрации на лежиштата во фаза. | Се коригира во 1 рамнина |
| Дебаланс Спрежен дебаланс | Главната оска ја пресекува оската на ротација во центарот на масата, но е накосена. Две еднакви, спротивни тешки места во различни рамнини создаваат нишачки момент. Може да се открие само за време на вртење. | Се коригира во 2 рамнини |
| Дебаланс Динамички дебаланс | Општиот случај: главната оска не е ниту паралелна ниту ја пресекува оската на ротација. Комбинација од статичка и спрежна. Најчестата состојба во реалниот свет. | Се коригира во 2 рамнини |
| Дебаланс Специфична неурамнотеженост | Однос на неурамнотеженоста спрема масата на роторот. Ја претставува ексцентричноста — поместувањето на центарот на масата од оската на вратилото. Овозможува споредба на квалитетот меѓу ротори со различни големини. | e = U / M (µm или g·mm/kg) |
| Дебаланс Остаточен дебаланс | Неурамнотеженоста што останува во роторот по процесот на балансирање. Не смее да ја надмине дозволената вредност (Uпо) за наведениот G-степен. | Uрез. ≤ Uпо |
| Дебаланс Почетен дебаланс | Неурамнотеженоста на роторот како што е примен, пред каква било корекција со балансирање. Се мери при првото пуштање. | Основа за постапката на балансирање |
| Дебаланс Вектор на неурамнотеженост | Големината и аголната положба на неурамнотеженоста во дадена рамнина. Претставена како поларен вектор со амплитуда (g·mm) и фазен агол (°). | U∠θ (g·mm на ° од реф.) |
| Поим | Дефиниција | Практични забелешки |
|---|---|---|
| Процес Балансирање | Процесот на проверка и прилагодување на распределбата на масата на роторот така што преостанатата неурамнотеженост да биде во рамките на наведената толеранција. | Итеративно: измери → пресметај → коригирај → потврди. |
| Процес Корекциска рамнина | Рамнина нормална на оската на роторот во која се додава или отстранува маса. Физички достапната локација за поставување на тегот. | Може да се разликува од толеранциските рамнини (на лежиштата) — бара геометриска конверзија. |
| Процес Толеранциска рамнина | Рамнината во која се наведува дозволената неурамнотеженост — типично рамнината на лежиштето. Неурамнотеженоста тука директно влијае на оптоварувањата на лежиштата. | Uпо се наведува за толеранциските рамнини; мора да се конвертира во рамнини за корекција. |
| Процес Корекциска маса | Физичката маса (тег) што се додава или отстранува од роторот на одреден радиус и агол во рамнината за корекција. | Додавање: прицврстување со штипка, завртка, заварување, епокси. Отстранување: дупчење, глодање, брусење. |
| Процес Пробен тег | Позната маса привремено прицврстена на роторот на познат радиус и агол за време на постапката на балансирање. Се користи за одредување на одѕивот на роторот (коефициент на влијание). | Методот на пробен тег на Balanset-1A: пуштање → прикачување пробен тег → пуштање → софтверот ја пресметува корекцијата. |
| Процес Коефициент на влијание | Промената во вибрацискиот одѕив (амплитуда и фаза) на мерна точка предизвикана од единечна неурамнотеженост на одредена локација. Ја карактеризира чувствителноста на системот ротор-лежиште. | Се пресметува од пуштањата со пробен тег. Балансирањето во две рамнини бара матрица на влијание 2×2. |
| Процес Балансирање во една рамнина | Постапка за корекција на статичка неурамнотеженост во една рамнина за корекција. Соодветна за кратки (дискообразни) ротори со L/D < 0.5. | Balanset-1A F2 режим. Еден сензор, една рамнина. |
| Процес Балансирање во две рамнини | Постапка за корекција на статичка и спрежна неурамнотеженост во две рамнини за корекција. Потребна за издолжени ротори или кога спрежната неурамнотеженост е значајна. | Balanset-1A F3 режим. Два сензора, две рамнини. |
| Процес Трим-балансирање | Конечно, фино балансирачко прилагодување што се изведува на склопен ротор за да се компензира неурамнотеженоста внесена при склопувањето (отскокнување на спојката, толеранции на налегнување). | Често се изведува на терен на инсталираната машина. |
| Процес Делење на тег | Распределување на пресметаната корекциска маса меѓу две соседни достапни локации (на пр., два отвора за завртки или положби на лопатки) кога точната аголна положба не е достапна. | Balanset-1A обезбедува автоматска пресметка за поделба на тегот. |
| Поим | Дефиниција | Споредба |
|---|---|---|
| Машина Машина за балансирање | Уред што ја мери неурамнотеженоста во роторот (големина и аголна положба) за да може да се коригира распределбата на масата. | Работилнички (стационарни) или теренски (преносни како Balanset-1A). |
| Машина Машина со меки лежишта | Потпорот е многу флексибилен. Роторот се врти над сопствената фреквенција на потпорот. Мери физичко поместување. Мора да се калибрира за секоја геометрија на роторот. | Поретко застапена денес. Пониска цена, но операторот мора повторно да калибрира за секој ротор. Мерење на поместување. |
| Машина Машина со тврди лежишта | Потпорот е многу крут. Роторот се врти под сопствената фреквенција на потпорот. Сензорите директно ја мерат центрифугалната сила. Трајно калибрирана — прифаќа широк опсег на ротори без поставување специфично за роторот. | Доминантен тип во модерната индустрија. Поуниверзален, побрзо поставување. Мерење на сила. |
| Машина Теренски балансер | Преносен инструмент што се користи за балансирање на ротори на самото место (вградени во машината) без расклопување. Користи сензори за вибрации и тахометар. Метод со пробен тег. | Balanset-1A (2-канален) и Balanset-4 (4-канален). Вграден калкулатор за толеранции според ISO 1940. |
| Машина Трн (арбор) | Вратило или адаптер на кое се монтира ротор за балансирање на машина. Мора да биде точно концентричен и да има занемарливо радијално отстапување (runout). | Ексцентричноста на трнот е главен извор на систематска грешка при балансирање. Се проверува со индекс-тест. |
| Поим | Дефиниција | Формула / Стандард |
|---|---|---|
| Квалитет Степен на квалитет на балансирање (G) | Класификација што ја одредува максималната дозволена брзина на центарот на маса на роторот. G = eпо × ω. Класите формираат логаритамска скала со фактор 2,5. | G 0.4 … G 4000 Дефинирано во ISO 1940-1 |
| Квалитет Дозволена преостаната неурамнотеженост (Uпо) | Максимална преостаната неурамнотеженост дозволена за одредената G-класа, масата на роторот и работната брзина. Критериумот за прифаќање. | Uпо = (9549 × G × M) / n |
| Квалитет Толеранција на балансирање | Опсегот во кој мора да се наоѓа преостанатата неурамнотеженост за да се исполни одредениот барен квалитет. Еднакво на Uпо. | Одредено по рамнина по распределбата |
| Квалитет Однос на намалување на неурамнотеженоста (URR) | Однос на почетната неурамнотеженост спрема преостанатата неурамнотеженост по еден циклус на корекција. Ја покажува ефикасноста на машината/постапката за балансирање. | URR = Uпочетен / Uрезидуален Типично: 5–50× |
| Мерење Фазен агол | Аголната положба на векторот на неурамнотеженост во однос на референтна ознака на роторот (мерена со тахометар). Во комбинација со амплитудата, го дефинира целосниот вектор на неурамнотеженост. | ° (степени, 0–360) |
| Мерење Брзина на вибрации (RMS) | Средна квадратна вредност (RMS) на брзината на вибрации на куќиштето на лежиштето. Стандарден мерен параметар за проценка на состојбата на машината според ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| Мерење Индекс-тест | Постапка за проверка: завртете го роторот за одреден агол (пр. 180°) во однос на потпорите на машината и повторно измерете. Открива грешки од трнот и држачите. | Потребно за формална проверка според ISO 1940-1, погл. 10 |
| Мерење Минимална остварлива преостаната неурамнотеженост (Umar) | Најниската преостаната неурамнотеженост што може да се постигне на дадена машина за балансирање за конкретен ротор. Се определува од чувствителноста на машината, нивото на шум и состојбата на лежиштата. | Umar мора да биде ≤ Uпо за да биде машината соодветна за бараната G-класа. |
Што е ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Механички вибрации — Барања за квалитет на балансирање на крути ротори — Дел 2: Грешки при балансирање) беше меѓународниот стандард за идентификување, проценка и земање предвид на грешките што настануваат при балансирањето на крути ротори — од неурамнотеженоста на трнот и погонското вратило до биењето на компонентите и расејувањето на инструментите. Повлечен е и заменет со ISO 21940-14:2012 (Механички вибрации — Балансирање на ротори — Дел 14: Постапки за проценка на грешките при балансирање), кој ги проширува истите постапки на ротори со флексибилно однесување. Забелешка: често се меша со балансирачкиот поимник — тоа е различен стандард, ISO 21940-2 (поранешен ISO 1925), чија терминологија оваа страница ја резимира подолу.
Кога инженер во Германија ќе специфицира „корекција на динамичка неурамнотеженост до G 6.3 во две рамнини“, техничар во Јапонија мора точно да разбере што се бара — истата состојба на роторот, истата постапка на балансирање и истиот критериум за прифаќање. ISO поимникот за балансирање — ISO 21940-2 (поранешен ISO 1925) — го овозможува тоа обезбедувајќи единствен, меѓународно договорен поимник за целата област.
Самиот ISO 1940-2, наспроти тоа, не беше ниту речник ниту спецификација на толеранции — тој се занимаваше со грешките при балансирање. Ги класифицираше изворите на грешки во процесот на балансирање како систематски (големината и аголот може да се проценат — на пр. неурамнотеженост на трнот или погонското вратило, радијално и аксијално биење, клинови и клиновидни жлебови, резидуален магнетизам, грешки при повторно склопување и инструментациски грешки), случајно променливи (лабави делови, заробени течности, термичка деформација, аеродинамички отпор) и скаларни (може да се процени само максималната големина, аголот е неопределен — на пр. монтажни зазори и производни толеранции), и даваше постапки за нивна проценка и земање предвид, така што преостанатата неурамнотеженост навистина останува во рамките на дозволената вредност Uпо од ISO 1940-1 (сега ISO 21940-11). Неговиот наследник, ISO 21940-14, ја задржува токму оваа улога во серијата ISO 21940.
Детална анализа на термините
Разликата крут / флексибилен
Ова е најважната поединечна класификација во балансирањето. Разликата определува сè: кој стандард се применува, каква опрема е потребна, колку рамнини се потребни и при која брзина мора да се врши балансирањето.
Ротор чија неурамнотеженост може да се коригира во кои било две произволни рамнини и, по корекцијата, преостанатата неурамнотеженост не се менува значително при која било брзина до максималната работна брзина. Практичен тест: ако првата свиткувачка критична брзина е доволно над максималната работна брзина (типично > 1,5× или повеќе), роторот е крут.
Ротор што еластично се деформира при својата работна брзина така што неговата состојба на неурамнотеженост се менува. Мора да се балансира при или блиску до работната брзина во повеќе од две рамнини. Се однесува на: големи турбогенератори, повеќестепени високобрзински компресори, долги валјаци на машини за хартија при висока брзина. Опфатени со ISO 21940-12.
Огромното мнозинство индустриски ротори — електромотори, вентилатори, пумпи, замајци, вратила — се крути ротори. ISO 1940-1 Системот на G-класи се применува директно на крутите ротори.
Трите типа неурамнотеженост
Поимникот (ISO 21940-2) дефинира три основни типа врз основа на геометрискиот однос меѓу главната инерцијална оска и оската на ротација. Разбирањето на овие типови е од суштинско значење за избор на правилната постапка на балансирање:
- Статичка неурамнотеженост произведува сила — двете лежишта вибрираат во фаза при 1× RPM. Роторот може да се открие како неурамнотежен без ротација (гравитацијата го открива на ножести потпори). Доволна е една корекциска рамнина. Типично за тесни, дискообразни ротори (L/D < 0.5): тесни ременици, работни кола на вентилатори, тенки замајци.
- Спрежна неурамнотеженост произведува момент — лежиштата вибрираат со фазна разлика од 180° при 1× RPM. Вкупната сила е нула (центарот на маса е на оската), но две еднакви и спротивни тешки места на различни аксијални позиции создаваат нишачки спрег. Може да се открие само при вртење. Бара две корекциски рамнини.
- Динамичка неурамнотеженост = статичка + спрежна, комбинирани. Општиот случај за сите реални ротори што не се совршено симетрични. Присутни се и сила и момент. Лежиштата вибрираат при 1×, при што односот не е ниту во фаза ниту точно во противфаза од 180°. Бара балансирање во две рамнини.
Специфичен дебаланс и врската со G-класата
Специфичен дебаланс (e = U/M) е клучната метрика што овозможува универзална споредба на квалитетот на балансирање. Ротор од 5 kg со дебаланс од 50 g·mm има e = 10 µm. Ротор од 500 kg со дебаланс од 5 000 g·mm исто така има e = 10 µm — идентичен квалитет на балансирање и покрај 100× разлика во масата.
G-степен го проширува ова со вклучување на брзината: G = e × ω, давајќи еден единствен број (mm/s) што го карактеризира квалитетот на балансирање независно и од масата и од брзината. Ова е основата на ISO 1940-1 системот за толеранции.
Корекциони рамнини наспроти рамнини на толеранција
Поимникот прави клучна разлика што често се превидува во практиката:
- Рамнини на толеранција = рамнините на лежиштата каде што вибрациите и динамичките оптоварувања се најкритични. Дозволениот дебаланс Uпо се специфицира овде.
- Корекциски рамнини = физички пристапни локации каде што можат да се постават тегови (главчина на вентилаторот, крајни прстени на моторот, рамења на вратилото). Често на различни аксијални позиции од лежиштата.
Претворањето на Uпо од рамнините на толеранција во корекциони рамнини бара познавање на геометријата на роторот. За асиметрични или конзолни ротори, оваа конверзија може значително да ги промени толеранциите по рамнина. Balanset-1A автоматски ја врши оваа конверзија кога се внесени димензиите на роторот.
Типови машини за балансирање
Двата основни типа машини одразуваат различни физички принципи на мерење:
- Со меки лежишта: Сопствената фреквенција на потпирањето е далеку под работната брзина → машината мери поместување. Бара калибрација за секој нов ротор. Историски значајна; во сè поретка употреба.
- Со тврди лежишта: Сопствената фреквенција на потпирањето е далеку над работната брзина → машината мери сила. Трајно калибрирана — прифаќа различни ротори без поединечна калибрација. Доминантниот современ тип.
Инструменти за балансирање на терен како Balanset-1A користат друг принцип: тие не се „машина“ во смисла на ISO, туку ги користат сопствените лежишта и потпора на роторот како мерен систем, применувајќи го методот на пробен тег (коефициент на влијание) за да ја определат корекцијата без да бараат наменска машина за балансирање.
Вкрстена референца: каде се користи секој термин
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Ги користи сите термини за толеранција и квалитет — G-класа, Uпо, толеранција на балансирање, преостанат дебаланс. Примарниот корисник на овој речник.
ISO 14694: Користи термини за ротори (крути), термини за небаланс и се проширува со категории за примена на BV специфични за вентилатори, класи на балансирање и табели со гранични вредности на вибрации.
ISO 10816 / ISO 20816: Користи термини за мерење — брзина на вибрации, RMS, мерни точки на куќиштето на лежиштето.
ISO 21940-12: Ја проширува дефиницијата за флексибилен ротор со процедури на повеќе брзини и повеќе рамнини.
API 610 / API 617: Стандардите за нафтената индустрија ги референцираат G-класите од ISO 1940 и терминологијата за дебаланс во спецификациите за пумпи и компресори.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Транзиција
ISO 21940-14:2012 формално го укина и го замени ISO 1940-2:1997, чија техничка ревизија претставува — при што главната промена е проширувањето на неговата применливост на ротори со флексибилно однесување. Речникот за балансирање следеше посебен пат: ISO 1925 беше ревидиран како ISO 21940-2. Нумерацијата ISO 21940 ја одразува интеграцијата во сеопфатната серија ISO 21940 што ги опфаќа сите аспекти на балансирањето ротори. Старите ознаки сè уште широко се појавуваат во индустриската литература.
Официјален стандард: ISO 21940-14:2012 (го заменува ISO 1940-2) на ISO Store →
Често поставувани прашања — ISO 1940-2
Грешки при балансирање, транзицијата кон ISO 21940 и терминологија за балансирање
▸ Што е ISO 1940-2?
▸ Која е разликата помеѓу статички и динамички дебаланс?
▸ Која е разликата помеѓу крут и флексибилен ротор?
▸ Што е резидуален дебаланс?
▸ Која е разликата помеѓу корекциската рамнина и толеранциската рамнина?
▸ Меко-лежишна наспроти тврдо-лежишна машина за балансирање?
▸ Што е специфичен дебаланс (ексцентричност)?
Поврзани статии од речникот
Зборувајте го јазикот — со вистинските алатки
Балансерите на Vibromera директно го имплементираат ISO речникот: избор на G-класа, вектори на дебаланс, корекциски рамнини, споредба на резидуален наспроти дозволен дебаланс — сè во еден преносен инструмент.
Прегледајте опрема за балансирање →
