Zrozumienie klasyfikacji stopni równoważenia

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

$2,358.31

Części

Czujnik wibracji

$107.47

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

$148.07

Urządzenia

Balanset-4

$8,123.32

Części

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

$54.93

Części

Taśma odblaskowa

$11.94

Urządzenia

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicja: Czym jest ocena równoważąca?

A ocena równoważąca (nazywany również klasą jakości równowagi lub G-klasa) to znormalizowany system klasyfikacji, który określa wymaganą jakość wyważenia dla różnych typów maszyn wirujących. Definiowany przede wszystkim przez ISO 21940-11 norma (dawniej ISO 1940-1), klasy równoważące klasyfikują sprzęt na podstawie jego charakterystyk operacyjnych i przypisują odpowiednie tolerancje wyważania.

System ocen gwarantuje, że wszystkie strony — producenci, technicy ds. konserwacji i użytkownicy końcowi — działają zgodnie ze spójnymi, uznanymi na całym świecie standardami przy określaniu i weryfikowaniu jakości wyważenia wirnika.

System G-Grade

Klasy wyważania oznaczane są literą “G”, po której następuje wartość liczbowa, np. G 2,5, G 6,3 lub G 16. Liczba ta oznacza iloczyn dopuszczalnej zawartości resztkowej brak równowagi mimośród (w milimetrach) i prędkość kątowa (w radianach na sekundę). Mówiąc prościej, reprezentuje ona dopuszczalną prędkość drgań niewyważenia w mm/s.

Zasada kluczowa

Niższe wartości G oznaczają bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wyważenia (mniejsze dopuszczalne niewyważenie resztkowe), natomiast wyższe wartości G pozwalają na większe niewyważenie resztkowe. System rozpoznaje, że różne typy urządzeń mają bardzo różne wymagania dotyczące jakości wyważenia, w zależności od prędkości, masy, zastosowania i środowiska pracy.

Typowe gatunki wyważające i ich zastosowania

Norma ISO 21940-11 definiuje klasy od G 0,4 (najwyższa precyzja) do G 4000 (najniższa precyzja). Oto najczęściej spotykane klasy:

G 0,4 – Ultrawysoka precyzja

Zastosowania:

• Wrzeciona szlifierek
• Żyroskopy
• Sprzęt do precyzyjnych pomiarów

Charakterystyka: Wymaga specjalistycznego sprzętu do wyważania i kontrolowanego środowiska. Zazwyczaj wykonuje się je w wyspecjalizowanych warsztatach precyzyjnego wyważania.

G 1.0 – Wysoka precyzja

Zastosowania:

• Wrzeciona obrabiarek o wysokiej precyzji
• Turbosprężarki
• Wirówki szybkoobrotowe
• Napędy dysków komputerowych

Charakterystyka: Wymaga starannej kontroli wszystkich parametrów wyważania i wysokiej jakości urządzeń pomiarowych.

G 2.5 – Precyzyjny Przemysłowy

Zastosowania:

• Turbiny gazowe i parowe
• Sztywne wirniki turbogeneratorów
• Sprężarki
• Napędy obrabiarek
• Silniki elektryczne średnie i duże (ze specjalnymi wymaganiami)
• Separatory odśrodkowe

Charakterystyka: Standard dla wysokiej jakości, szybkiego sprzętu przemysłowego. Osiągalny przy dobrych parametrach. równoważenie pola praktyki.

G 6.3 – Przemysł ogólny (najczęściej spotykany)

Zastosowania:

• Silniki elektryczne ogólnego przeznaczenia
• Maszyny przemysłu przetwórczego
• Pompy odśrodkowe
• Wentylatory i dmuchawy
• Przekładnie
• Wirniki maszyn ogólnych
• Sprężarki średnioobrotowe

Charakterystyka: Klasa “standardowa” dla większości maszyn przemysłowych. Reprezentuje dobrą równowagę między osiągalnością a wydajnością. Łatwo osiągalna za pomocą przenośnego sprzętu do wyważania.

G 16 – Ciężki przemysł

Zastosowania:

• Wały napędowe (wały napędowe, wały Cardana)
• Silniki wysokoprężne wielocylindrowe z sześcioma lub większą liczbą cylindrów
• Kruszarki
• Maszyny rolnicze
• Poszczególne elementy silników

Charakterystyka: Nadaje się do urządzeń o większej wytrzymałości i mniejszej prędkości, w których tolerancja na drgania jest wyższa.

G 40 i wyższe – bardzo ciężki przemysł

Zastosowania:

• Silniki wysokoprężne czterocylindrowe (G 40)
• Sztywno zamontowane maszyny wolnobieżne
• Bardzo duży, wolno obracający się sprzęt

Charakterystyka: Stosowane w przypadku masywnego, wolnoobrotowego sprzętu, w którym wyważanie o wysokiej precyzji nie jest uzasadnione ekonomicznie lub nie jest konieczne ze względów technicznych.

Jak wybrać odpowiedni stopień wyważenia

Wybierając właściwy rodzaj wyważenia, należy wziąć pod uwagę kilka czynników:

1. Typ i konstrukcja sprzętu

Norma ISO 21940-11 zawiera szczegółowe tabele dopasowujące typy sprzętu do zalecanych klas. Jest to główny punkt wyjścia do wyboru klasy.

2. Prędkość robocza

Sprzęt o większej prędkości wymaga na ogół lepszego wyważenia (niższej liczby G), ponieważ siły odśrodkowe rosną proporcjonalnie do kwadratu prędkości.

3. Typ montażu

Urządzenia zamontowane na elastycznych fundamentach lub systemach izolacyjnych często wytrzymują większe przeciążenia niż urządzenia zamontowane na sztywno.

4. Bliskość personelu

Maszyny w przestrzeniach zajmowanych przez ludzi mogą wymagać lepszego wyważenia ze względu na hałas i względy bezpieczeństwa.

5. Wymagania specjalne

Niektóre zastosowania (sprzęt medyczny, produkcja precyzyjna, przemysł lotniczy i kosmiczny) wymagają zachowania większej równowagi niż standardowe praktyki przemysłowe.

6. Rozważania ekonomiczne

Każdy krok w kierunku węższego profilu zwiększa koszty równoważenia. Wybrany profil powinien odpowiadać potrzebom operacyjnym, bez nadmiernego specyfikowania.

Związek między stopniem a dopuszczalną asymetrią

Do obliczenia maksymalnego dopuszczalnego poziomu stosuje się stopień wyważenia niewyważenie resztkowe dla konkretnego wirnika:

Formuła

U_za (g·mm) = (9549 × G × M) / obr./min

Gdzie:

• U_za = Dopuszczalne niewyważenie resztkowe w gramomilimetrach
• G = Numer oceny jakości równowagi (np. 6,3 dla G 6,3)
• M = Masa wirnika w kilogramach
• obr./min = Prędkość serwisowa w obrotach na minutę

Przykład

Wirnik wentylatora o masie 100 kg pracujący z prędkością 1500 obr./min i klasą G 6.3:

U_za = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm

Jeżeli promień płaszczyzny korekcji wynosi 200 mm, oznacza to 2,0 gramy dopuszczalnego niewyważenia resztkowego.

Rozważania dotyczące prędkości wielobiegowych i prędkości zmiennych

W przypadku maszyn pracujących w szerokim zakresie prędkości:

• Praca ze stałą prędkością: Nanieść materiał przy normalnej prędkości roboczej
• Zmienna prędkość: Zastosuj gatunek przy maksymalnej ciągłej prędkości roboczej
• Przekroczenie prędkości krytycznych: Dla elastyczne wirniki, konieczne może być szczególne uwzględnienie równowagi przy prędkościach krytycznych, co potencjalnie wymaga zastosowania technik równoważenia modalnego

Weryfikacja i akceptacja

Po równoważenie jest kompletny, osiągnięta jakość równowagi musi zostać zweryfikowana w odniesieniu do określonej klasy:

Metody pomiaru

• Bezpośredni pomiar niewyważenia: W przypadku wyważarki resztkowe niewyważenie mierzy się bezpośrednio i porównuje z U_za
• Pomiar drgań: W wyważaniu polowym amplituda drgań jest pośrednim wskaźnikiem jakości wyważenia

Kryteria akceptacji

Wirnik uważa się za dopuszczalny, gdy:

• Zmierzone niewyważenie resztkowe ≤ Obliczone U_za, LUB
• Poziomy drgań spełniają normę ISO 20816 lub inne obowiązujące normy dotyczące drgań

Kontekst historyczny: ISO 1940 do ISO 21940

System klasyfikacji G został pierwotnie ustanowiony w normie ISO 1940-1 (opublikowanej po raz pierwszy w 1986 r.). W 2016 r. seria norm ISO 1940 została zrewidowana i przemianowana na serię ISO 21940, a norma ISO 21940-11 zastąpiła normę ISO 1940-1. Podstawowe zasady i wartości klasyfikacji pozostały zasadniczo niezmienione, ale nowsza norma zapewnia:

• Zaktualizowane klasyfikacje sprzętu
• Bardziej przejrzyste wskazówki dotyczące wyboru klasy
• Lepsza integracja z innymi standardami dynamiki wirnika
• Ulepszone procedury dla elastycznych wirników

Powszechne błędne przekonania

Błędne przekonanie nr 1: “Im mocniej, tym lepiej”

Rzeczywistość: Zbytnie określanie jakości wyważenia zwiększa koszty bez proporcjonalnych korzyści. Sprzęt G 2.5 niekoniecznie działa lepiej niż sprzęt G 6.3 w zastosowaniach, w których G 6.3 jest odpowiedni.

Błędne przekonanie nr 2: “Stopień jest bezpośrednio równy poziomowi wibracji”

Rzeczywistość: Choć jest to powiązane, liczba G oznacza dopuszczalną mimośrodowość niewyważenia, a nie amplitudę drgań. Rzeczywiste drgania zależą od wielu czynników wykraczających poza jakość wyważenia.

Błędne przekonanie nr 3: “Jedna klasa pasuje do wszystkich urządzeń w zakładzie”

Rzeczywistość: Różne typy sprzętu wymagają różnych klas jakości, nawet w obrębie tego samego zakładu. Młynek precyzyjny i kruszarka mają zupełnie inne wymagania dotyczące wyważenia.

Dokumentacja i specyfikacje

Podczas określania prac związanych z wyważaniem dokumentacja powinna jasno określać:

• Wymagana ocena wyważenia (np. “Wyważenie do G 6.3 zgodnie z ISO 21940-11”)
• Prędkość serwisowa do obliczania tolerancji
• Liczba wymaganych płaszczyzn korekcyjnych
• Metoda weryfikacji (wyważarka warsztatowa lub pomiar drgań w terenie)

---

← Powrót do indeksu głównego