ISO 1940-1: Drgania mechaniczne – Wymagania jakościowe dotyczące wyważania wirników w stanie stałym (sztywnym)

Streszczenie

Norma ISO 1940-1 to jedna z najważniejszych i najczęściej cytowanych norm w dziedzinie wyważania wirników. Zawiera ona systematyczną metodę klasyfikacji wirników według typu, określania odpowiedniego poziomu jakości wyważenia oraz obliczania określonej tolerancji wyważenia. Podstawą normy jest koncepcja Klasy jakości równowagi (klasy G), która pozwala producentom i personelowi konserwacyjnemu określać i weryfikować precyzję pracy wagi w sposób znormalizowany. Norma ta ma zastosowanie w szczególności do sztywne wirniki—te, które nie zginają się i nie wyginają z prędkością, z jaką są używane.

Uwaga: Norma ta została formalnie zastąpiona normą ISO 21940-11, ale jej zasady i system G-Grade pozostają podstawą wyważania wirników sztywnych na całym świecie.

Spis treści (Struktura koncepcyjna)

Norma ma na celu pomóc użytkownikowi w procesie określania dopuszczalnego niewyważenia resztkowego:

1. 1. Zakres i dziedzina zastosowania:

   Ta wstępna sekcja określa granice i cel normy. Wyraźnie stwierdza, że jej zasady i wytyczne mają zastosowanie do wirniki, które zachowują się sztywno W całym zakresie prędkości roboczych. Jest to fundamentalne założenie całej normy; oznacza to, że wirnik nie ulega znacznemu zgięciu ani odkształceniu w wyniku sił niewyważenia. Zakres normy jest szeroki i obejmuje szeroką gamę maszyn wirujących we wszystkich branżach. Wyjaśnia ona jednak również, że jest to norma ogólnego przeznaczenia i w przypadku niektórych konkretnych typów maszyn (np. turbin gazowych dla przemysłu lotniczego i kosmicznego) pierwszeństwo mogą mieć inne, bardziej rygorystyczne normy. Norma wyznacza cel: zapewnienie systematycznej metody określania tolerancji wyważenia, które są niezbędne do kontroli jakości w produkcji i naprawach.

2. 2. Klasy jakości równowagi (klasy G):

   Ta sekcja stanowi istotę normy. Wprowadza ona koncepcję Klasy jakości równowagi (klasy G) jako sposób klasyfikacji wymagań dotyczących równowagi dla różnych typów maszyn. Klasa G jest definiowana jako iloczyn specyficznego niewyważenia (mimośrodowości, mi) i maksymalną prędkość kątową pracy (Ω), gdzie G = e × ΩWartość ta reprezentuje stałą prędkość drgań, stanowiąc znormalizowaną miarę jakości. Norma zawiera obszerną tabelę, która wymienia szeroką gamę typów wirników (np. silniki elektryczne, wirniki pomp, wentylatory, turbiny gazowe, wały korbowe) i przypisuje każdemu z nich zalecaną klasę G. Klasy te opierają się na dziesięcioleciach danych empirycznych i doświadczeniu praktycznym. Na przykład, klasa G6.3 może być zalecana dla standardowego silnika przemysłowego, podczas gdy precyzyjne wrzeciono szlifierskie wymagałoby znacznie bardziej rygorystycznej klasy G1.0 lub G0.4. Niższa wartość G zawsze oznacza węższą, bardziej precyzyjną tolerancję wyważenia, a co za tym idzie, mniejsze dopuszczalne niewyważenie resztkowe.

3. 3. Obliczanie dopuszczalnego niewyważenia resztkowego:

   Ta sekcja stanowi niezbędne matematyczne połączenie między teoretyczną klasą G a praktyczną, mierzalną tolerancją. Szczegółowo opisuje wzór do obliczania dopuszczalnego niewyważenia właściwego (mi_za), czyli dopuszczalne przesunięcie środka ciężkości względem osi obrotu. Wzór ten wywodzi się bezpośrednio z definicji klasy G:

   mi_za = G / Ω

   Do praktycznego stosowania w powszechnie stosowanych jednostkach inżynierskich norma podaje wzór:

   mi_za [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [obr./min]

   Po osiągnięciu dopuszczalnego określonego niewyważenia (mi_za) jest obliczana, mnożymy ją przez masę wirnika (M) aby znaleźć całkowite dopuszczalne niewyważenie resztkowe (U_za) dla całego wirnika: U_za = e_za × MTa wartość końcowa, wyrażona w jednostkach takich jak gramo-milimetry (g·mm), stanowi cel, który musi osiągnąć operator wyważarki. Wirnik uznaje się za wyważony, gdy zmierzone niewyważenie resztkowe jest niższe od tej obliczonej wartości.

4. 4. Przydział niewyważenia resztkowego do płaszczyzn korekcyjnych:

   W tej sekcji omówiono krytyczny etap rozłożenia obliczonego całkowitego dopuszczalnego niewyważenia (U_za) na określone tolerancje dla każdej z dwóch płaszczyzny korekcyjne. Do skorygowania obu tych zjawisk konieczne jest wyważenie dwupłaszczyznowe. statyczny oraz brak równowagi paryNorma zawiera wzory do tego przydziału, który zależy od geometrii wirnika. W przypadku prostego, symetrycznego wirnika, całkowite niewyważenie jest często równo rozdzielone między dwie płaszczyzny. Jednak w przypadku bardziej złożonych geometrii, takich jak wirniki z wysięgiem lub wirniki ze środkiem ciężkości niecentralnym między łożyskami, norma zawiera szczegółowe wzory. Wzory te uwzględniają odległości płaszczyzn korekcyjnych i środka ciężkości od łożysk, zapewniając prawidłowe rozłożenie tolerancji dla każdej płaszczyzny. Ten krok jest kluczowy, ponieważ wyważarka mierzy niewyważenie w każdej płaszczyźnie niezależnie; dlatego operator potrzebuje konkretnej wartości docelowej dla każdej płaszczyzny (np. „Dopuszczalne niewyważenie w płaszczyźnie I wynosi 15 g·mm, a w płaszczyźnie II 20 g·mm”).

5. 5. Źródła błędów w równoważeniu:

   Ta ostatnia sekcja stanowi praktyczny przewodnik po rzeczywistych czynnikach, które mogą zagrozić dokładności wyważania, nawet gdy precyzyjnie obliczono tolerancję. Podkreśla, że osiągnięcie idealnego wyważenia jest niemożliwe i że celem jest zmniejszenie niewyważenia resztkowego do poziomu poniżej obliczonej tolerancji. Norma omawia kilka kluczowych źródeł błędów, którymi należy zarządzać, w tym: błędy w kalibracji samej wyważarki; niedoskonałości geometryczne czopów wirnika lub powierzchni montażowych (bicie); błędy wprowadzone przez narzędzia użyte do montażu wirnika na maszynie (np. niewyważony trzpień); oraz efekty operacyjne, które nie występują podczas wyważania przy niskich prędkościach, takie jak rozszerzalność cieplna lub siły aerodynamiczne. Ten rozdział stanowi kluczową listę kontrolną kontroli jakości, przypominając praktykowi o uwzględnieniu całego procesu wyważania, a nie tylko końcowej wartości na wyświetlaczu maszyny.

Kluczowe koncepcje

• Normalizacja: System G-Grade zapewnia uniwersalny język dla jakości wyważenia. Klient może określić „wyważenie do G6.3”, a każdy warsztat wyważający na świecie będzie dokładnie wiedział, jaka tolerancja jest wymagana.
• Zależność od prędkości: Norma jasno stanowi, że tolerancja wyważenia jest krytycznie zależna od prędkości roboczej maszyny. Szybszy wirnik wymaga lepszego wyważenia (mniejszego dopuszczalnego niewyważenia resztkowego), aby wytworzyć ten sam poziom drgań, co wolniejszy wirnik.
• Praktyczność: Norma zapewnia sprawdzone, praktyczne ramy oparte na dziesięcioleciach danych empirycznych, pomagając uniknąć zarówno niedorównoważenia (które prowadzi do silnych wibracji), jak i nadmiernego wyważenia (które jest niepotrzebnie kosztowne).

← Powrót do indeksu głównego