Înțelegerea clasificărilor de grad de echilibrare
Definiție: Ce este o notă de echilibrare?
A grad de echilibrare (numit și grad de calitate a echilibrului sau Grad G) este un sistem de clasificare standardizat care specifică calitatea necesară a echilibrării pentru diferite tipuri de mașini rotative. Definit în principal de ISO 21940-11 standard (fostul ISO 1940-1), clasele de echilibrare clasifică echipamentele pe baza caracteristicilor lor operaționale și atribuie calități corespunzătoare toleranțe de echilibrare.
Sistemul de clasificare asigură că toate părțile implicate - producători, tehnicieni de întreținere și utilizatori finali - lucrează conform unor standarde consecvente, recunoscute la nivel internațional, atunci când specifică și verifică calitatea echilibrării rotorului.
Sistemul G-Grade
Gradele de echilibrare sunt desemnate ca “G” urmat de o valoare numerică, cum ar fi G 2.5, G 6.3 sau G 16. Numărul reprezintă produsul dintre rezistența reziduală admisă dezechilibra excentricitatea (în milimetri) și viteza unghiulară (în radiani pe secundă). Mai simplu spus, reprezintă viteza admisibilă a vibrațiilor dezechilibrate în mm/s.
Principiu cheie
Numerele G mai mici indică cerințe de echilibrare mai stricte (un dezechilibru rezidual admisibil mai mic), în timp ce numerele G mai mari permit un dezechilibru rezidual mai mare. Sistemul recunoaște că diferitele tipuri de echipamente au nevoi de calitate a echilibrării extrem de diferite, în funcție de viteză, masă, aplicație și mediu de operare.
Grade comune de echilibrare și aplicațiile lor
ISO 21940-11 definește clase de oțel de la G 0,4 (precizie maximă) până la G 4000 (precizie minimă). Iată clasele cele mai frecvent întâlnite:
G 0.4 – Precizie ultra-înaltă
Aplicații:
- Arborele mașinilor de rectificat
- Giroscoape
- Echipamente de măsurare de precizie
Caracteristici: Necesită echipamente specializate de echilibrare și medii controlate. De obicei, se efectuează în ateliere dedicate echilibrării de precizie.
G 1.0 – Precizie înaltă
Aplicații:
- Axuri pentru mașini-unelte de înaltă precizie
- Turbocompresoare
- Centrifuge de mare viteză
- Unități de disc pentru computer
Caracteristici: Necesită un control atent al tuturor parametrilor de echilibrare și instrumentație de înaltă calitate.
G 2.5 – Industrial de precizie
Aplicații:
- Turbine cu gaz și cu abur
- Rotoare rigide de turbogenerator
- Compresoare
- Acționări pentru mașini-unelte
- Motoare electrice medii și mari (cu cerințe speciale)
- Separatoare centrifuge
Caracteristici: Standard pentru echipamente industriale de înaltă calitate și mare viteză. Realizabil cu o bună echilibrarea câmpului practici.
G 6.3 – Industrial general (Cel mai comun)
Aplicații:
- Motoare electrice de uz general
- Mașini din industria proceselor
- Pompe centrifuge
- Ventilatoare și suflante
- Unități de transmisie
- Rotoare pentru mașini generale
- Compresoare cu viteză medie
Caracteristici: Calitatea “standard” pentru majoritatea utilajelor industriale. Reprezintă un echilibru bun între realizabilitate și performanță. Ușor de realizat cu echipamente portabile de echilibrare.
G 16 – Industria grea
Aplicații:
- Arbori de transmisie (arbori de transmisie, arbori cardanici)
- Motoare diesel multicilindrice cu șase sau mai mulți cilindri
- Concasoare
- Mașini agricole
- Componente individuale ale motoarelor
Caracteristici: Potrivit pentru echipamente robuste, cu viteză redusă, unde toleranța la vibrații este mai mare.
G 40 și peste – Industrial foarte greu
Aplicații:
- Motoare diesel cu patru cilindri (G 40)
- Mașini de viteză redusă montate rigid
- Echipamente foarte mari, cu rotație lentă
Caracteristici: Aplicat echipamentelor masive, cu viteză mică, unde echilibrarea de înaltă precizie nu este justificată economic sau necesară din punct de vedere tehnic.
Cum să selectați gradul de echilibrare potrivit
Alegerea gradului corect de echilibrare implică luarea în considerare a mai multor factori:
1. Tipul și designul echipamentului
ISO 21940-11 oferă tabele detaliate care potrivesc tipurile de echipamente cu clasele recomandate. Acesta este principalul punct de plecare pentru selecția clasei.
2. Viteză de funcționare
Echipamentele de viteză mai mare necesită, în general, un echilibru mai strâns (număr G mai mic), deoarece forțele centrifuge cresc odată cu pătratul vitezei.
3. Tip de montare
Echipamentele montate pe fundații flexibile sau sisteme de izolare pot tolera adesea numere G mai mari decât echipamentele montate rigid.
4. Proximitatea față de personal
Mașinile din spațiile ocupate pot necesita un echilibru mai strâns din motive de zgomot și siguranță.
5. Cerințe speciale
Unele aplicații (echipamente medicale, producție de precizie, industria aerospațială) necesită un echilibru mai strict decât practica industrială standard.
6. Considerații economice
Fiecare pas către o calitate mai strictă crește costul de echilibrare. Calitatea selectată ar trebui să corespundă nevoilor operaționale fără a supraevalua specificațiile.
Relația dintre înclinare și dezechilibru admisibil
Gradul de echilibrare este utilizat pentru calcularea valorii maxime admise dezechilibru rezidual pentru un rotor specific:
Formulă
Upe (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Unde:
- Upe = Dezechilibru rezidual admisibil în gram-milimetri
- G. = Numărul gradului de calitate al soldului (de exemplu, 6,3 pentru G 6,3)
- M = Masa rotorului în kilograme
- RPM = Viteza de serviciu în rotații pe minut
Exemplu
Un rotor de ventilator de 100 kg care funcționează la 1500 RPM cu grad G 6.3:
Upe = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Dacă raza planului de corecție este de 200 mm, aceasta este egală cu 2,0 grame de dezechilibru rezidual admis.
Considerații privind vitezele multiple și vitezele variabile
Pentru utilajele care funcționează pe o gamă de viteze:
- Funcționare la viteză constantă: Aplicați panta la viteza normală de funcționare
- Viteză variabilă: Aplicați nivelul la viteza maximă de funcționare continuă
- Trecerea prin viteze critice: Pentru rotoare flexibile, poate fi necesară o atenție specială asupra echilibrului la viteze critice, putând necesita tehnici de echilibrare modală
Verificare și acceptare
După echilibrare este completă, calitatea echilibrării obținute trebuie verificată în raport cu gradul specificat:
Metode de măsurare
- Măsurarea directă a dezechilibrului: Pe o mașină de echilibrat, dezechilibrul rezidual este măsurat direct și comparat cu Upe
- Măsurarea vibrațiilor: În echilibrarea pe teren, amplitudinea vibrațiilor este utilizată ca indicator indirect al calității echilibrării.
Criterii de acceptare
Rotorul este considerat acceptabil atunci când:
- Dezechilibru rezidual măsurat ≤ U calculatpe, SAU
- Nivelurile de vibrații respectă ISO 20816 sau alte standarde aplicabile privind vibrațiile
Context istoric: ISO 1940 până la ISO 21940
Sistemul de grad G a fost inițial stabilit în ISO 1940-1 (publicat pentru prima dată în 1986). În 2016, seria ISO 1940 a fost revizuită și renumerotată ca seria ISO 21940, ISO 21940-11 înlocuind ISO 1940-1. Principiile fundamentale și valorile gradului au rămas în esență neschimbate, dar noul standard prevede:
- Clasificări actualizate ale echipamentelor
- Îndrumări mai clare privind selecția gradului
- O mai bună integrare cu alte standarde de dinamică a rotorului
- Proceduri îmbunătățite pentru rotoarele flexibile
Concepții greșite comune
Concepție greșită 1: “Mai strâns este întotdeauna mai bine”
Realitate: Supraespecificarea calității balanței crește costurile fără un beneficiu proporțional. Echipamentele G 2.5 nu au neapărat performanțe mai bune decât echipamentele G 6.3 în aplicațiile în care G 6.3 este adecvat.
Concepție greșită 2: “Gradul este direct egal cu nivelul vibrațiilor”
Realitate: Deși este înrudit, numărul G reprezintă excentricitatea admisă a dezechilibrului, nu amplitudinea vibrației. Vibrația reală depinde de mulți factori dincolo de calitatea echilibrării.
Concepție greșită 3: “O singură clasă se potrivește tuturor echipamentelor dintr-o fabrică”
Realitate: Diferite tipuri de echipamente necesită grade diferite chiar și în cadrul aceleiași instalații. O mașină de măcinat de precizie și un concasor au cerințe de echilibrare extrem de diferite.
Documentație și specificații
La specificarea lucrărilor de echilibrare, documentația trebuie să precizeze clar:
- Gradul de echilibrare necesar (de exemplu, “Echilibrare conform G 6.3 conform ISO 21940-11”)
- Viteza de service pentru calculul toleranței
- Numărul de planuri de corecție necesare
- Metodă de verificare (măsurarea vibrațiilor în mașină de echilibrat în atelier sau în teren)
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 