Înțelegerea echilibrării toleranței
Definiție: Ce este toleranța de echilibrare?
Toleranța de echilibrare este cantitatea maximă admisă de dezechilibru rezidual care poate rămâne într-un rotor după echilibrare este finalizat. Reprezintă criteriul de acceptare care definește dacă un rotor este echilibrat corespunzător pentru serviciul prevăzut. Toleranța de echilibrare este exprimată fie ca o masă specifică de dezechilibru la o rază dată (în grame-milimetri sau uncii-țoli), fie ca amplitudine a vibrației (în mm/s sau mils).
Toleranțele sunt definite de standarde internaționale, în principal de ISO 21940 serie, care specifică clasele de calitate a echilibrării în funcție de tipul de rotor, viteza de funcționare și aplicație. Aceste standarde asigură o echilibrare consistentă, sigură și eficientă în toate industriile și tipurile de echipamente.
De ce contează echilibrarea toleranței
Stabilirea unor toleranțe de echilibrare adecvate este crucială din mai multe motive:
- Siguranță: Un dezechilibru rezidual excesiv poate duce la defectarea mașinii, creând pericole pentru personal și echipamentele din jur.
- Longevitatea echipamentului: Funcționarea în limitele toleranței minimizează uzura indusă de vibrații a rulmenților, etanșărilor și componentelor structurale, prelungind durata de viață.
- Asigurarea calității: Toleranțele oferă criterii obiective de acceptare pentru echilibrarea lucrărilor, asigurând o calitate consistentă.
- Echilibru economic: Toleranțele reprezintă un compromis practic între costul obținerii unui echilibru perfect (care este imposibil) și performanța operațională acceptabilă.
- Conformitate cu standardele industriale: Respectarea toleranțelor recunoscute demonstrează conformitatea cu cele mai bune practici din industrie și poate fi impusă de reglementări sau garanții.
ISO 21940-11: Standardul principal
ISO 21940-11 (fostul ISO 1940-1) este standardul recunoscut la nivel internațional pentru cerințele de calitate a balanțelor. Acesta definește o serie de grade de calitate a balanțelor, denumite grade G, unde G reprezintă “gradul de calitate a balanțelor”, iar valoarea numerică reprezintă excentricitatea specifică a dezechilibrului în milimetri pe secundă.
Grade de calitate Common Balance (grade G)
Standardul definește clasele G de la G 0,4 (precizie maximă) până la G 4000 (precizie minimă). Clasele comune includ:
- G 0.4: Axe pentru mașini de rectificat de precizie, giroscoape (de cea mai înaltă precizie)
- G 1.0: Axe de înaltă precizie pentru mașini-unelte, turbocompresoare
- G 2.5: Turbine cu gaz și abur, rotoare rigide de turbogeneratoare, compresoare, acționări pentru mașini-unelte
- G 6.3: Majoritatea mașinilor generale, rotoare de motoare electrice (cu 2 poli), centrifuge, ventilatoare, pompe
- G16: Mașini agricole, concasoare, motoare diesel multicilindrice
- G40: Echipamente cu funcționare lentă, motoare diesel cu patru cilindri montate rigid
Numerele G mai mici indică toleranțe mai stricte (dezechilibru admis mai mic), în timp ce numerele G mai mari permit un dezechilibru rezidual mai mare.
Calcularea toleranței de echilibrare
Dezechilibrul rezidual admis depinde de trei factori: masa rotorului, viteza sa de funcționare și gradul de calitate al echilibrării selectat. Calculul se face conform următoarei relații:
Calculator de toleranță online
Pentru o calculare rapidă și precisă a dezechilibrului rezidual admis, utilizați Calculator de toleranță de dezechilibru rezidual. Calculatorul calculează automat valorile toleranței pe baza standardelor ISO 1940/21940 pentru diverse tipuri de mașini, masa rotorului și viteza de funcționare, cu opțiuni pentru echilibrarea pe un singur plan sau pe două planuri.
Formula pentru dezechilibrul rezidual admisibil
Upe = (G × M) / (ω / 1000)
Unde:
- Upe = Dezechilibru rezidual admisibil (gram-milimetri sau g·mm)
- G. = Grad de calitate a echilibrului (de exemplu, 6,3 pentru G 6,3)
- M = Masa rotorului (kilograme)
- ω = Viteză unghiulară (radiani pe secundă) = (2π × RPM) / 60
Formulă simplificată folosind RPM
Pentru utilizare practică, formula poate fi simplificată astfel:
Upe (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Unde:
- M = Masa rotorului în kilograme
- RPM = Viteza de serviciu în rotații pe minut
- G. = Numărul gradului de calitate al soldului
Exemplu de calcul
Luați în considerare rotorul unui motor cu următoarele specificații:
- Masă: 50 kg
- Viteză de funcționare: 3000 RPM
- Calitatea necesară a balanței: G 6.3
Upe = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm
Aceasta înseamnă că dezechilibrul rezidual maxim admis pentru acest rotor este de aproximativ 100 g·mm. Dacă raza planului de corecție este de 100 mm, aceasta este echivalentă cu 1,0 gram de dezechilibru rezidual la raza respectivă.
Puteți verifica acest calcul sau calcula toleranțele pentru diferite tipuri de mașini folosind instrumentul nostru calculator online.
Toleranțe pe un singur plan vs. pe două planuri
Toleranța calculată se aplică dezechilibrului total într-un singur plan pentru echilibrare pe un singur plan. Pentru echilibrare biplanară (dinamică), ISO 21940-11 oferă îndrumări pentru distribuirea toleranței totale între cele două plane de corecție, alocând de obicei toleranța fiecărui plan pe baza distanței dintre plane și a geometriei rotorului.
Toleranță bazată pe vibrații
Deși ISO 21940-11 specifică limitele de masă ale dezechilibrului, echilibrarea în câmp folosește adesea amplitudinea vibrațiilor ca și criteriu de acceptare, deoarece aceasta este măsurată direct. Toleranțele bazate pe vibrații sunt de obicei definite prin:
Seria ISO 20816
Aceste standarde specifică limitele de vibrații acceptabile pentru diferite tipuri de mașini, pe baza vitezei RMS (mm/s sau in/s). Zonele comune includ:
- Zona A: Mașini nou puse în funcțiune (vibrații foarte reduse)
- Zona B: Acceptabil pentru funcționare pe termen lung
- Zona C: Acceptabil pentru perioade limitate, trebuie planificate acțiuni corective
- Zona D: Inacceptabil, sunt necesare măsuri corective imediate
Criterii practice de teren
Mulți tehnicieni de echilibrare folosesc aceste reguli generale:
- Vibrații reduse la mai puțin de 25% din nivelul inițial = echilibrare reușită
- Vibrații absolute sub 2,8 mm/s (0,11 in/s) = în general acceptabile pentru majoritatea echipamentelor industriale
- Vibrații reziduale sub 1,0 mm/s (0,04 in/s) = echilibru excelent
Factorii care afectează toleranța realizabilă
Capacitatea de a îndeplini toleranța de echilibrare depinde de mai mulți factori practici:
1. Capacitățile echipamentelor
- Precizia măsurării instrumentelor de echilibrare
- Sensibilitatea senzorilor de vibrații
- Rezoluția plasării greutăților (cât de precis pot fi poziționate greutățile)
2. Caracteristicile rotorului și ale mașinii
- Stare mecanică (slăbirea, uzura rulmenților, problemele de fundație pot împiedica atingerea toleranțelor strânse)
- Funcționând la sau în apropierea viteze critice îngreunează echilibrarea precisă
- Neliniaritate în răspunsul sistemului
3. Constrângeri practice
- Accesibilitatea planuri de corecție
- Incremente de greutate disponibile (se pot adăuga greutăți doar în cantități discrete)
- Rezoluția unghiulară a găurilor de montare sau a punctelor de atașare
Toleranță vs. Capacitate de echilibrare
Este important să se facă distincția între:
- Toleranță specificată: Dezechilibrul rezidual maxim admis, așa cum este definit de standarde sau specificații
- Echilibru realizabil: Nivelul real de echilibru care poate fi atins în mod practic, având în vedere capacitățile și constrângerile echipamentului
- Echilibru economic: Punctul dincolo de care îmbunătățirile suplimentare nu sunt eficiente din punct de vedere al costurilor
Pentru majoritatea echilibrărilor industriale, atingerea unor niveluri de dezechilibru de 2-3 ori mai bune decât toleranța necesară reprezintă o lucrare excelentă și asigură o marjă pentru incertitudinile de măsurare și variațiile operaționale.
Documentație și acceptare
Documentația corectă a toleranței de echilibrare include:
- Specificat Grad G sau valoarea toleranței
- Dezechilibru rezidual admisibil calculat (Upe)
- Dezechilibru rezidual măsurat după echilibrare
- Comparație care arată conformitatea: Măsurat ≤ Permis
- Semnătura sau notația de acceptare
Această documentație oferă dovezi obiective că lucrările de echilibrare îndeplinesc specificațiile și servește drept punct de referință pentru viitoarele evaluări ale întreținerii.
Când se utilizează toleranțe mai stricte sau mai flexibile
Toleranțe mai stricte justificate atunci când:
- Funcționare de mare viteză (critică pentru siguranță și durata de viață a rulmenților)
- Echipamente de precizie care necesită vibrații minime
- Structuri ușoare sau flexibile sensibile la vibrații
- Echipamente amplasate în apropierea proceselor sau instrumentelor sensibile la vibrații
Toleranțe mai flexibile acceptabile când:
- Echipamente de mare putere, cu viteză redusă
- Construcție robustă cu toleranță ridicată la vibrații
- Echipamente de scurtă durată sau cu utilizare rară
- Considerațiile economice depășesc câștigurile incrementale de performanță
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 