ISO 1940-1: Vibrații mecanice – Cerințe de calitate a echilibrării rotoarelor în stare constantă (rigidă)

Rezumat

ISO 1940-1 este unul dintre cele mai importante și frecvent consultate standarde în domeniul echilibrării rotoarelor. Acesta oferă o metodă sistematică pentru clasificarea rotoarelor după tip, determinarea unui nivel adecvat de calitate a echilibrării și calcularea unei toleranțe specifice de echilibrare. Nucleul standardului este conceptul de Grade de calitate a echilibrului (grade G), care permite producătorilor și personalului de întreținere să specifice și să verifice precizia unei operațiuni de echilibrare într-un mod standardizat. Acest standard se aplică în mod specific la rotoare rigide—cele care nu se flexează sau nu se îndoaie la viteza lor de serviciu.

Notă: Acest standard a fost înlocuit oficial de ISO 21940-11, dar principiile sale și sistemul G-Grade rămân baza fundamentală pentru echilibrarea rotoarelor rigide la nivel mondial.

Cuprins (Structura conceptuală)

Standardul este structurat pentru a ghida utilizatorul prin procesul de determinare a unui dezechilibru rezidual admis:

1. 1. Domeniu de aplicare și aplicare:

   Această secțiune inițială stabilește limitele și scopul standardului. Se precizează în mod explicit că regulile și liniile directoare ale acestuia se aplică rotoare care se comportă rigid pe tot intervalul lor de viteză de funcționare. Aceasta este presupunerea fundamentală a întregului standard; înseamnă că rotorul nu suferă îndoiri sau deformări semnificative din cauza forțelor de dezechilibru. Domeniul de aplicare este larg, menit să acopere o gamă largă de mașini rotative în toate industriile. Cu toate acestea, clarifică și faptul că acesta este un standard de uz general și, pentru anumite tipuri specifice de mașini (de exemplu, turbine cu gaz aerospațiale), pot avea prioritate alte standarde mai stricte. Acesta stabilește obiectivul: de a oferi o metodă sistematică pentru specificarea toleranțelor de echilibrare, care sunt esențiale pentru controlul calității în fabricație și reparații.

2. 2. Grade de calitate echilibrate (grade G):

   Această secțiune este inima standardului. Introduce conceptul de Grade de calitate a echilibrului (grade G) ca o modalitate de clasificare a cerințelor de echilibrare pentru diferite tipuri de utilaje. Gradul G este definit ca produsul dezechilibrului specific (excentricitate, e) și viteza unghiulară maximă de serviciu (Ω), unde G = e × ΩAceastă valoare reprezintă o viteză constantă a vibrației, oferind o măsură standardizată a calității. Standardul oferă un tabel complet care enumeră o mare varietate de tipuri de rotoare (de exemplu, motoare electrice, rotoare de pompe, ventilatoare, turbine cu gaz, arbori cotiți) și atribuie un grad G recomandat pentru fiecare. Aceste grade se bazează pe decenii de date empirice și experiență practică. De exemplu, un G6.3 ar putea fi recomandat pentru un motor industrial standard, în timp ce un ax de rectificare de precizie ar necesita un G1.0 sau G0.4 mult mai strict. Un număr G mai mic semnifică întotdeauna o toleranță de echilibrare mai strictă și mai precisă, ceea ce înseamnă un dezechilibru rezidual admisibil mai mic.

3. 3. Calculul dezechilibrului rezidual admisibil:

   Această secțiune oferă legătura matematică esențială de la gradul G teoretic la o toleranță practică, măsurabilă. Detaliază formula pentru calcularea dezechilibrului specific admis (e_pe), care este deplasarea admisibilă a centrului de greutate față de axa de rotație. Formula este derivată direct din definiția gradului G:

   e_pe = G / Ω

   Pentru utilizare practică cu unități inginerești comune, standardul oferă formula:

   e_pe [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [RPM]

   Odată ce dezechilibrul specific admis (e_pe), se înmulțește cu masa rotorului (M) pentru a găsi dezechilibrul rezidual total admis (U_pe) pentru întregul rotor: U_pe = e_pe × MAceastă valoare finală, exprimată în unități precum gram-milimetri (g·mm), este obiectivul pe care operatorul mașinii de echilibrare trebuie să îl atingă. Rotorul este considerat echilibrat atunci când dezechilibrul rezidual măsurat este sub această valoare calculată.

4. 4. Alocarea dezechilibrului rezidual către planuri de corecție:

   Această secțiune abordează etapa critică de distribuire a dezechilibrului total admisibil calculat (U_pe) în toleranțe specifice pentru fiecare dintre cele două planuri de corecțieEste necesară o echilibrare pe două planuri pentru a corecta ambele static și dezechilibrul cupluluiStandardul oferă formule pentru această alocare, care depinde de geometria rotorului. Pentru un rotor simplu, simetric, dezechilibrul total este adesea împărțit în mod egal între cele două plane. Cu toate acestea, pentru geometrii mai complexe, cum ar fi rotoarele suspendate sau rotoarele cu centrul de greutate necentrat între rulmenți, standardul oferă formule specifice. Aceste formule iau în considerare distanțele planurilor de corecție și centrul de greutate față de rulmenți, asigurându-se că toleranța pentru fiecare plan este repartizată corect. Acest pas este vital deoarece o mașină de echilibrat măsoară dezechilibrul în fiecare plan independent; prin urmare, operatorul are nevoie de o valoare țintă specifică pentru fiecare plan (de exemplu, „Dezechilibrul admisibil în Planul I este de 15 g·mm și în Planul II este de 20 g·mm”).

5. 5. Surse de eroare în echilibrare:

   Această secțiune finală servește drept ghid practic pentru factorii reali care pot compromite precizia unei lucrări de echilibrare, chiar și atunci când a fost calculată o toleranță precisă. Aceasta subliniază faptul că obținerea unei echilibrări perfecte este imposibilă și că scopul este de a reduce dezechilibrul rezidual la un nivel sub toleranța calculată. Standardul discută câteva surse cheie de eroare care trebuie gestionate, inclusiv: erori în calibrarea mașinii de echilibrare în sine; imperfecțiuni geometrice ale fusurilor rotorului sau ale suprafețelor de montare (bătaie longitudinală); erori introduse de sculele utilizate pentru montarea rotorului pe mașină (de exemplu, un arbore dezechilibrat); și efecte operaționale care nu sunt prezente în timpul echilibrării la viteză mică, cum ar fi dilatarea termică sau forțele aerodinamice. Acest capitol servește drept o listă de verificare crucială pentru controlul calității, reamintind practicianului să ia în considerare întregul proces de echilibrare, nu doar numărul final de pe afișajul mașinii.

Concepte cheie

• Standardizare: Sistemul G-Grade oferă un limbaj universal pentru calitatea echilibrării. Un client poate specifica „echilibrare la G6.3” și orice atelier de echilibrare din lume va ști exact ce toleranță este necesară.
• Dependența de viteză: Standardul precizează clar că toleranța la echilibrare depinde în mod critic de viteza de funcționare a mașinii. Un rotor mai rapid necesită un echilibrare mai strânsă (un dezechilibru rezidual admis mai mic) pentru a produce același nivel de vibrații ca un rotor mai lent.
• Practicitate: Standardul oferă un cadru practic și dovedit, bazat pe decenii de date empirice, ajutând la evitarea atât a subechilibrării (care duce la vibrații ridicate), cât și a supraechilibrării (care este inutil de costisitoare).

← Înapoi la indexul principal