ISO 1940-2 - Balance Errors (acum ISO 21940-14)
Standardul istoric pentru evaluarea erorilor de echilibrare ale rotoarelor rigide — surse de erori sistematice, variabile aleator și scalare în procesul de echilibrare. Retras și înlocuit de ISO 21940-14:2012. Vocabularul de echilibrare propriu-zis este definit în ISO 21940-2 (fostul ISO 1925) și este rezumat mai jos.
Inginerii Vibromera continuă să facă referire la taxonomia erorilor din ISO 1940-2 atunci când depanează un dezechilibru rezidual care persistă după corecție cu instrumente portabile precum Balanset-1A.
Termeni-cheie de echilibrare dintr-o privire de ansamblu
Cele mai importante definiții din vocabularul ISO de echilibrare — ISO 21940-2 (fostul ISO 1925) — termenii pe care orice specialist în echilibrare trebuie să îi cunoască
Referință terminologică completă
Toți termenii importanți din vocabularul de echilibrare, ISO 21940-2 (fostul ISO 1925), organizați pe categorii
| Termen | Definiţie | Semnificație |
|---|---|---|
| Rotor Rotor | Un corp capabil de rotație în jurul unei axe definite. În contextul echilibrării, include orice componentă rotativă: arbori, rotoare, armături, tamburi, fusuri. | Obiectul fundamental al echilibrării. Toți ceilalți termeni descriu proprietăți ale rotorului sau acțiuni asupra acestuia. |
| Rotor Rotor rigid | Un rotor al cărui dezechilibru poate fi corectat in oricare doua planuri arbitrare, iar dupa corectie, dezechilibrul rezidual nu se modifica semnificativ la nicio viteza până la viteza maximă de serviciu. | Determină că ISO 1940-1 (sistemul de grad G) se aplică. Echilibrarea la viteză redusă pe o mașină de atelier este valabilă. Marea majoritate a rotoarelor industriale sunt rigide. |
| Rotor Rotor flexibil | Un rotor care se deformează elastic la viteza sa de serviciu, astfel încât starea sa de dezechilibru se modifică. Trebuie corectat la sau aproape de viteza de funcționare în mai mult de două planuri. | Necesită ISO 21940-12. Turbine de mare viteză, generatoare mari, compresoare multietajate. Este necesar un echipament specializat de echilibrare de mare viteză. |
| Rotor Axa arborelui | Linia dreaptă care unește centrele pivoților rulmenților. Axa geometrică de rotație. | Axa de referință pentru toate măsurătorile dezechilibrului. Bătaia fusurilor de lagăr afectează precizia măsurătorilor. |
| Rotor Axa principală de inerție | Axa în jurul căreia rotorul se rotește liber fără a produce forță sau moment centrifugal. Coincide cu axa arborelui pentru un rotor perfect echilibrat. | Nepotrivirea dintre axa principală și axa arborelui este dezechilibru. Toate corecțiile vizează alinierea acestor două axe. |
| Rotor Centrul de greutate (gravitație) | Punctul în care întreaga masă a rotorului poate fi considerată concentrată. Pentru un rotor echilibrat, se află exact pe axa arborelui. | Dezechilibru static = CoM deplasat față de axa arborelui. Dezechilibru specific (e) = distanța de deplasare. |
| Rotor Viteza de serviciu | Viteza maximă de rotație la care funcționează rotorul în aplicația prevăzută. | Critic pentru calculul toleranței: Uper = (9 549 × G × M) / n. Utilizați întotdeauna viteza de serviciu, nu viteza de echilibrare. |
| Rotor Viteză critică | O viteză de rotație la care un sistem rotor-suport intră în rezonanță, rezultând o vibrație puternic amplificată. | Determină clasificarea rigid/flexibil. Un rotor rigid funcționează cu mult sub viteza critică la prima încovoiere. |
| Termen | Definiţie | Formula / Unități |
|---|---|---|
| Dezechilibru Dezechilibru | Condiție în care axa principală de inerție nu coincide cu axa de rotație. Provoacă o forță centrifugă proporțională cu masa, excentricitatea și viteza la pătrat. | U = m × r (g-mm sau kg-m) |
| Dezechilibru Dezechilibru static | Axa principală paralelă cu axa de rotație, dar deplasată. Echivalent cu o singură masă la o singură rază. Detectabil fără rotație (muchii de cuțit). Vibrații în fază ale rulmenților. | Corectat în 1 plan |
| Dezechilibru Dezechilibru de cuplu | Axa principală intersectează axa de rotație la centrul masei, dar este înclinată. Două puncte grele egale și opuse în planuri diferite creează un moment de balansare. Detectabil numai în timpul rotirii. | Corectat în 2 planuri |
| Dezechilibru Dezechilibru dinamic | Cazul general: axa principală nu este paralelă cu axa de rotație și nici nu o intersectează. Combinație de statică și cuplu. Cea mai frecventă condiție din lumea reală. | Corectat în 2 planuri |
| Dezechilibru Dezechilibru specific | Raportul dintre dezechilibru și masa rotorului. Reprezintă excentricitatea - deplasarea centrului de greutate de la axa arborelui. Permite compararea calității între rotoare de dimensiuni diferite. | e = U / M (µm sau g-mm/kg) |
| Dezechilibru Dezechilibru rezidual | Dezechilibrul rămas într-un rotor după procesul de echilibrare. Nu trebuie să depășească valoarea admisibilă (Uper) pentru datele specificate Grad G. | Ures ≤ Uper |
| Dezechilibru Dezechilibru inițial | Dezechilibrul unui rotor așa cum a fost primit, înainte de orice corecție de echilibrare. Măsurat la prima rulare. | Linia de bază pentru procedura de echilibrare |
| Dezechilibru Vector de dezechilibru | Magnitudinea și poziția unghiulară a dezechilibrului într-un anumit plan. Reprezentată ca un vector polar cu amplitudine (g-mm) și unghi de fază (°). | U∠θ (g-mm la ° de la ref) |
| Termen | Definiţie | Note practice |
|---|---|---|
| Procesul Echilibrarea | Procesul de verificare și reglare a distribuției masei unui rotor astfel încât dezechilibrul rezidual să se încadreze într-o toleranță specificată. | Iterativ: măsurare → calcul → corectare → verificare. |
| Procesul Plan de corecție | Un plan perpendicular pe axa rotorului în care masa este adăugată sau îndepărtată. Locul fizic accesibil pentru plasarea greutății. | Poate diferi de planurile de toleranță (de sprijin) - necesită conversie geometrică. |
| Procesul Planul de toleranță | Planul în care este specificat dezechilibrul admisibil - de obicei planul rulmentului. Dezechilibrul de aici afectează în mod direct încărcările rulmenților. | Uper este specificat pentru planurile de toleranță; trebuie să fie convertit în planuri de corecție. |
| Procesul Masa de corecție | Masa fizică (greutatea) adăugată sau îndepărtată din rotor la o anumită rază și unghi în planul de corecție. | Adăugat: clip-on, bolt-on, sudură, epoxid. Eliminat: găurire, frezare, șlefuire. |
| Procesul Greutate de probă | O masă cunoscută atașată temporar la rotor la o rază și un unghi cunoscute în timpul procedurii de echilibrare. Se utilizează pentru a determina răspunsul rotorului (coeficientul de influență). | Metoda Balanset-1A cu greutate de încercare: execuție → atașare încercare → execuție → software-ul calculează corecția. |
| Procesul Coeficient de influență | Modificarea răspunsului la vibrații (amplitudine și fază) la un punct de măsurare cauzată de un dezechilibru unitar într-un anumit loc. Caracterizează sensibilitatea sistemului rotor-rulment. | Calculat pe baza rulărilor cu greutate de probă. Echilibrarea pe două planuri necesită o matrice de influență 2×2. |
| Procesul Echilibrare pe un singur plan | Procedură de corectare a dezechilibrului static într-un singur plan de corecție. Adecvată pentru rotoare scurte (în formă de disc) cu L/D < 0,5. | Balanset-1A Modul F2. Un senzor, un plan. |
| Procesul Echilibrarea pe două planuri | Procedură de corectare a dezechilibrului static și de cuplu în două planuri de corecție. Necesară pentru rotoarele alungite sau atunci când dezechilibrul de cuplu este semnificativ. | Balanset-1A Modul F3. Doi senzori, două planuri. |
| Procesul Echilibrare de finisare | O ajustare finală, de echilibrare fină efectuată pe un rotor asamblat pentru a compensa dezechilibrul introdus de asamblare (excentricitatea cuplajului, toleranțele de montare). | Se efectuează adesea pe teren, pe mașina instalată. |
| Procesul Împărțirea greutății | Distribuirea unei mase de corecție calculate între două locații accesibile adiacente (de exemplu, două găuri pentru șuruburi sau poziții ale lamei) atunci când poziția unghiulară exactă nu este accesibilă. | Balanset-1A asigură calcularea automată a împărțirii greutății. |
| Termen | Definiţie | Comparație |
|---|---|---|
| Mașină Mașină de echilibrare | Dispozitiv care măsoară dezechilibrul unui rotor (magnitudine și poziție unghiulară), astfel încât distribuția masei să poată fi corectată. | În atelier (staționare) sau pe teren (portabile) Balanset-1A). |
| Mașină Mașină cu suport moale | Suspensia este foarte flexibilă. Rotorul funcționează peste frecvența naturală a suspensiei. Măsoară deplasarea fizică. Trebuie să fie calibrat pentru fiecare geometrie a rotorului. | Mai puțin frecvente în prezent. Cost redus, dar operatorul trebuie să recalibreze fiecare rotor. Detectarea deplasării. |
| Mașină Mașină cu suport rigid | Suspensia este foarte rigidă. Rotorul funcționează sub frecvența naturală a suspensiei. Senzorii măsoară direct forța centrifugă. Etalonate permanent - acceptă o gamă largă de rotoare fără o configurare specifică rotorului. | Tip dominant în industria modernă. Mai versatil, configurare mai rapidă. Detectarea forței. |
| Mașină Echilibrator de teren | Instrument portabil utilizat pentru echilibrarea rotoarelor in-situ (instalate în mașină) fără demontare. Utilizează senzori de vibrații și un tahometru. Metoda greutății de probă. | Balanset-1A (2 canale) și Balanset-4 (4 canale). Calculator de toleranță ISO 1940 încorporat. |
| Mașină Mandril (Arbor) | Arbore sau adaptor pe care este montat un rotor pentru echilibrare pe o mașină. Trebuie să fie exact concentric și să aibă o deplasare neglijabilă. | Excentricitatea mandrinei este o sursă majoră de eroare sistematică de echilibrare. Verificat prin testul indexului. |
| Termen | Definiţie | Formulă / Standard |
|---|---|---|
| Calitate Grad de calitate al echilibrului (G) | O clasificare care specifică viteza maximă admisă a centrului de greutate al rotorului. G = eper × ω. Notele formează o scară logaritmică cu factorul 2,5. | G 0,4 ... G 4000 Definite în ISO 1940-1 |
| Calitate Dezechilibru rezidual admisibil (Uper) | Dezechilibrul rezidual maxim admis pentru clasa G, masa rotorului și viteza de serviciu specificate. Criteriul de acceptare. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| Calitate Toleranță la echilibru | Intervalul în care trebuie să se încadreze dezechilibrul rezidual pentru a îndeplini cerința de calitate specificată. Egal cu Uper. | Specificat pentru fiecare plan după alocare |
| Calitate Raportul de reducere a dezechilibrului (URR) | Raportul dintre dezechilibrul inițial și dezechilibrul rezidual după un ciclu de corecție. Indică eficiența mașinii/procedurii de echilibrare. | URR = Uinițială / Urezidual Tipic: 5-50× |
| Măsurare Unghiul de fază | Poziția unghiulară a vectorului de dezechilibru în raport cu un marcaj de referință de pe rotor (măsurat cu tahometrul). Combinată cu amplitudinea, definește vectorul de dezechilibru complet. | ° (grade, 0-360) |
| Măsurare Viteza de vibrație (RMS) | Valoarea medie pătratică a vitezei de vibrație la nivelul unei carcase de rulment. Parametrul de măsurare standard pentru evaluarea stării mașinii per ISO 10816. | mm/s RMS (10-1000 Hz) |
| Măsurare Test de indexare | Procedură de verificare: rotiți rotorul la un unghi definit (de exemplu, 180°) în raport cu suporturile mașinii și re-măsurați. Detectează erorile de mandrină și de fixare. | Necesar pentru verificarea formală conform ISO 1940-1 Cap. 10 |
| Măsurare Dezechilibru rezidual minim realizabil (Umar) | Cel mai mic dezechilibru rezidual care poate fi obținut pe o anumită mașină de echilibrat pentru un anumit rotor. Determinat de sensibilitatea mașinii, de nivelul de zgomot și de condițiile rulmenților. | Umar trebuie să fie ≤ Uper pentru ca mașina să fie potrivită pentru clasa G necesară. |
Ce este ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Vibrații mecanice — Cerințe privind calitatea echilibrării rotoarelor rigide — Partea 2: Erori de echilibrare) a fost standardul internațional pentru identificarea, evaluarea și luarea în considerare a erorilor care apar la echilibrarea rotoarelor rigide — de la dezechilibrul arborelui port-piesă și al arborelui de antrenare până la bătaia componentelor și dispersia instrumentației. A fost retras și înlocuit de ISO 21940-14:2012 (Vibrații mecanice — Echilibrarea rotoarelor — Partea 14: Proceduri pentru evaluarea erorilor de echilibrare), care extinde aceleași proceduri la rotoarele cu comportament flexibil. Notă: este adesea confundat cu vocabularul de echilibrare vocabulary — acesta este un standard diferit, ISO 21940-2 (fostul ISO 1925), a cărui terminologie este rezumată mai jos pe această pagină.
Când un inginer din Germania specifică „corecție dinamică a dezechilibrului la G 6.3 în două planuri”, un tehnician din Japonia trebuie să înțeleagă exact ce este necesar — aceeași stare a rotorului, aceeași procedură de echilibrare și același criteriu de acceptare. Vocabularul ISO de echilibrare — ISO 21940-2 (fostul ISO 1925) — face acest lucru posibil, oferind un vocabular unic, convenit la nivel internațional, pentru întregul domeniu.
Prin contrast, ISO 1940-2 în sine nu era nici dicționar, nici specificație de toleranță — se ocupa de balance errors. Clasifica sursele de erori ale procesului de echilibrare ca fiind systematic (magnitudinea și unghiul pot fi evaluate — de exemplu dezechilibrul arborelui port-piesă sau al arborelui de antrenare, bătaia radială și axială, penele și canalele de pană, magnetismul rezidual, erorile de reasamblare și de instrumentație), variabile aleator (piese slăbite, lichide captive, deformare termică, rezistență aerodinamică) și scalar (se poate estima doar magnitudinea maximă, unghiul este nedeterminat — de exemplu jocurile de montaj și toleranțele de fabricație) și oferea proceduri pentru evaluarea și luarea lor în considerare, astfel încât dezechilibrul rezidual să rămână efectiv în limita valorii admisibile Uper din ISO 1940-1 (acum ISO 21940-11). Succesorul său, ISO 21940-14, păstrează exact acest rol în cadrul seriei ISO 21940.
Analiză detaliată a termenului
Distincția rigid / flexibil
Aceasta este cea mai importantă clasificare în echilibrare. Distincția determină totul: ce standard se aplică, ce echipament este necesar, câte planuri sunt necesare și la ce viteză trebuie efectuată echilibrarea.
Un rotor al cărui dezechilibru poate fi corectat în oricare două planuri arbitrare și, după corecție, dezechilibrul rezidual nu se modifică semnificativ la orice viteză până la viteza maximă de serviciu. Test practic: dacă prima îndoire viteză critică este cu mult peste viteza maximă de serviciu (de obicei > 1,5× sau mai mult), rotorul este rigid.
Un rotor care se deformează elastic la viteza sa de serviciu, astfel încât starea sa de dezechilibru se modifică. Trebuie să fie echilibrat la sau aproape de viteza de funcționare în mai mult de două planuri. Se aplică la: turbogeneratoare mari, compresoare multietajate de mare viteză, rulouri lungi de hârtie la viteză mare. Acoperit de ISO 21940-12.
Marea majoritate a rotoarelor industriale - motoare electrice, ventilatoare, pompe, volane, arbori - sunt rotoare rigide. Rotoarele ISO 1940-1 Sistemul G-grade se aplică direct pe rotoarele rigide.
Cele trei tipuri de dezechilibru
Vocabularul (ISO 21940-2) definește trei tipuri fundamentale pe baza relației geometrice dintre axa principală de inerție și axa de rotație. Înțelegerea lor este esențială pentru selectarea procedurii corecte de echilibrare:
- Dezechilibru static produce un forță - ambele rulmenți vibrează în fază la 1× RPM. Rotorul poate fi detectat ca fiind dezechilibrat fără rotație (gravitația îl dezvăluie pe muchii de cuțit). Un plan de corecție este suficient. Tipic pentru rotoarele înguste de tip disc (L/D < 0,5): polițe înguste, rotoare de ventilator, volane subțiri.
- Dezechilibru de cuplu produce un moment - rulmenții vibrează cu 180° defazat la 1× RPM. Forța netă este zero (centrul de greutate se află pe axă), dar două puncte grele egale și opuse în poziții axiale diferite creează un cuplu de balansare. Detectabil numai în timpul rotirii. Necesită două planuri de corecție.
- Dezechilibru dinamic = static + cuplu combinat. Cazul general pentru toate rotoarele reale care nu sunt perfect simetrice. Sunt prezente atât forța, cât și momentul. Rulmenții vibrează la 1× cu o relație nici în fază, nici defazată la exact 180°. Necesită echilibrare în două planuri.
Dezechilibrul specific și conexiunea G-Grade
Dezechilibru specific (e = U/M) este metrica cheie care permite compararea calității echilibrului universal. Un rotor de 5 kg cu un dezechilibru de 50 g-mm are e = 10 µm. Un rotor de 500 kg cu un dezechilibru de 5 000 g-mm are, de asemenea, e = 10 µm - calitate identică a echilibrului în ciuda diferenței de masă de 100 ×.
Grad G extinde acest lucru prin încorporarea vitezei: G = e × ω, oferind un singur număr (mm/s) care caracterizează calitatea echilibrului independent de masă și viteză. Acesta este fundamentul ISO 1940-1 sistem de toleranță.
Planuri de corecție vs. Planuri de toleranță
Vocabularul face o distincție critică, adesea omisă în practică:
- Planuri de toleranță = planurile rulmenților unde vibrațiile și sarcinile dinamice sunt cele mai critice. Dezechilibru admisibil Uper este specificat aici.
- Plane de corecție = locuri accesibile din punct de vedere fizic în care pot fi plasate greutăți (butuc ventilator, inele terminale ale motorului, umerii arborelui). Adesea, la poziții axiale diferite de cele ale rulmenților.
Conversia Uper de la planurile de toleranță la planurile de corecție necesită cunoașterea geometriei rotorului. Pentru rotoarele asimetrice sau în consolă, această conversie poate modifica semnificativ toleranțele per plan. Metoda Balanset-1A gestionează automat această conversie atunci când sunt introduse dimensiunile rotorului.
Tipuri de mașini de echilibrat
Cele două tipuri fundamentale de mașini reflectă principii fizice de măsurare diferite:
- Rulment moale: Frecvența naturală a suspensiei cu mult sub viteza de funcționare → mașina măsoară deplasare. Necesită calibrare pentru fiecare rotor nou. Semnificativ din punct de vedere istoric; utilizare în declin.
- Rulment dur: Frecvența naturală a suspensiei cu mult peste viteza de funcționare → mașina măsoară forță. Calibrat permanent - acceptă rotoare diferite fără calibrare individuală. Tipul modern dominant.
Instrumente de echilibrare a câmpului, cum ar fi Balanset-1A utilizează un principiu diferit: ele nu sunt o "mașină" în sensul ISO, ci folosesc rulmenții și suportul rotorului ca sistem de măsurare, utilizând metoda greutății de încercare (coeficient de influență) pentru a determina corecția fără a necesita o mașină de echilibrare dedicată.
Referințe încrucișate: Unde este utilizat fiecare termen
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Folosește toți termenii de toleranță și calitate - G-grade, Uper, toleranță de echilibru, dezechilibru rezidual. Consumatorul principal al acestui vocabular.
ISO 14694: Folosește termeni referitori la rotor (rigid), termeni privind dezechilibrul și extinde cu categorii de aplicație BV specifice ventilatoarelor, grade de echilibrare și tabele cu limite de vibrații.
ISO 10816 / ISO 20816: Utilizează termeni de măsurare - viteza de vibrație, RMS, puncte de măsurare pentru carcasa rulmentului.
ISO 21940-12: Extinde definiția flexibilă a rotorului cu proceduri cu mai multe viteze și mai multe planuri.
API 610 / API 617: Standardele petroliere fac trimitere la gradele G ISO 1940 și la terminologia dezechilibrului pentru specificațiile pompelor și compresoarelor.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: tranziție
ISO 21940-14:2012 a anulat și înlocuit oficial ISO 1940-2:1997, reprezentând o revizuire tehnică a acestuia — schimbarea principală fiind extinderea aplicabilității sale la rotoarele cu comportament flexibil. Vocabularul de echilibrare a urmat o cale separată: ISO 1925 a fost revizuit ca ISO 21940-2. Numerotarea ISO 21940 reflectă integrarea în seria completă ISO 21940, care acoperă toate aspectele echilibrării rotoarelor. Vechile denumiri apar încă frecvent în literatura industrială.
Standard oficial: ISO 21940-14:2012 (înlocuiește ISO 1940-2) în ISO Store →
Întrebări frecvente - ISO 1940-2
Erori de echilibrare, tranziția ISO 21940 și terminologia echilibrării
▸ Ce este ISO 1940-2?
▸ Care este diferența dintre dezechilibrul static și cel dinamic?
▸ Care este diferența dintre un rotor rigid și unul flexibil?
▸ Ce este dezechilibrul rezidual?
▸ Care este diferența dintre planul de corecție și planul de toleranță?
▸ Mașină de echilibrat cu rulmenți moi vs. rulmenți tari?
▸ Ce este dezechilibrul specific (excentricitatea)?
Articole legate de glosar
Vorbiți limba - cu instrumentele potrivite
Aparatele de echilibrare Vibromera implementează direct vocabularul ISO: Selectarea gradului G, vectorii de dezechilibru, planurile de corecție, comparația reziduală vs. admisibilă - toate într-un singur instrument portabil.
Parcurgeți echipamente de echilibrare →
