Pochopenie vyrovnávacích klasifikácií stupňov
Definícia: Čo je to vyrovnávací stupeň?
A vyrovnávací stupeň (nazývaný aj stupeň kvality vyváženia alebo G-trieda) je štandardizovaný klasifikačný systém, ktorý špecifikuje požadovanú kvalitu vyváženia pre rôzne typy rotačných strojov. Definovaný predovšetkým ISO 21940-11 Norma ISO 1940-1 (predtým ISO 1940-1), vyvažovacie stupne kategorizujú zariadenia na základe ich prevádzkových charakteristík a priraďujú im vhodné vyvažovacie tolerancie.
Systém hodnotenia zabezpečuje, že všetky strany – výrobcovia, technici údržby a koncoví používatelia – pri špecifikácii a overovaní kvality vyváženia rotorov pracujú podľa konzistentných, medzinárodne uznávaných noriem.
Systém G-Grade
Vyrovnávacie stupne sú označené ako “G”, za ktorým nasleduje číselná hodnota, napríklad G 2,5, G 6,3 alebo G 16. Číslo predstavuje súčin prípustného zostatku nevyváženosť excentricita (v milimetroch) a uhlová rýchlosť (v radiánoch za sekundu). Zjednodušene povedané, predstavuje prípustnú rýchlosť vibrácií nevyváženosti v mm/s.
Kľúčový princíp
Nižšie čísla G naznačujú prísnejšie požiadavky na vyváženie (nižšia prípustná zvyšková nevyváženosť), zatiaľ čo vyššie čísla G umožňujú väčšiu zvyškovú nevyváženosť. Systém rozpoznáva, že rôzne typy zariadení majú výrazne odlišné požiadavky na kvalitu vyváženia na základe ich rýchlosti, hmotnosti, použitia a prevádzkového prostredia.
Bežné vyvažovacie stupne a ich použitie
Norma ISO 21940-11 definuje stupne od G 0,4 (najvyššia presnosť) do G 4000 (najnižšia presnosť). Tu sú najčastejšie sa vyskytujúce stupne:
G 0,4 – Ultra vysoká presnosť
Aplikácie:
- Vretená brúsok
- Gyroskopy
- Presné meracie zariadenia
Charakteristiky: Vyžaduje si špecializované vyvažovacie zariadenie a kontrolované prostredie. Zvyčajne sa vykonáva v špecializovaných dielňach na presné vyvažovanie.
G 1.0 – Vysoká presnosť
Aplikácie:
- Vysoko presné vretená obrábacích strojov
- Turbodúchadlá
- Vysokorýchlostné odstredivky
- Diskové mechaniky počítača
Charakteristiky: Vyžaduje starostlivú kontrolu všetkých vyvažovacích parametrov a vysoko kvalitné prístrojové vybavenie.
G 2.5 – Presný priemysel
Aplikácie:
- Plynové a parné turbíny
- Pevné rotory turbogenerátorov
- Kompresory
- Pohony obrábacích strojov
- Stredné a veľké elektromotory (so špeciálnymi požiadavkami)
- Odstredivé separátory
Charakteristiky: Štandard pre vysokokvalitné, vysokorýchlostné priemyselné zariadenia. Dosiahnuteľné s dobrou vyvažovanie poľa praktiky.
G 6.3 – Všeobecný priemysel (najbežnejšie)
Aplikácie:
- Univerzálne elektromotory
- Stroje pre spracovateľský priemysel
- Odstredivé čerpadlá
- Ventilátory a dúchadlá
- Prevodovky
- Rotory pre všeobecné stroje
- Strednorýchlostné kompresory
Charakteristiky: “Štandardná” trieda pre väčšinu priemyselných strojov. Predstavuje dobrú rovnováhu medzi dosiahnuteľnosťou a výkonom. Ľahko dosiahnuteľné s prenosným vyvažovacím zariadením.
G 16 – Ťažký priemysel
Aplikácie:
- Hnacie hriadele (vrtuľové hriadele, kardanové hriadele)
- Viacvalcové dieselové motory so šiestimi alebo viacerými valcami
- Drviče
- Poľnohospodárske stroje
- Jednotlivé komponenty motorov
Charakteristiky: Vhodné pre robustné zariadenia s nižšími otáčkami, kde je vyššia tolerancia vibrácií.
G 40 a vyššie – Veľmi ťažký priemysel
Aplikácie:
- Štvorvalcové dieselové motory (G 40)
- Pevne namontované pomalobežné stroje
- Veľmi veľké, pomaly sa otáčajúce zariadenia
Charakteristiky: Používa sa na masívne, pomalobežné zariadenia, kde nie je vysoko presné vyváženie ekonomicky opodstatnené alebo technicky potrebné.
Ako vybrať vhodnú vyvažovaciu triedu
Výber správneho stupňa vyváženia zahŕňa zváženie niekoľkých faktorov:
1. Typ a konštrukcia zariadenia
Norma ISO 21940-11 poskytuje podrobné tabuľky, ktoré porovnávajú typy zariadení s odporúčanými akosťami. Toto je primárny východiskový bod pre výber akosti.
2. Prevádzková rýchlosť
Zariadenia s vyššou rýchlosťou si vo všeobecnosti vyžadujú presnejšie vyváženie (nižšie číslo G), pretože odstredivé sily sa zvyšujú s druhou mocninou rýchlosti.
3. Typ montáže
Zariadenia namontované na flexibilných základoch alebo izolačných systémoch často tolerujú vyššie čísla G ako pevne namontované zariadenia.
4. Blízkosť k personálu
Stroje v obývaných priestoroch môžu vyžadovať presnejšie vyváženie z dôvodov hluku a bezpečnosti.
5. Špeciálne požiadavky
Niektoré aplikácie (medicínske zariadenia, presná výroba, letecký priemysel) vyžadujú prísnejšiu rovnováhu ako štandardná priemyselná prax.
6. Ekonomické úvahy
Každý krok k užšiemu stupňu zvyšuje náklady na vyrovnávanie. Vybraný stupeň by mal zodpovedať prevádzkovým potrebám bez nadmernej špecifikácie.
Vzťah medzi stupňom a prípustnou nevyváženosťou
Vyvažovací stupeň sa používa na výpočet maximálneho povoleného zostatková nevyváženosť pre konkrétny rotor:
Vzorec
Uza (g·mm) = (9549 × G × M) / ot./min.
Kde:
- Uza = Prípustná zostatková nevyváženosť v gram-milimetroch
- G = Číslo stupňa kvality vyváženia (napr. 6,3 pre G 6,3)
- M = Hmotnosť rotora v kilogramoch
- RPM = Prevádzková rýchlosť v otáčkach za minútu
Príklad
Rotor ventilátora s hmotnosťou 100 kg s otáčkami 1500 ot./min. s triedou G 6.3:
Uza = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Ak je polomer korekčnej roviny 200 mm, rovná sa to 2,0 gramom prípustnej zostatkovej nevyváženosti.
Úvahy o viacrýchlostných a variabilných rýchlostiach
Pre stroje, ktoré pracujú v rôznych rýchlostiach:
- Prevádzka s konštantnou rýchlosťou: Aplikujte sklon pri bežnej prevádzkovej rýchlosti
- Variabilná rýchlosť: Použite sklon pri maximálnej trvalej prevádzkovej rýchlosti
- Prechod kritickými rýchlosťami: Pre flexibilné rotory, môže byť potrebné osobitne zvážiť vyváženosť pri kritických rýchlostiach, čo si potenciálne vyžaduje techniky modálneho vyvažovania
Overenie a prijatie
Po vyvažovanie je dokončená, dosiahnutá kvalita vyváženia sa musí overiť podľa špecifikovanej triedy:
Metódy merania
- Priame meranie nevyváženosti: Na vyvažovacom stroji sa zvyšková nevyváženosť meria priamo a porovnáva sa s Uza
- Meranie vibrácií: Pri vyvažovaní v teréne sa amplitúda vibrácií používa ako nepriamy ukazovateľ kvality vyváženia.
Kritériá prijatia
Rotor sa považuje za prijateľný, keď:
- Nameraná zostatková nevyváženosť ≤ Vypočítaná Uza, ALEBO
- Úrovne vibrácií spĺňajú normu ISO 20816 alebo iné platné normy pre vibrácie
Historický kontext: ISO 1940 až ISO 21940
Systém tried G bol pôvodne stanovený v norme ISO 1940-1 (prvýkrát publikovanej v roku 1986). V roku 2016 bola séria ISO 1940 revidovaná a prečíslovaná na sériu ISO 21940, pričom normu ISO 21940-11 nahradila norma ISO 1940-1. Základné princípy a hodnoty tried zostali v podstate nezmenené, ale novšia norma stanovuje:
- Aktualizované klasifikácie zariadení
- Jasnejšie pokyny k výberu triedy
- Lepšia integrácia s inými štandardmi dynamiky rotora
- Vylepšené postupy pre flexibilné rotory
Bežné mylné predstavy
Mylná predstava č. 1: “Usnejšie je vždy lepšie”
Realita: Nadmerné špecifikovanie kvality vyváženia zvyšuje náklady bez proporcionálneho úžitku. Zariadenie G 2.5 nemusí nevyhnutne fungovať lepšie ako zariadenie G 6.3 v aplikáciách, kde je G 6.3 vhodný.
Mylná predstava č. 2: “Stupeň sa priamo rovná úrovni vibrácií”
Realita: Hoci je to súvislé, číslo G predstavuje povolenú excentricitu nevyváženosti, nie amplitúdu vibrácií. Skutočné vibrácie závisia od mnohých faktorov okrem kvality vyváženia.
Mylná predstava č. 3: “Jedna trieda sa hodí pre všetky zariadenia v závode”
Realita: Rôzne typy zariadení vyžadujú rôzne stupne tried, a to aj v rámci toho istého zariadenia. Presný mlynček a drvič majú výrazne odlišné požiadavky na vyváženie.
Dokumentácia a špecifikácie
Pri špecifikácii vyvažovacích prác by mala dokumentácia jasne uvádzať:
- Požadovaný stupeň vyváženia (napr. “Vyvážiť na G 6,3 podľa ISO 21940-11”)
- Prevádzková rýchlosť pre výpočet tolerancie
- Počet potrebných korekčných rovín
- Metóda overovania (vyvažovací stroj v dielni alebo meranie vibrácií v teréne)
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 