Pochopenie vyrovnávania tolerancie
Definícia: Čo je to vyrovnávacia tolerancia?
Vyvažovanie tolerancie je maximálne povolené množstvo zostatková nevyváženosť ktoré môžu zostať v rotore po vyvažovanie je dokončené. Predstavuje kritérium prijatia, ktoré definuje, či je rotor dostatočne vyvážený pre svoju zamýšľanú službu. Tolerancia vyváženia sa vyjadruje buď ako špecifická nevyvážená hmotnosť pri danom polomere (v gramoch-milimetroch alebo unciach-palcoch), alebo ako amplitúda vibrácií (v mm/s alebo mil).
Tolerancie sú definované medzinárodnými normami, predovšetkým ISO 21940 série, ktoré špecifikujú stupne kvality vyváženia na základe typu rotora, prevádzkovej rýchlosti a použitia. Tieto normy zabezpečujú konzistentné, bezpečné a efektívne vyváženie v rôznych odvetviach a typoch zariadení.
Prečo je dôležité vyvažovať toleranciu
Stanovenie vhodných tolerancií vyváženia je kľúčové z niekoľkých dôvodov:
- Bezpečnosť: Nadmerná zostatková nevyváženosť môže viesť k poruche stroja a vytvárať bezpečnostné riziká pre personál a okolité zariadenia.
- Životnosť zariadenia: Prevádzka v rámci tolerancií minimalizuje opotrebovanie ložísk, tesnení a konštrukčných komponentov spôsobené vibráciami, čím sa predlžuje ich životnosť.
- Zabezpečenie kvality: Tolerancie poskytujú objektívne kritériá prijatia pre vyváženie práce a zabezpečujú konzistentnú kvalitu.
- Ekonomická rovnováha: Tolerancie predstavujú praktický kompromis medzi nákladmi na dosiahnutie dokonalej rovnováhy (čo je nemožné) a prijateľným prevádzkovým výkonom.
- Súlad s priemyselnými normami: Dodržanie uznávaných tolerancií preukazuje súlad s najlepšími postupmi v odvetví a môže byť vyžadované predpismi alebo zárukami.
ISO 21940-11: Primárna norma
Norma ISO 21940-11 (predtým ISO 1940-1) je medzinárodne uznávaná norma pre požiadavky na kvalitu vyváženia. Definuje sériu stupňov kvality vyváženia označených ako stupne G, kde G znamená “stupeň kvality vyváženia” a číselná hodnota predstavuje špecifickú excentricitu nevyváženosti v milimetroch za sekundu.
Bežné stupne kvality (stupne G)
Norma definuje triedy G v rozsahu od G 0,4 (najvyššia presnosť) do G 4000 (najnižšia presnosť). Medzi bežné triedy patria:
- G 0,4: Vretená presných brúsok, gyroskopy (najvyššia presnosť)
- G 1.0: Vysoko presné vretená obrábacích strojov, turbodúchadlá
- G 2.5: Plynové a parné turbíny, pevné rotory turbogenerátorov, kompresory, pohony obrábacích strojov
- G 6.3: Väčšina všeobecných strojov, rotory elektromotorov (2-pólové), odstredivky, ventilátory, čerpadlá
- G 16: Poľnohospodárske stroje, drviče, viacvalcové dieselové motory
- G 40: Pomaly bežiace zariadenia, pevne uložené štvorvalcové dieselové motory
Nižšie čísla G označujú užšie tolerancie (menšia prípustná nevyváženosť), zatiaľ čo vyššie čísla G umožňujú väčšiu zostatkovú nevyváženosť.
Výpočet tolerancie vyvažovania
Prípustná zostatková nevyváženosť závisí od troch faktorov: hmotnosti rotora, jeho prevádzkových otáčok a zvoleného stupňa kvality vyváženia. Výpočet sa riadi týmto vzťahom:
Online kalkulačka tolerancií
Pre rýchly a presný výpočet prípustnej zostatkovej nevyváženosti použite naše Kalkulačka tolerancie zostatkovej nerovnováhy. Kalkulačka automaticky vypočítava hodnoty tolerancií na základe noriem ISO 1940/21940 pre rôzne typy strojov, hmotnosť rotora a prevádzkovú rýchlosť s možnosťou vyváženia v jednej alebo dvoch rovinách.
Vzorec pre prípustnú zvyškovú nevyváženosť
Uza = (G × M) / (ω / 1000)
Kde:
- Uza = Prípustná zostatková nevyváženosť (gram-milimetre alebo g·mm)
- G = Stupeň kvality vyváženia (napr. 6,3 pre G 6,3)
- M = Hmotnosť rotora (kilogramy)
- ω = Uhlová rýchlosť (radiány za sekundu) = (2π × otáčky za minútu) / 60
Zjednodušený vzorec s použitím RPM
Pre praktické použitie možno vzorec zjednodušiť na:
Uza (g·mm) = (9549 × G × M) / ot./min.
Kde:
- M = Hmotnosť rotora v kilogramoch
- RPM = Prevádzková rýchlosť v otáčkach za minútu
- G = Číslo stupňa kvality zostatku
Príklad výpočtu
Uvažujme rotor motora s nasledujúcimi špecifikáciami:
- Hmotnosť: 50 kg
- Prevádzková rýchlosť: 3000 ot./min.
- Požadovaná kvalita vyváženia: G 6.3
Uza = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm
To znamená, že maximálna povolená zostatková nevyváženosť pre tento rotor je približne 100 g·mm. Ak je polomer korekčnej roviny 100 mm, zodpovedá to 1,0 gramu zostatkovej nevyváženosti na tomto polomere.
Tento výpočet si môžete overiť alebo vypočítať tolerancie pre rôzne typy strojov pomocou nášho online kalkulačka.
Tolerancie v jednej rovine vs. v dvoch rovinách
Vypočítaná tolerancia sa vzťahuje na celkovú nevyváženosť v jednej rovine pre vyvažovanie v jednej rovine. Pre dvojrovinné (dynamické) vyvažovanie, Norma ISO 21940-11 poskytuje pokyny na rozdelenie celkovej tolerancie medzi dve korekčné roviny, pričom tolerancia sa zvyčajne priraďuje ku každej rovine na základe vzdialenosti medzi rovinami a geometrie rotora.
Tolerancia založená na vibráciách
Zatiaľ čo norma ISO 21940-11 špecifikuje limity hmotnosti nevyváženosti, vyvažovanie v teréne často používa ako kritérium prijatia amplitúdu vibrácií, pretože sa meria priamo. Tolerancie založené na vibráciách sú zvyčajne definované takto:
Séria ISO 20816
Tieto normy špecifikujú prijateľné limity vibrácií pre rôzne typy strojov na základe rýchlosti RMS (mm/s alebo in/s). Medzi bežné zóny patria:
- Zóna A: Novo uvedené stroje (veľmi nízke vibrácie)
- Zóna B: Prijateľné pre dlhodobú prevádzku
- Zóna C: Prijateľné na obmedzené obdobie, mali by sa naplánovať nápravné opatrenia
- Zóna D: Neprijateľné, vyžadujú sa okamžité nápravné opatrenia
Praktické kritériá v teréne
Mnoho vyvažovacích technikov používa tieto pravidlá:
- Vibrácie znížené na menej ako 25% pôvodnej úrovne = úspešné vyváženie
- Absolútne vibrácie pod 2,8 mm/s (0,11 palca/s) = všeobecne prijateľné pre väčšinu priemyselných zariadení
- Zvyškové vibrácie pod 1,0 mm/s (0,04 palca/s) = vynikajúce vyváženie
Faktory ovplyvňujúce dosiahnuteľnú toleranciu
Schopnosť splniť vyvažovaciu toleranciu závisí od niekoľkých praktických faktorov:
1. Možnosti vybavenia
- Presnosť merania vyvažovacích prístrojov
- Citlivosť vibračných senzorov
- Rozlíšenie umiestnenia závažia (ako presne je možné závažia umiestniť)
2. Charakteristiky rotora a stroja
- Mechanický stav (uvoľnenie, opotrebovanie ložísk, problémy so základmi môžu brániť dosiahnutiu presných tolerancií)
- Pôsobí na alebo v blízkosti kritické rýchlosti sťažuje presné vyváženie
- Nelinearita v odozve systému
3. Praktické obmedzenia
- Prístupnosť korekčné roviny
- Dostupné prírastky hmotnosti (závažia je možné pridávať iba v diskrétnych množstvách)
- Uhlové rozlíšenie montážnych otvorov alebo upevňovacích bodov
Tolerancia vs. schopnosť vyvažovania
Je dôležité rozlišovať medzi:
- Špecifikovaná tolerancia: Maximálna prípustná zostatková nevyváženosť podľa definície v normách alebo špecifikáciách
- Dosiahnuteľný zostatok: Skutočná úroveň vyváženosti, ktorú možno prakticky dosiahnuť pri daných možnostiach a obmedzeniach zariadenia
- Ekonomická rovnováha: Bod, za ktorým ďalšie zlepšovanie nie je nákladovo efektívne
Pre väčšinu priemyselných vyvažovaní v teréne predstavuje dosiahnutie úrovní nevyváženosti 2 až 3-krát lepších ako je požadovaná tolerancia vynikajúcu prácu a zabezpečuje rezervu pre neistoty merania a prevádzkové odchýlky.
Dokumentácia a prijatie
Správna dokumentácia vyvažovacej tolerancie zahŕňa:
- Špecifikované G-trieda alebo hodnota tolerancie
- Vypočítaná prípustná zostatková nevyváženosť (Uza)
- Nameraná zostatková nevyváženosť po vyvážení
- Porovnanie preukazujúce súlad: Namerané ≤ Povolené
- Podpis alebo zápis o prijatí
Táto dokumentácia poskytuje objektívny dôkaz o tom, že vyvažovacie práce spĺňajú špecifikácie a slúži ako základ pre budúce hodnotenia údržby.
Kedy použiť prísnejšie alebo voľnejšie tolerancie
Prísnejšie tolerancie sú opodstatnené, keď:
- Vysokorýchlostná prevádzka (kritická pre bezpečnosť a životnosť ložísk)
- Presné zariadenia vyžadujúce minimálne vibrácie
- Ľahké alebo flexibilné konštrukcie citlivé na vibrácie
- Zariadenia umiestnené v blízkosti procesov alebo prístrojov citlivých na vibrácie
Voľnejšie tolerancie sú prijateľné, keď:
- Nízkootáčkové, vysokovýkonné zariadenia
- Robustná konštrukcia s vysokou odolnosťou voči vibráciám
- Krátkodobé alebo zriedkavo používané zariadenia
- Ekonomické aspekty prevažujú nad postupným zvyšovaním výkonu
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 