ISO 1940-1: Mechanické vibrácie – Požiadavky na kvalitu vyváženia rotorov v konštantnom (tuhom) stave

Zhrnutie

Norma ISO 1940-1 je jednou z najdôležitejších a najčastejšie citovaných noriem v oblasti vyvažovania rotorov. Poskytuje systematickú metódu klasifikácie rotorov podľa typu, určenia vhodnej úrovne kvality vyváženia a výpočtu špecifickej tolerancie vyváženia. Jadrom normy je koncept Známky kvality vyváženia (známky G), ktorá umožňuje výrobcom a údržbárskemu personálu špecifikovať a overovať presnosť vyvažovacej úlohy štandardizovaným spôsobom. Táto norma sa vzťahuje konkrétne na pevné rotory—tie, ktoré sa pri svojej prevádzkovej rýchlosti neohýbajú ani nehnú.

Poznámka: Táto norma bola formálne nahradená normou ISO 21940-11, ale jej princípy a systém G-Grade zostávajú základom pre vyvažovanie pevných rotorov na celom svete.

Obsah (koncepčná štruktúra)

Norma je štruktúrovaná tak, aby viedla používateľa procesom určenia prípustnej zvyškovej nevyváženosti:

1. 1. Rozsah a oblasť pôsobnosti:

   Táto úvodná časť stanovuje hranice a účel normy. Výslovne uvádza, že jej pravidlá a usmernenia sa vzťahujú na rotory, ktoré sa správajú tuho v celom rozsahu ich prevádzkových otáčok. Toto je základný predpoklad celej normy; znamená to, že rotor sa v dôsledku síl nevyváženosti výrazne neohýba ani nedeformuje. Rozsah pôsobnosti je široký a má pokrývať širokú škálu rotačných strojov vo všetkých odvetviach. Zároveň však objasňuje, že ide o všeobecnú normu a pre určité špecifické typy strojov (napr. letecké plynové turbíny) môžu mať prednosť iné, prísnejšie normy. Stanovuje si cieľ: poskytnúť systematickú metódu na stanovenie tolerancií vyváženia, ktoré sú nevyhnutné pre kontrolu kvality vo výrobe a opravách.

2. 2. Známky kvality vyváženia (známky G):

   Táto časť je jadrom normy. Predstavuje koncept Známky kvality vyváženia (známky G) ako spôsob klasifikácie požiadaviek na vyváženie pre rôzne typy strojov. Trieda G je definovaná ako súčin špecifickej nevyváženosti (excentricita, e) a maximálna prevádzková uhlová rýchlosť (Ω), kde G = e × ΩTáto hodnota predstavuje konštantnú rýchlosť vibrácií, ktorá poskytuje štandardizované meradlo kvality. Norma poskytuje komplexnú tabuľku, ktorá uvádza širokú škálu typov rotorov (napr. elektromotory, obežné kolesá čerpadiel, ventilátory, plynové turbíny, kľukové hriadele) a pre každý z nich priraďuje odporúčaný stupeň G. Tieto stupne sú založené na desaťročiach empirických údajov a praktických skúseností. Napríklad pre štandardný priemyselný motor by sa mohol odporučiť stupeň G6.3, zatiaľ čo presné brúsne vreteno by vyžadovalo oveľa prísnejší stupeň G1.0 alebo G0.4. Nižšie číslo G vždy znamená užšiu a presnejšiu toleranciu vyváženia, čo znamená menšiu prípustnú zvyškovú nevyváženosť.

3. 3. Výpočet prípustnej zostatkovej nevyváženosti:

   Táto časť poskytuje základné matematické prepojenie medzi teoretickým stupňom G a praktickou, merateľnou toleranciou. Podrobne popisuje vzorec na výpočet prípustnej špecifickej nevyváženosti (e_za), čo je povolené posunutie ťažiska od osi otáčania. Vzorec je odvodený priamo z definície G-stupňov:

   e_za = G / Ω

   Pre praktické použitie s bežnými technickými jednotkami norma poskytuje vzorec:

   e_za [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [ot./min.]

   Akonáhle je dosiahnutá prípustná špecifická nevyváženosť (e_za) sa vypočíta, vynásobí sa hmotnosťou rotora (M) na nájdenie celkovej prípustnej zostatkovej nevyváženosti (U_za) pre celý rotor: U_za = e_za × MTáto konečná hodnota, vyjadrená v jednotkách ako gram-milimetre (g·mm), je cieľom, ktorý musí obsluha vyvažovacieho stroja dosiahnuť. Rotor sa považuje za vyvážený, keď je jeho nameraná zvyšková nevyváženosť nižšia ako táto vypočítaná hodnota.

4. 4. Priradenie zostatkovej nevyváženosti korekčným rovinám:

   Táto časť sa zaoberá kritickým krokom rozdelenia vypočítanej celkovej prípustnej nevyváženosti (U_za) do špecifických tolerancií pre každú z dvoch korekčné rovinyNa korekciu oboch je potrebná dvojrovinová rovnováha. statické a párová nerovnováhaNorma poskytuje vzorce pre toto rozdelenie, ktoré závisí od geometrie rotora. Pri jednoduchom, symetrickom rotore je celková nevyváženosť často rozdelená rovnomerne medzi dve roviny. Avšak pri zložitejších geometriách, ako sú napríklad ľavostranné rotory alebo rotory s ťažiskom, ktoré nie je vycentrované medzi ložiskami, norma poskytuje špecifické vzorce. Tieto vzorce zohľadňujú vzdialenosti korekčných rovín a ťažiska od ložísk, čím sa zabezpečuje správne rozdelenie tolerancie pre každú rovinu. Tento krok je nevyhnutný, pretože vyvažovací stroj meria nevyváženosť v každej rovine nezávisle; preto operátor potrebuje pre každú rovinu špecifickú cieľovú hodnotu (napr. „Prípustná nevyváženosť v rovine I je 15 g·mm a v rovine II je 20 g·mm“).

5. 5. Zdroje chýb pri vyvažovaní:

   Táto záverečná časť slúži ako praktický sprievodca faktormi z reálneho sveta, ktoré môžu ohroziť presnosť vyvažovacej úlohy, a to aj v prípade, že bola vypočítaná presná tolerancia. Zdôrazňuje, že dosiahnutie dokonalého vyváženia je nemožné a že cieľom je znížiť zvyškovú nevyváženosť na úroveň pod vypočítanou toleranciou. Norma rozoberá niekoľko kľúčových zdrojov chýb, ktoré je potrebné riadiť, vrátane: chýb v kalibrácii samotného vyvažovacieho stroja; geometrických nedokonalostí čapov rotora alebo montážnych plôch (hádzanie); chýb spôsobených nástrojmi použitými na montáž rotora na stroj (napr. nevyvážený tŕň); a prevádzkových vplyvov, ktoré nie sú prítomné počas vyvažovania pri nízkych otáčkach, ako je tepelná rozťažnosť alebo aerodynamické sily. Táto kapitola slúži ako kľúčový kontrolný zoznam pre kontrolu kvality a pripomína odborníkovi, aby zvážil celý proces vyvažovania, nielen konečné číslo na displeji stroja.

Kľúčové koncepty

• Štandardizácia: Systém G-Grade poskytuje univerzálny jazyk pre kvalitu vyváženia. Zákazník môže špecifikovať „vyváženie podľa G6.3“ a každá vyvažovacia dielňa na svete bude presne vedieť, aká tolerancia je požadovaná.
• Závislosť od rýchlosti: Norma jasne uvádza, že tolerancia vyváženia kriticky závisí od prevádzkovej rýchlosti stroja. Rýchlejší rotor vyžaduje presnejšie vyváženie (menšiu prípustnú zostatkovú nevyváženosť), aby sa dosiahla rovnaká úroveň vibrácií ako pomalší rotor.
• Praktickosť: Táto norma poskytuje overený, praktický rámec založený na desaťročiach empirických údajov, ktorý pomáha predchádzať nedostatočnému vyváženiu (ktoré vedie k vysokým vibráciám) aj nadmernému vyváženiu (ktoré je zbytočne drahé).

← Späť na hlavný index