ISO 1940-1: Mehanske vibracije – Zahteve glede kakovosti uravnoteženja rotorjev v konstantnem (togem) stanju

Povzetek

Standard ISO 1940-1 je eden najpomembnejših in pogosto omenjenih standardov na področju uravnoteženja rotorjev. Zagotavlja sistematično metodo za razvrščanje rotorjev po tipu, določanje ustrezne ravni kakovosti uravnoteženja in izračun specifične tolerance uravnoteženja. Jedro standarda je koncept Ocene kakovosti ravnovesja (ocene G), ki proizvajalcem in vzdrževalnemu osebju omogoča, da na standardiziran način določijo in preverijo natančnost uravnoteženja. Ta standard se nanaša posebej na togi rotorji—tiste, ki se pri svoji delovni hitrosti ne upogibajo ali krivijo.

Opomba: Ta standard je bil formalno nadomeščen s standardom ISO 21940-11, vendar njegova načela in sistem G-Grade ostajajo temeljna osnova za uravnoteženje togih rotorjev po vsem svetu.

Kazalo vsebine (konceptualna struktura)

Standard je strukturiran tako, da uporabnika vodi skozi postopek določanja dovoljene preostale neuravnoteženosti:

1. 1. Področje uporabe in obseg:

   Ta uvodni del določa meje in namen standarda. Izrecno navaja, da se njegova pravila in smernice uporabljajo za rotorji, ki se obnašajo togo v celotnem območju obratovalnih hitrosti. To je temeljna predpostavka celotnega standarda; pomeni, da rotor zaradi sil neuravnoteženosti ne doživi znatnega upogibanja ali deformacije. Področje uporabe je široko in namenjeno zajemanju širokega nabora vrtljivih strojev v vseh panogah. Vendar pa tudi pojasnjuje, da gre za splošni standard in da imajo za nekatere specifične vrste strojev (npr. vesoljske plinske turbine) prednost drugi, strožji standardi. Postavlja si cilj: zagotoviti sistematično metodo za določanje toleranc ravnotežja, ki so bistvene za nadzor kakovosti pri proizvodnji in popravilih.

2. 2. Ocene kakovosti uravnoteženosti (ocene G):

   Ta razdelek je srce standarda. Predstavlja koncept Ocene kakovosti ravnovesja (ocene G) kot način za razvrščanje zahtev glede ravnotežja za različne vrste strojev. Stopnja G je opredeljena kot produkt specifične neuravnoteženosti (ekscentričnosti, e) in največjo kotno hitrostjo delovanja (Ω), kjer je G = e × ΩTa vrednost predstavlja konstantno hitrost vibracij, kar zagotavlja standardizirano merilo kakovosti. Standard ponuja obsežno tabelo, ki navaja široko paleto tipov rotorjev (npr. elektromotorji, rotorji črpalk, ventilatorji, plinske turbine, ročične gredi) in za vsakega dodeljuje priporočeno stopnjo G. Te stopnje temeljijo na desetletjih empiričnih podatkov in praktičnih izkušenj. Na primer, za standardni industrijski motor se lahko priporoči stopnja G6.3, medtem ko bi vreteno za precizno brušenje zahtevalo veliko strožjo stopnjo G1.0 ali G0.4. Nižja stopnja G vedno pomeni strožjo in natančnejšo toleranco uravnoteženja, kar pomeni manjšo dovoljeno preostalo neuravnoteženost.

3. 3. Izračun dovoljene preostale neuravnoteženosti:

   Ta razdelek ponuja bistveni matematični most od teoretične stopnje G do praktične, merljive tolerance. Podrobno opisuje formulo za izračun dovoljene specifične neuravnoteženosti (e_na), kar je dovoljeni premik težišča od osi vrtenja. Formula je izpeljana neposredno iz definicije stopnje G:

   e_na = G / Ω

   Za praktično uporabo z običajnimi inženirskimi enotami standard določa formulo:

   e_na [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [vrt/min]

   Ko je dovoljena specifična neuravnoteženost (e_na) se izračuna, se pomnoži z maso rotorja (M) za določitev skupne dovoljene preostale neuravnoteženosti (U_na) za celoten rotor: U_na = e_na × MTa končna vrednost, izražena v enotah, kot so gram-milimetri (g·mm), je cilj, ki ga mora doseči upravljavec balansirnega stroja. Rotor se šteje za uravnoteženega, ko je njegova izmerjena preostala neuravnoteženost pod to izračunano vrednostjo.

4. 4. Dodelitev preostale neuravnoteženosti korekcijskim ravninam:

   Ta razdelek obravnava ključni korak porazdelitve izračunane skupne dovoljene neuravnoteženosti (U_na) v specifične tolerance za vsako od obeh korekcijske ravnineZa korekcijo obeh je potrebno dvoravninsko tehtnico. statični in . neravnovesje v paruStandard določa formule za to dodelitev, ki je odvisna od geometrije rotorja. Pri preprostem, simetričnem rotorju je skupna neuravnoteženost pogosto enakomerno porazdeljena med obe ravnini. Vendar pa standard za bolj kompleksne geometrije, kot so previsni rotorji ali rotorji s težiščem, ki ni na sredini med ležaji, določa posebne formule. Te formule upoštevajo razdalje korekcijskih ravnin in težišča od ležajev, kar zagotavlja, da je toleranca za vsako ravnino pravilno porazdeljena. Ta korak je ključnega pomena, ker balansirni stroj meri neuravnoteženost v vsaki ravnini neodvisno; zato operater potrebuje določeno ciljno vrednost za vsako ravnino (npr. »Dovoljena neuravnoteženost v ravnini I je 15 g·mm in v ravnini II je 20 g·mm«).

5. 5. Viri napak pri uravnoteženju:

   Ta zadnji razdelek služi kot praktični vodnik po dejavnikih iz resničnega sveta, ki lahko ogrozijo natančnost uravnoteženja, tudi če je bila izračunana natančna toleranca. Poudarja, da je doseganje popolnega uravnoteženja nemogoče in da je cilj zmanjšati preostalo neuravnoteženost na raven pod izračunano toleranco. Standard obravnava več ključnih virov napak, ki jih je treba obvladovati, vključno z: napakami pri kalibraciji samega balansirnega stroja; geometrijskimi nepopolnostmi rotorskih tečajev ali pritrdilnih površin (iztekanje); napakami, ki jih povzroči orodje, uporabljeno za namestitev rotorja na stroj (npr. neuravnoteženo vreteno); in operativnimi učinki, ki niso prisotni med uravnoteženjem pri nizki hitrosti, kot so toplotno raztezanje ali aerodinamične sile. To poglavje služi kot ključni kontrolni seznam za nadzor kakovosti, ki opomni izvajalca, naj upošteva celoten postopek uravnoteženja, ne le končne številke na zaslonu stroja.

Ključni koncepti

• Standardizacija: Sistem G-Grade ponuja univerzalni jezik za kakovost uravnoteženja. Stranka lahko določi »uravnoteženje na G6.3« in vsaka balansirnica na svetu bo natančno vedela, kakšna toleranca je potrebna.
• Odvisnost od hitrosti: Standard jasno določa, da je toleranca uravnoteženosti kritično odvisna od delovne hitrosti stroja. Hitrejši rotor zahteva strožje uravnoteženje (manjše dovoljeno preostalo neuravnoteženost), da povzroči enako raven vibracij kot počasnejši rotor.
• Praktičnost: Standard zagotavlja preizkušen, praktičen okvir, ki temelji na desetletjih empiričnih podatkov in pomaga preprečiti tako premajhno uravnoteženje (kar vodi do visokih vibracij) kot prekomerno uravnoteženje (kar je nepotrebno drago).

← Nazaj na glavno kazalo