Квалитет класе баланса (G-класа): дефиниција, сврха и примена
Шта је степен квалитета баланса (G-степен)?
A Баланс Квалитет Град, уобичајено називан “G-класа”, је стандардизована класификација дефинисана у стандардима ISO 1940-1 и ISO 21940-11 која одређује максимално дозвољену преосталу неуравнотеженост ротора. Другим речима, G-класа указује колико прецизно ротор мора бити уравнотежен. Он не мери директно нивое вибрација, већ дефинише толеранцију неравнотеже на основу масе ротора и максималне радне брзине.
Број који следи после слова G (нпр. G6.3, G2.5) одговара максималној брзини вибрације центра масе ротора, израженој у милиметрима у секунди (mm/s). На пример, степен G6.3 значи да центар масе ротора не сме да доживи вибрацију већу од 6,3 мм/с при максималној радној брзини, док строжији степен G2,5 ограничава ту брзину на 2,5 мм/с. Што је број G мањи, то су захтеви за балансирање строжији: мања толеранција небаланса и већа прецизност балансирања.
Сврха система оцена Г
Систем G-класе је развијен да успостави универзални стандард који дефинише колико добро ротор мора бити уравнотежен. Уместо нејачних изјава попут “ротор мора бити добро уравнотежен”, инжењери могу да наведу прецизну, проверљиву мету као што је “уравнотежење до G6.3”. Овај стандард пружа заједнички језик произвођачима, сервисним инжењерима и купцима, обезбеђујући да опрема испуни потребне стандарде поузданости и безбедности. Главни циљеви система G-класе су:
Ограничавање вибрације услед неуравнотежености на прихватљиве нивое. Неуравнотеженост изазива центрифугалне силе и вибрације које могу довести до буке, заморних пукотина и несрећа. Применом стандардних класа балансирања, ове вибрације могу се контролисати унутар безбедних граница.
Минимизација динамичких оптерећења на лежајевима и продужење њиховог радног века. Континуирана вибрација делује на лежајеве као чекић, убрзавајући њихово хабање. Ограничавањем небаланса на потребни G-градус, силе које делују на лежајеве се смањују, продужавајући им век трајања.
Обезбеђивање безбедног рада ротора при максималној пројектованој брзини. Што је већа брзина ротације, то је јачи ефекат чак и мале неуравнотежености. Строги степен балансирања гарантује да ротор неће доживети разарајуће вибрације при радној брзини. Ово је посебно важно за високобрзинске машине (турбине, компресоре итд.), где прекомерна неуравнотеженост може довести до квара.
Обезбеђивање јасног, мерљивог критеријума за прихватање. Постојање G-класе стандарда омогућава проверу током производње и поправке да ли је потребан ниво уравнотежености постигнут. Ако преостало неуравнотежење након балансирања не прелази дозвољену вредност за дату G-класу, ротор се сматра да је прошао инспекцију. Овај приступ претвара балансирање из уметности у прецијену науку са проверљивим критеријумима.
Како се одређују оцене квалитета баланса?
ISO стандарди садрже препоруке за избор G-степена за стотине типичних ротора и машина. Стандардне табеле (нпр. ISO 1940-1, сада замењена стандардом ISO 21940-11) наводе препоручене G-степене за различите категорије опреме. Избор конкретног степена зависи од више фактора:
Тип машине и сврха. Високобрзинска турбина или прецизни вретено захтевају много прецизније уравнотежење (нижи G) него спороходни пољопривредни механизам. Дизајнери узимају у обзир колико је одређени тип машине осетљив на вибрације и какве последице може имати неуравнотеженост.
Маса ротора и димензије. Лакши ротори су генерално осетљивији на неуравнотеженост и могу имати строжије захтеве. Маса ротора директно улази у прорачун дозвољене неуравнотежености — тежи ротор може “толерисати” нешто већу апсолутну неуравнотеженост без повећања вибрација у поређењу са лакшим.
Максимална брзина ротације. Ово је један од кључних фактора: што је већа брзина, то мора бити строжија равнотежа. За исту величину неравнотеже, силе се повећавају пропорционално квадрату брзине ротације. Стога се за роторе високог броја обртаја бира нижи G-степен како би се компензовао ефекат брзине.
Носећа конструкција и услови монтаже. Ротор монтиран на флексибилним (еластичним) ослонцима обично захтева пажљивије балансирање него ротор на чврстој основи, јер флексибилни систем мање ефикасно пригушује вибрације. На пример, различити квалитети (G16 у односу на G40) могу се примењивати на исти коленски вратиљ у зависности од тога да ли је мотор монтиран на еластичним изолаторима против вибрација или је чврсто причвршћен.
Примери уобичајених квалитетних градација баланса
| G-разред | Макс. брзина (мм/с) | Типичне примене |
|---|---|---|
| G 40 | 40 мм/с | Аутомобилске гуме и фелне; коленасти вратила за спорије (ниско-обртне) унутрашње сагоревајуће моторе. |
| G 16 | 16 мм/с | Делови за дробилице и пољопривредне машине; погонске осовине (карданске осовине); велике компоненте општенаменских машина са умереним захтевима. |
| G 6.3 | 6,3 мм/с | Стандардни квалитет за већину индустријске опреме: ротори електричних мотора, радни токови пумпи, вентилатори, нискобрзински турбокомпресори, општа процесна опрема. G6.3 је један од најчешће наведених квалитета. |
| G 2.5 | 2,5 мм/с | Ротори велике брзине и високе прецизности: гасне и парне турбине, ротори турбокомпресора, погони машина за обраду, високопрецизни вретена и електричне машине велике брзине. |
| Г 1.0 | 1,0 мм/с | Врло прецизно балансирање прецизних механизама: погона брусилица, малих високобрзинских електричних мотора и аутомобилских турбопуњача. |
| G 0.4 | 0,4 мм/с | Највиша прецизност балансирања за изузетно осетљиве и високобрзинске уређаје: гироскопе, прецизне вретена (нпр. за прецизну обраду или опрему за микроелектронику), хард дискове и друге компоненте које захтевају минималне вибрације. |
Напомена: Вредност брзине у мм/с у ознаци градације одговара производу специфичне ексцентричности и угаоне брзине: G = eпо·ω. Дакле, број G означава ограничну брзину кретања помереног центра масе током рада ротора. У пракси избор класе може да се разликује за један степен горе или доле у зависности од специфичних захтева и радних услова.
Израчунавање дозвољене преостале неравнотеже
Знајући потребну класу G, можете израчунати максимално дозвољено преостало неравнотежје — количину неравнотежје која може остати након балансирања без преласка наведене класе. ISO стандард даје следећу формулу:
Упо (g·mm) = (9549 × G [mm/s] × m [kg]) / n [RPM]
Где:
- Упо — дозвољени преостали небаланс у грама-милиметрима (g·mm)
- Г — степен квалитета баланса (мм/с)
- m — маса ротора (кг)
- н — максимална радна брзина (оборта у минути)
Пример: За ротор масе 100 кг који се ротира при максималној брзини од 3000 обртаја у минути и који мора бити уравнотежен по класи G6.3, дозвољена преостала неуравнотеженост износи:
Упо = (9549 × 6,3 × 100) / 3000 ≈ 2005 г·мм
То значи да је за овај ротор без преласка G6.3 дозвољена укупна неуравнотеженост од приближно 2005 g·mm. У пракси се ова преостала неуравнотеженост распоређује између корекционих равни. За балансирање у две равни (динамичко), израчунати Uпо расподељено је између равни равномерно или пропорционално конфигурацији ротора. Тако техничар за балансирање добија одређен бројчан циљ који треба да постигне.
Практично балансирање и опрема
Да би се у пракси постигао захтевани степен уравнотежености, користи се специјализована опрема. У производним условима обично се користе стационарне машине за уравнотежење, у којима се ротор врти и коригује док резидуална неуравнотеженост не падне на норму за изабрани G-степен.
Међутим, у теренским условима (нпр. када се вибрација јавља на већ уграђеном вентилатору или пумпи), могу се користити преносиви инструменти за балансирање. Пример је Balanset-1A Уређај — преносиви двоканални виброметар-балансер. Омогућава динамичко балансирање у једној или две равни директно на опреми на лицу места (без уклањања ротора).
Сл. 1: Портативни виброметар-балансер Balanset-1A повезан са лаптопом. Овај компактни уређај обухвата електронски модул за мерење, два сензора вибрација и ласерски тахометар, а контрола и израчунавање небаланса се врше помоћу рачунарског софтвера.
Сл. 1: Прозор за израчунавање толеранције у софтверу Balanset. Програм садржи уграђени калкулатор који аутоматски израчунава дозвољени преостали небаланс у складу са стандардом ISO 1940 на основу масе ротора, радне брзине и изабраног G-града.
Уређај се повезује са лаптопом, мери вибрације и фазу неравнотеже помоћу сензора и оптичког тахометра, након чега софтвер аутоматски израчунава потребне корекционе тежине. Међу карактеристикама Balanset-1A је аутоматско израчунавање дозвољене неравнотеже према ISO 1940 (G-класе) — сам уређај одређује до којег нивоа вибрације треба смањити да би се постигла, на пример, G6.3 или G2.5 класа.
Модерни инструменти за балансирање као што је Balanset-1A омогућавају брже и поузданије постизање потребне класе балансирања. Коришћењем стандардне терминологије G-класа и уграђених калкулација толеранције, инжењери и техничари прецизно знају критеријуме за успешно балансирање. Тако је стандардизација квалитета балансирања кроз G-класе омогућила заједнички језик за описивање колико “глатко” одређени ротор треба да ради и постизање тог нивоа поузданости вибрација коришћењем метода које су разумљиве и проверљиве широм света.
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 