ISO 1940-1: Механичке вибрације – Захтеви за квалитет балансирања ротора у константном (крутом) стању
Резиме
ISO 1940-1 је један од најважнијих и најчешће цитираних стандарда у области балансирања ротора. Он пружа систематску методу за класификацију ротора по типу, одређивање одговарајућег нивоа квалитета балансирања и израчунавање специфичне толеранције балансирања. Језгро стандарда је концепт Оцене квалитета баланса (G-оцене), што омогућава произвођачима и особљу за одржавање да на стандардизован начин одреде и провере прецизност посла балансирања. Овај стандард се посебно примењује на крути ротори—оне које се не савијају или не савијају при својој радној брзини.
Напомена: Овај стандард је формално замењен стандардом ISO 21940-11, али његови принципи и систем G-Grade остају основна основа за балансирање крутих ротора широм света.
Садржај (концептуална структура)
Стандард је структуриран тако да води корисника кроз процес одређивања дозвољене преостале неравнотеже:
-
1. Обим и поље примене:
Овај почетни одељак утврђује границе и сврху стандарда. У њему се експлицитно наводи да се његова правила и смернице примењују на ротори који се понашају круто у целом опсегу њихових радних брзина. Ово је основна претпоставка целог стандарда; то значи да ротор не доживљава значајно савијање или деформацију услед сила неуравнотежености. Обим је широк, намењен да покрије широк спектар ротационих машина у свим индустријама. Међутим, такође се појашњава да је ово стандард опште намене и да за одређене специфичне типове машина (нпр. гасне турбине у ваздухопловству), други, строжи стандарди могу имати предност. Поставља се циљ: да се обезбеди систематска метода за одређивање толеранција равнотеже, које су неопходне за контролу квалитета у производњи и поправци.
-
2. Оцене квалитета уравнотежене (G-оцене):
Овај одељак је срж стандарда. Он уводи концепт Оцене квалитета баланса (G-оцене) као начин класификације захтева за равнотежу за различите типове машина. Г-степен је дефинисан као производ специфичне неравнотеже (ексцентричности, е) и максимална угаона брзина током рада (Ω), где G = e × ΩОва вредност представља константну брзину вибрација, пружајући стандардизовану меру квалитета. Стандард пружа свеобухватну табелу која наводи широк спектар типова ротора (нпр. електромотори, импелери пумпи, вентилатори, гасне турбине, радилице) и додељује препоручену Г-степену за сваку од њих. Ове степенице се заснивају на деценијама емпиријских података и практичног искуства. На пример, Г6.3 се може препоручити за стандардни индустријски мотор, док би прецизно брусно вретено захтевало много строжи Г1.0 или Г0.4. Нижи Г-број увек означава строжу, прецизнију толеранцију баланса, што значи мању дозвољену преосталу неравнотежу.
-
3. Израчунавање дозвољене преостале неравнотеже:
Овај одељак пружа основни математички мост од теоријског Г-степена до практичне, мерљиве толеранције. Детаљно описује формулу за израчунавање дозвољене специфичне неуравнотежености (епо), што је дозвољено померање центра гравитације од осе ротације. Формула је директно изведена из дефиниције Г-степена:
епо = G / Ω
За практичну употребу са уобичајеним инжењерским јединицама, стандард даје формулу:
епо [г·мм/кг] = (G [мм/с] × 9549) / n [о/мин]
Када се достигне дозвољена специфична неравнотежа (епо) се израчунава, множи се са масом ротора (M) да би се пронашла укупна дозвољена преостала неуравнотеженост (Упо) за цео ротор: Упо = епо × МОва коначна вредност, изражена у јединицама као што су грам-милиметри (г·мм), је циљ који оператер машине за балансирање мора да постигне. Ротор се сматра уравнотеженим када је његов измерени преостали дисбаланс испод ове израчунате вредности.
-
4. Додела преостале неравнотеже равнима корекције:
Овај одељак се бави критичним кораком расподеле израчунатог укупног дозвољеног дисбаланса (Упо) у специфичне толеранције за сваку од њих две корекционе равниПотребна је дворавнинска равнотежа за корекцију оба статички и неравнотежа у паруСтандард даје формуле за ову расподелу, која зависи од геометрије ротора. За једноставан, симетричан ротор, укупни дисбаланс се често подједнако дели између две равни. Међутим, за сложеније геометрије, као што су ротори са преклопљеним положајем или ротори са тежиштем које није центрирано између лежајева, стандард даје специфичне формуле. Ове формуле узимају у обзир растојања корекционих равни и тежишта од лежајева, осигуравајући да је толеранција за сваку раван правилно распоређена. Овај корак је важан јер машина за балансирање мери дисбаланс у свакој равни независно; стога је оператеру потребна специфична циљна вредност за сваку раван (нпр. „Дозвољени дисбаланс у равни I је 15 г·мм, а у равни II је 20 г·мм“).
-
5. Извори грешака у балансирању:
Овај последњи одељак служи као практични водич за факторе из стварног света који могу угрозити тачност посла балансирања, чак и када је израчуната прецизна толеранција. Истиче да је постизање савршеног баланса немогуће и да је циљ смањити преостали неуравнотежени баланс на ниво испод израчунате толеранције. Стандард разматра неколико кључних извора грешака којима се мора управљати, укључујући: грешке у калибрацији саме машине за балансирање; геометријске несавршености рама ротора или површина за монтажу (одступање); грешке које уносе алати који се користе за монтажу ротора на машину (нпр. неуравнотежено осовино); и оперативни ефекти који нису присутни током балансирања при малим брзинама, као што су термичко ширење или аеродинамичке силе. Ово поглавље служи као кључна контролна листа за контролу квалитета, подсећајући практичара да размотри цео процес балансирања, а не само коначни број на дисплеју машине.
Кључни концепти
- Стандардизација: Систем G-Grade пружа универзални језик за квалитет балансирања. Купац може да наведе „балансирање до G6.3“ и свака радионица за балансирање на свету ће тачно знати која је толеранција потребна.
- Зависност од брзине: Стандард јасно наводи да толеранција баланса критично зависи од радне брзине машине. Бржи ротор захтева чвршћи баланс (мањи дозвољени преостали небаланс) да би произвео исти ниво вибрација као и спорији ротор.
- Практичност: Стандард пружа проверен, практичан оквир заснован на деценијама емпиријских података, помажући да се избегне и недовољно балансирање (што доводи до високих вибрација) и прекомерно балансирање (што је непотребно скупо).