ISO 1940-2 — Balance Errors (сада ISO 21940-14)
Историјски стандард за процену грешака балансирања крутих ротора — систематских, случајно променљивих и скаларних извора грешке у процесу балансирања. Повучен и замењен са ISO 21940-14:2012. Сам речник балансирања дефинисан је у ISO 21940-2 (раније ISO 1925) и сажет је у наставку.
Инжењери компаније Vibromera и даље се позивају на таксономију грешака из ISO 1940-2 приликом решавања проблема резидуалне неуравнотежености која опстаје након корекције преносивим уређајима као што је Balanset-1A.
Кључни термини балансирања на први поглед
Најважније дефиниције из ISO речника балансирања — ISO 21940-2 (раније ISO 1925) — термини које сваки стручњак за балансирање мора да зна
Комплетан терминолошки приручник
Сви главни термини из речника балансирања, ISO 21940-2 (раније ISO 1925), организовани по категоријама
| Термин | Дефиниција | Значај |
|---|---|---|
| Ротор Ротор | Тело способно за ротацију око дефинисане осе. У контексту балансирања, обухвата све ротирајуће компоненте: вратила, импелере, арматуре, бубњеве, вретена. | Основни предмет уравнотежења. Сви остали термини описују својства ротора или поступке који се на њему изводе. |
| Ротор Крути ротор | Ротор чија се неуравнотеженост може кориговати у било које две произвољне равни, а након корекције се преостала неуравнотеженост не мења значајно ни при једној брзини до максималне радне брзине. | Утврђује да ИСО 1940-1 (Примењује се систем класе Г). Балансирање при малој брзини на радионичкој машини је валидно. Велика већина индустријских ротора је крута. |
| Ротор Флексибилни ротор | Ротор који се еластично деформише при својој радној брзини тако да се његово стање неуравнотежености мења. Мора се кориговати при или близу радне брзине у више од две равни. | Захтева ISO 21940-12. Брзе турбине, велики генератори, вишестепени компресори. Потребна је специјализована опрема за балансирање велике брзине. |
| Ротор Осовина вратила | Права линија која спаја центре лежајевих чаура. Геометријска оса ротације. | Референтна оса за сва мерења неуравнотежености. Избацивање цевчица утиче на тачност мерења. |
| Ротор Главна оса инерције | Оса око које би се ротор слободно окретао без стварања центрифугалне силе или момента. Поклапа се са осом вратила код савршено уравнотеженог ротора. | Неусклађеност између главне осе и осе вратила је неравнотежа. Свака корекција има за циљ да поравна ове две осе. |
| Ротор Центар масе (гравитација) | Тачка у којој се може сматрати да је цела маса ротора концентрисана. Код уравнотеженог ротора, лежи тачно на оси вратила. | Статичка неуравнотеженост = CoM померен од осе вратила. Специфична неуравнотеженост (e) = дужина померања. |
| Ротор Радна брзина | Максимална брзина ротације којом ротор ради у својој предвиђеној примени. | Критично за израчунавање толеранције: Uper = (9 549 × G × M) / n. Увек користите брзину рада, а не брзину балансирања. |
| Ротор Критична брзина | Брзина ротације при којој систем лежајева ротора доживљава резонанцију, што резултира знатно појачаним вибрацијама. | Одређује класификацију крутих/флексибилних. Крути ротор ради знатно испод прве критичне брзине савијања. |
| Термин | Дефиниција | Формула / Јединице |
|---|---|---|
| Неравнотежа Неравнотежа | Стање у којем главна оса инерције није поклопљена са осом ротације. Узрокује центрифугалну силу пропорционалну маси, ексцентричности и квадрату брзине. | U = m × r (г·мм или кг·м) |
| Неравнотежа Статичка неравнотежа | Главна оса је паралелна са осом ротације, али је померена. Еквивалентно једној маси на једном радијусу. Може се открити без ротације (на ножевима). Вибрације лежајева су у фази. | Исправљено у 1 авион |
| Неравнотежа Моментна неуравнотеженост | Главна оса сече осу ротације у центру масе, али је нагнута. Две једнаке, супротне тешке тачке у различитим равнима стварају момент љуљања. Детективан је само током окретања. | Исправљено у 2 авиона |
| Неравнотежа Динамичка неуравнотеженост | Општи случај: главна оса није ни паралелна са осом ротације нити се са њом сече. Комбинација статичког и пара услова. Најчешћи услов у стварном свету. | Исправљено у 2 авиона |
| Неравнотежа Специфична неуравнотеженост | Однос неуравнотежености и масе ротора. Представља ексцентричност — померање центра масе од осе вратила. Омогућава поређење квалитета различитих величина ротора. | е = У / М (µm или g·mm/kg) |
| Неравнотежа Преостала неуравнотеженост | Неуравнотеженост која преостаје у ротору након процеса балансирања. Не сме прећи дозвољену вредност (Uper) за наведено Оцена G. | Уres ≤ Uper |
| Неравнотежа Почетна неравнотежа | Неуравнотеженост ротора како је примљен, пре било какве корекције балансирања. Мерено при првом покретању. | Основа за поступак балансирања |
| Неравнотежа Вектор неравнотеже | Величина и угаони положај неравнотеже у датој равни. Представљен као поларни вектор са амплитудом (g·mm) и фазним углом (°). | U∠θ (g·mm на ° од референце) |
| Термин | Дефиниција | Практичне напомене |
|---|---|---|
| Процес Балансирање | Процес провере и подешавања расподеле масе ротора тако да преостали дисбаланс буде унутар одређене толеранције. | Итеративно: мерење → израчунавање → исправљање → провера. |
| Процес Раван корекције | Раван нормална на осу ротора у којој се маса додаје или одузима. Физички приступачна локација за постављање тежине. | Може се разликовати од равни толеранције (лежаја) — захтева геометријску конверзију. |
| Процес Раван толеранције | Раван у којој је одређена дозвољена неравнотежа — обично раван лежаја. Неравнотежа овде директно утиче на оптерећења лежаја. | Уper је наведено за равни толеранције; мора се конвертовати у равни корекције. |
| Процес Корекциона маса | Физичка маса (тежина) која се додаје или уклања са ротора под одређеним радијусом и углом унутар равни корекције. | Додато: причвршћивање копчама, причвршћивање вијцима, заваривање, епоксид. Уклоњено: бушење, глодање, брушење. |
| Процес Пробни тег | Позната маса привремено причвршћена за ротор под познатим радијусом и углом током поступка балансирања. Користи се за одређивање одзива ротора (коефицијента утицаја). | Метода пробног тега Balanset-1A: покрени → постави пробни тег → поново покрени → софтвер израчунава корекцију. |
| Процес Коефицијент утицаја | Промена у одзиву вибрација (амплитуде и фазе) на тачки мерења узрокована неуравнотеженошћу јединице на одређеној локацији. Карактерише осетљивост лежаја ротора. | Израчунато из пробних мерења тежине. Балансирање у две равни захтева матрицу утицаја 2×2. |
| Процес Балансирање у једној равни | Поступак корекције статичке неравнотеже у једној равни корекције. Погодно за кратке (дискасте) роторе са L/D < 0,5. | Balanset-1A F2 режим. Један сензор, једна раван. |
| Процес Балансирање у две равни | Поступак којим се коригују и статичка и моментна неуравнотеженост у две равни корекције. Потребан је за издужене роторе или када је моментна неуравнотеженост значајна. | Balanset-1A F3 режим. Два сензора, две равни. |
| Процес Балансирање трима | Завршно, фино балансирање изведено на склопљеном ротору ради компензације неуравнотежености настале монтажом (радијално одступање спојнице, толеранције налегања). | Често се изводи на терену на инсталираној машини. |
| Процес Подела тежине | Расподела израчунате корекционе масе између две суседне доступне локације (нпр. два отвора за вијке или положаја лопатице) када тачан угаони положај није доступан. | Balanset-1A омогућава аутоматско израчунавање поделе тегова. |
| Термин | Дефиниција | Поређење |
|---|---|---|
| Машина Машина за балансирање | Уређај који мери неуравнотеженост у ротору (величину и угаони положај) тако да се може кориговати расподела масе. | У радионици (стационарне) или на терену (преносиве попут Balanset-1A). |
| Машина Машина са меким лежајевима | Вешање је веома флексибилно. Ротор се окреће изнад природне фреквенције суспензије. Мери физичко померање. Мора се калибрисати за сваку геометрију ротора. | Мање уобичајено данас. Нижа цена, али оператер мора поново да калибрише сваки ротор. Сензор померања. |
| Машина Машина са тврдим лежајевима | Вешање је веома круто. Ротор се окреће испод природне фреквенције суспензије. Сензори директно мере центрифугалну силу. Трајно калибрисано — прихвата широк спектар ротора без подешавања специфичног за ротор. | Доминантни тип у модерној индустрији. Свестраније, брже подешавање. Детектор силе. |
| Машина Теренски балансер | Преносни инструмент који се користи за балансирање ротора на лицу места (инсталираних у машини) без растављања. Користи сензоре вибрација и тахометар. Метода пробног мерења. | Balanset-1A (2-канални) и Balanset-4 (4-канални). Уграђени калкулатор толеранције ISO 1940. |
| Машина Трн (Арбор) | Осовина или адаптер на који је ротор монтиран ради балансирања на машини. Мора бити прецизно концентричан и имати занемарљиво одступање. | Ексцентричност трна је главни извор систематске грешке балансирања. Проверено индексним тестом. |
| Термин | Дефиниција | Формула / Стандард |
|---|---|---|
| Квалитет Степен квалитета уравнотежења (G) | Класификација која одређује максималну дозвољену брзину центра масе ротора. G = eper × ω. Оцене формирају логаритамску скалу са фактором 2,5. | Г 0,4 … Г 4000 Дефинисано у ИСО 1940-1 |
| Квалитет Дозвољена преостала неуравнотеженост (Uper) | Максимална дозвољена преостала неуравнотеженост за задати G-степен, масу ротора и радну брзину. Критеријум прихватања. | Уper = (9549 × G × M) / n |
| Квалитет Толеранција равнотеже | Опсег у ком преостала неуравнотеженост мора да буде да би се испунили задати захтеви квалитета. Једнако Uper. | Наведено по равни након алокације |
| Квалитет Коефицијент смањења неравнотеже (URR) | Однос почетне неравнотеже и преостале неравнотеже након једног циклуса корекције. Показује ефикасност машине/поступка балансирања. | URR = Uпочетни / Урезидуални Типично: 5–50× |
| Мерење Фазни угао | Угаони положај вектора неравнотеже у односу на референтну ознаку на ротору (мерено тахометром). У комбинацији са амплитудом, дефинише комплетан вектор неравнотеже. | ° (степени, 0–360) |
| Мерење Брзина вибрација (RMS) | Средња квадратна вредност брзине вибрација на кућишту лежаја. Стандардни параметар мерења за процену стања машине по ISO 10816. | мм/с RMS (10–1000 Hz) |
| Мерење Индексни тест | Поступак верификације: ротирати ротор за дефинисани угао (нпр. 180°) у односу на носаче машине и поново измерити. Детекција грешака трна и причвршћивача. | Потребно за формалну верификацију према ISO 1940-1, поглавље 10 |
| Мерење Минимално достижна преостала неравнотежа (Umar) | Најмања преостала неуравнотеженост која се може постићи на датој машини за балансирање за одређени ротор. Одређују је осетљивост машине, ниво шума и стање лежајева. | Уmar мора бити ≤ Uper да би машина била погодна за захтевани G-степен. |
Шта је ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Механичке вибрације — Захтеви за квалитет балансирања крутих ротора — Део 2: Грешке балансирања) био је међународни стандард за идентификацију, процену и узимање у обзир грешака које настају при балансирању крутих ротора — од неуравнотежености трна и погонског вратила до бацања компоненти и расипања инструмената. Повучен је и замењен са ISO 21940-14:2012 (Механичке вибрације — Балансирање ротора — Део 14: Поступци за процену грешака балансирања), који проширује исте поступке и на роторе са флексибилним понашањем. Напомена: често се меша са речником балансирања — то је други стандард, ISO 21940-2 (раније ISO 1925), чију терминологију ова страница сажима у наставку.
Када инжењер у Немачкој захтева „динамичку корекцију неуравнотежености до G 6.3 у две равни“, техничар у Јапану мора тачно да разуме шта се тражи — исто стање ротора, исти поступак балансирања и исти критеријум прихватања. ISO речник балансирања — ISO 21940-2 (раније ISO 1925) — то омогућава пружајући јединствен, међународно усаглашен речник за целу област.
ISO 1940-2 сам по себи, насупрот томе, није био ни речник ни спецификација толеранција — бавио се грешкама балансирања. Класификовао је изворе грешке процеса балансирања као систематске (могу се проценити величина и угао — нпр. неуравнотеженост трна или погонског вратила, радијално и аксијално бацање, клинови и жлебови за клин, преостали магнетизам, грешке поновног склапања и инструментације), случајно променљиве (лабави делови, заробљене течности, термичка деформација, отпор ваздуха) и скаларне (може се проценити само максимална величина, угао је неодређен — нпр. зазори при уградњи и производне толеранције), и давао је поступке за њихову процену и узимање у обзир како би преостала неуравнотеженост заиста остала унутар дозвољене вредности Uper од ИСО 1940-1 (сада ISO 21940-11). Његов наследник, ISO 21940-14, задржава управо ту улогу унутар серије ISO 21940.
Детаљна анализа термина
Разлика између крутог и флексибилног
Ово је најважнија класификација у балансирању. Разлика одређује све: који стандард се примењује, која опрема је потребна, колико равни је потребно и којом брзином се балансирање мора извршити.
Ротор чији се дисбаланс може кориговати у било које две произвољне равни и, након корекције, преостали дисбаланс се не мења значајно ни при једној брзини до максималне радне брзине. Практични тест: ако је прво савијање критична брзина је знатно изнад максималне радне брзине (обично > 1,5× или више), ротор је крут.
Ротор који се еластично деформише при својој радној брзини тако да се његово стање неуравнотежености мења. Мора бити уравнотежен при радној брзини или близу ње у више од две равни. Примењује се на: велики турбогенератори, вишестепени компресори велике брзине, дугачки ваљци машина за папир великом брзином. Обухваћено стандардом ISO 21940-12.
Велика већина индустријских ротора — електромотори, вентилатори, пумпе, замајци, вратила — су крути ротори. ИСО 1940-1 Систем G-степена се директно примењује на круте роторе.
Три врсте неравнотеже
Речник (ISO 21940-2) дефинише три основна типа на основу геометријског односа између главне осе инерције и осе ротације. Разумевање овога је кључно за избор правилног поступка балансирања:
- Статички дисбаланс производи сила — оба лежаја вибрирају у фази брзином од 1× о/мин. Ротор се може детектовати као неуравнотежен без ротације (гравитација га открива на ивицама ножа). Довољна је једна раван корекције. Типично за уске роторе у облику диска (L/D < 0,5): уске ременице, импелери вентилатора, танки замајци.
- Моментна неуравнотеженост производи тренутак — лежајеви вибрирају 180° ван фазе при 1× о/мин. Резултатна сила је нула (центар масе је на оси), али две једнаке и супротне тешке тачке у различитим аксијалним положајима стварају клатећи пар. Детектибилан само током окретања. Потребне су две корекционе равни.
- Динамички дисбаланс = статички + пар комбиновано. Општи случај за све реалне роторе који нису савршено симетрични. Присутни су и сила и момент. Лежајеви вибрирају брзином 1× без односа у фази нити тачно 180° ван фазе. Захтева балансирање у две равни.
Специфична неравнотежа и веза Г-степена
Специфична неуравнотеженост (e = U/M) је кључна метрика која омогућава универзално поређење квалитета баланса. Ротор од 5 kg са дебалансом од 50 g·mm има e = 10 µm. Ротор од 500 kg са дебалансом од 5 000 g·mm такође има e = 10 µm — идентичан квалитет баланса упркос разлици у маси од 100×.
Оцена G проширује ово укључивањем брзине: G = e × ω, дајући један број (mm/s) који карактерише квалитет равнотеже независно од масе и брзине. Ово је основа ИСО 1940-1 систем толеранције.
Корекционе равни у односу на толеранцијске равни
Речник прави кључну разлику која се у пракси често пропушта:
- Равни толеранције = равни лежаја где су вибрације и динамичка оптерећења најкритичнији. Дозвољена неуравнотеженост Uper је овде наведено.
- Корекционе равни = физички приступачна места где се могу поставити тегови (главчина вентилатора, крајњи прстенови мотора, рамена вратила). Често на различитим аксијалним положајима од лежајева.
Конвертовање Уper Претварање U из равни толеранције у равни корекције захтева познавање геометрије ротора. Код асиметричних или конзолних ротора, ова конверзија може значајно променити толеранције по равни. Balanset-1A аутоматски обрађује ову конверзију када се унесу димензије ротора.
Типови машина за балансирање
Два основна типа машина одражавају различите физичке принципе мерења:
- Меки лежај: Сопствена фреквенција ослонца знатно испод радне брзине → машина мери померање. Потребна је калибрација за сваки нови ротор. Историјски значајно; опада у употреби.
- Са тврдим лежајевима: Сопствена фреквенција ослонца знатно изнад радне брзине → машина мери сила. Трајно калибрисан — прихвата различите роторе без индивидуалне калибрације. Доминантни модерни тип.
Инструменти за балансирање поља као што су Balanset-1A користе другачији принцип: они нису "машина" у ISO смислу, већ користе сопствене лежајеве и носач ротора као систем мерења, користећи метод пробне тежине (коефицијент утицаја) за одређивање корекције без потребе за посебном машином за балансирање.
Унакрсна референца: Где се сваки термин користи
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Користи све термине толеранције и квалитета — G-степен, Uper, толеранција равнотеже, резидуална неравнотежа. Примарни корисник овог речника.
ISO 14694: Користи термине за ротор (крути), термине за неуравнотеженост, и проширује их BV категоријама примене специфичним за вентилаторе, класама балансирања и табелама граница вибрација.
ISO 10816 / ISO 20816: Користи мерне термине — брзина вибрација, RMS, тачке мерења кућишта лежаја.
ISO 21940-12: Проширује флексибилну дефиницију ротора са вишебрзинским, вишеравнинним процедурама.
API 610 / API 617: Нафтни стандарди користе ISO 1940 G-степене и терминологију неуравнотежености за спецификације пумпи и компресора.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Прелазак
ISO 21940-14:2012 је формално укинуо и заменио ISO 1940-2:1997, чију техничку ревизију представља — главна промена је проширење његове примене на роторе са флексибилним понашањем. Речник балансирања пратио је засебан пут: ISO 1925 је ревидиран као ISO 21940-2. Нумерација ISO 21940 одражава интеграцију у свеобухватну серију ISO 21940 која покрива све аспекте балансирања ротора. Старе ознаке се и даље широко појављују у индустријској литератури.
Званични стандард: ISO 21940-14:2012 (замењује ISO 1940-2) у ISO продавници →
Често постављана питања — ISO 1940-2
Грешке балансирања, прелазак ISO 21940 и терминологија балансирања
▸ Шта је ISO 1940-2?
▸ Која је разлика између статичке и динамичке неравнотеже?
▸ Која је разлика између крутог и флексибилног ротора?
▸ Шта је резидуална неравнотежа?
▸ Која је разлика између равни корекције и равни толеранције?
▸ Машина за балансирање меких лежајева наспрам тврдих лежајева?
▸ Шта је специфична неуравнотеженост (ексцентричност)?
Повезани чланци из глосара
Говорите језик — уз праве алате
Vibromera балансери директно примењују ISO терминологију: избор G-степена, вектори неуравнотежености, равни корекције, поређење преосталих и дозвољених вредности — све у једном преносивом инструменту.
Прегледајте опрему за балансирање →
