Vad är balanseringstolerans? Standarder och beräkningar • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är balanseringstolerans? Standarder och beräkningar • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är balanseringstolerans? Standarder och beräkning

Publicerad av admin på

Förstå balansering av tolerans

Definition: Vad är balansering av tolerans?

Balansering av tolerans är den maximalt tillåtna mängden kvarvarande obalans som kan finnas kvar i en rotor efter balansering är klar. Det representerar acceptanskriteriet som definierar om en rotor är tillräckligt balanserad för sin avsedda användning. Balanseringstoleransen uttrycks antingen som en specifik obalansmassa vid en given radie (i grammillimeter eller uns-tum) eller som vibrationsamplitud (i mm/s eller mil).

Toleranser definieras av internationella standarder, främst ISO 21940 serier, som specificerar balanseringskvalitetsgrader baserat på rotortyp, drifthastighet och tillämpning. Dessa standarder säkerställer konsekvent, säker och effektiv balansering över olika branscher och utrustningstyper.

Varför det är viktigt att balansera tolerans

Att fastställa lämpliga balanseringstoleranser är avgörande av flera skäl:

  • Säkerhet: För stor kvarvarande obalans kan leda till maskinfel, vilket skapar säkerhetsrisker för personal och omgivande utrustning.
  • Utrustningens livslängd: Att arbeta inom toleransområdet minimerar vibrationsinducerat slitage på lager, tätningar och strukturella komponenter, vilket förlänger livslängden.
  • Kvalitetssäkring: Toleranser ger objektiva acceptanskriterier för att balansera arbetet och säkerställa en jämn kvalitet.
  • Ekonomisk balans: Toleranser representerar en praktisk kompromiss mellan kostnaden för att uppnå perfekt balans (vilket är omöjligt) och acceptabel driftsprestanda.
  • Efterlevnad av branschstandarder: Att uppfylla erkända toleranser visar att man följer bästa praxis i branschen och kan krävas enligt föreskrifter eller garantier.

ISO 21940-11: Den primära standarden

ISO 21940-11 (tidigare ISO 1940-1) är den internationellt erkända standarden för krav på balanseringskvalitet. Den definierar en serie balanseringskvalitetsgrader som betecknas som G-grader, där G står för "balanseringskvalitetsgrad" och det numeriska värdet representerar den specifika obalansens excentricitet i millimeter per sekund.

Vanliga balanskvalitetsgrader (G-grader)

Standarden definierar G-kvaliteter från G 0,4 (högsta precision) till G 4000 (lägsta precision). Vanliga kvaliteter inkluderar:

  • G 0,4: Precisionsslipmaskiners spindlar, gyroskop (högsta precision)
  • G 1.0: Högprecisionsmaskiners spindlar, turboaggregat
  • G 2.5: Gas- och ångturbiner, styva turbogeneratorrotorer, kompressorer, maskindrivningar
  • G 6.3: De flesta allmänna maskiner, elmotorrotorer (2-poliga), centrifuger, fläktar, pumpar
  • G 16: Jordbruksmaskiner, krossar, flercylindriga dieselmotorer
  • G40: Långsamtgående utrustning, fast monterade fyrcylindriga dieselmotorer

Lägre G-tal indikerar snävare toleranser (mindre tillåten obalans), medan högre G-tal tillåter mer kvarvarande obalans.

Beräkning av balanseringstolerans

Den tillåtna kvarvarande obalansen beror på tre faktorer: rotorns massa, dess drifthastighet och den valda balanskvalitetsgraden. Beräkningen följer detta förhållande:

Online toleranskalkylator

För snabb och noggrann beräkning av tillåten kvarvarande obalans, använd vår Kalkylator för tolerans för residual obalans. Kalkylatorn beräknar automatiskt toleransvärden baserade på ISO 1940/21940-standarder för olika maskintyper, rotormassa och driftshastighet, med alternativ för balansering i ett eller två plan.

Formel för tillåten kvarvarande obalans

Uper = (G × M) / (ω / 1000)

Där:

  • Uper = Tillåten kvarvarande obalans (grammillimeter eller g·mm)
  • G = Balanserad kvalitetsklass (t.ex. 6,3 för G 6,3)
  • M = Rotormassa (kilogram)
  • ω = Vinkelhastighet (radianer per sekund) = (2π × varv/min) / 60

Förenklad formel med hjälp av RPM

För praktisk användning kan formeln förenklas till:

Uper (g·mm) = (9549 × G × M) / varv/min

Där:

  • M = Rotormassa i kilogram
  • varvtal = Servicehastighet i varv per minut
  • G = Balanskvalitetsklassnummer

Exempelberäkning

Betrakta en motorrotor med följande specifikationer:

  • Vikt: 50 kg
  • Driftshastighet: 3000 varv/min
  • Nödvändig balanskvalitet: G 6.3

Uper = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm

Detta innebär att den maximalt tillåtna kvarvarande obalansen för denna rotor är ungefär 100 g·mm. Om korrigeringsplanets radie är 100 mm motsvarar detta 1,0 gram kvarvarande obalans vid den radien.

Du kan verifiera denna beräkning eller beräkna toleranser för olika maskintyper med hjälp av vår online-kalkylator.

Enkelplans- kontra tvåplanstoleranser

Den beräknade toleransen gäller för den totala obalansen i ett enda plan för balansering i ett plan. För tvåplans (dynamisk) balansering, ISO 21940-11 ger riktlinjer för att fördela den totala toleransen mellan de två korrigeringsplanen, vanligtvis genom att toleransen tilldelas varje plan baserat på avståndet mellan planen och rotorns geometri.

Vibrationsbaserad tolerans

Medan ISO 21940-11 specificerar gränsvärden för obalanserad massa, använder fältbalansering ofta vibrationsamplitud som acceptanskriterium eftersom den mäts direkt. Vibrationsbaserade toleranser definieras vanligtvis av:

ISO 20816-serien

Dessa standarder anger acceptabla vibrationsgränser för olika maskintyper baserat på RMS-hastighet (mm/s eller in/s). Vanliga zoner inkluderar:

  • Zon A: Nyligen idrifttagna maskiner (mycket låga vibrationer)
  • Zon B: Godtagbar för långvarig drift
  • Zon C: Acceptabelt under begränsade perioder, korrigerande åtgärder bör planeras
  • Zon D: Oacceptabelt, omedelbara korrigerande åtgärder krävs

Praktiska fältkriterier

Många balanseringstekniker använder dessa tumregler:

  • Vibrationen reducerades till mindre än 25% av initialnivån = lyckad balansering
  • Absolut vibration under 2,8 mm/s (0,11 tum/s) = generellt acceptabelt för de flesta industriella utrustningar
  • Restvibrationer under 1,0 mm/s (0,04 tum/s) = utmärkt balans

Faktorer som påverkar uppnåelig tolerans

Förmågan att uppfylla balanstoleransen beror på flera praktiska faktorer:

1. Utrustningens kapacitet

  • Mätnoggrannhet hos balanseringsinstrument
  • Känslighet hos vibrationssensorer
  • Upplösning av viktplacering (hur exakt vikterna kan placeras)

2. Rotor- och maskinegenskaper

  • Mekaniskt tillstånd (glapphet, lagerslitage, problem med fundamentet kan förhindra att snäva toleranser uppnås)
  • Verksam vid eller nära kritiska hastigheter gör det svårare att balansera exakt
  • Icke-linjäritet i systemresponsen

3. Praktiska begränsningar

  • Tillgänglighet för korrigeringsplan
  • Tillgängliga viktökningar (kan endast lägga till vikter i diskreta mängder)
  • Vinkelupplösning för monteringshål eller fästpunkter

Tolerans kontra balanseringsförmåga

Det är viktigt att skilja mellan:

  • Specificerad tolerans: Den maximalt tillåtna kvarvarande obalansen enligt definitionen i standarder eller specifikationer
  • Uppnåelig balans: Den faktiska balansnivån som praktiskt kan uppnås givet utrustningens kapacitet och begränsningar
  • Ekonomisk balans: Den punkt bortom vilken ytterligare förbättringar inte är kostnadseffektiva

För de flesta industriella fältbalanseringar är det utmärkt arbete att uppnå obalansnivåer som är 2–3 gånger bättre än den erforderliga toleransen och säkerställer en marginal för mätosäkerheter och driftsvariationer.

Dokumentation och godkännande

Korrekt dokumentation av balanseringstolerans inkluderar:

  • Specificerad G-klass eller toleransvärde
  • Beräknad tillåten kvarvarande obalans (Uper)
  • Uppmätt kvarvarande obalans efter balansering
  • Jämförelse som visar överensstämmelse: Uppmätt ≤ Tillåtet
  • Godkännandesignatur eller anteckning

Denna dokumentation ger objektiva bevis på att balanseringsarbetet uppfyller specifikationerna och fungerar som en baslinje för framtida underhållsutvärderingar.

När man ska använda snävare eller lösare toleranser

Strängare toleranser är motiverade när:

  • Höghastighetsdrift (avgörande för säkerhet och lagerlivslängd)
  • Precisionsutrustning som kräver minimal vibration
  • Lätta eller flexibla strukturer som är känsliga för vibrationer
  • Utrustning placerad nära vibrationskänsliga processer eller instrument

Lösare toleranser godtas när:

  • Låghastighets-, tung utrustning
  • Robust konstruktion med hög vibrationstolerans
  • Utrustning för kortvarig eller sällan använd
  • Ekonomiska överväganden väger tyngre än stegvisa prestationsvinster

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp