ISO 1940-1 — Mahitaji ya Ubora wa Usawa kwa Rotors Imara
Kiwango cha kimataifa cha msingi kinachofafanua mfumo wa daraja la ubora wa usawa la G — kuanzia G 0.4 (gyroscopes) hadi G 4000 (injini za meli za dizeli). Sasa imejumuishwa katika ISO 21940-11, yenye maadili sawa ya daraja la G na mbinu.
Uwiano Safi wa Baki
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — ingiza data ya rotor, pata Uper
Matokeo — ISO 1940-1
Mkutano unaoruhusiwa wa kabla ya usawazaji
kuhesabu uvumilivu
Viwango vya Ubora wa Usawazishaji vya G-Grade
Kiwango cha logarithmu chenye sababu ya 2.5 kati ya viwango vinavyofuatana — kutoka G 0.4 ya usahihi wa hali ya juu hadi G 4000 ya baharini
| G-Grade | e·ω (mm/s) | Aina za Kawaida za Rotor | Notes |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Gyroscopes, spindles za usahihi, viendeshi vya diski za macho | Karibu na mipaka ya usawazishaji wa kawaida |
| G 1.0 | 1.0 | Viendeshi vya spindle za kusaga, tepu za rekodi, armature ndogo za usahihi | Inahitaji hali ya usafi wa hali ya juu |
| G 2.5 | 2.5 | Turbini za gesi & mvuke, turbo-jenereta, turbo-kompresa, motors za kasi ya juu | Inazuia uharibifu wa mapema wa bearings |
| G 6.3 | 6.3 | Mashabiki, pampu, flywheels, motors za umeme, mashine za zana, rollers za karatasi | Inayotumika zaidi — daraja la kawaida |
| G 16 | 16 | Mifimbo ya Cardan (maalum), mashine za kilimo, visagaji, mashabiki ya migodi | Matumizi mazito, hali kali |
| G 40 | 40 | Magurudumu na rimsi za magari, mifimbo ya Cardan (ya kawaida), mashabiki ya polepole | Tofauti ya matairi inatawala |
| G 100 | 100 | Injini kamili za magari, malori, treni | Injini za mwako wa ndani kama vikundi |
| G 250 | 250 | Mifimbo ya krank ya injini za dizeli za kasi ya juu | Component-level |
| G 630 | 630 | Mifimbo ya krank ya injini kubwa za stroke 4, dizeli za maji kwenye misingi ya mfereji | Mwendo wa kurudi-mbele mkubwa wa kasi ya chini |
| G 1600 | 1600 | Mifimbo ya krank ya injini kubwa za stroke 2 | Kasi ya chini sana, misingi mizito |
| G 4000 | 4000 | Mifimbo ya krank ya dizeli za maji za kasi ya chini kwenye misingi thabiti | Mahitaji ya chini kabisa |
| Rotor Type | Mass (kg) | RPM | G | Uper (g·mm) | Per Plane | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Small motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| HVAC fan | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pump impeller | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbo-compressor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Paper roll | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Shabiki wa kiwanda cha nguvu | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Spindle ya kusongeza | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Car wheel | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
| Rotor Type | Allocation | Formula | Notes |
|---|---|---|---|
| Symmetric | Equal split | UL=UR=Uper/2 | Kesi rahisi zaidi. Injini, mashabiki wengine. |
| Usio na usawa kati ya mabeba (asymmetric between-bearing) | Proportional | UL=Uper·(b/L) | Njia ya kawaida zaidi. |
| Iliyoning'inia (cantilever) | Moment-based | Statics eqns | Uvumilivu mkali zaidi kwenye uso wa usawa wa upande ulioning'inia. |
| Nyembamba (nyuso za usawa karibu) | Ukinzani wa tuli na ule wa mzunguko umegawanywa | Kulingana na ISO 21940-12 | Athari tofauti za mtetemo. |
ISO 1940-1 ni nini?
ISO 1940-1 (Mtetemo wa kimitambo — Mahitaji ya ubora wa usawa wa rotari katika hali ya kudumu (ngumu)) defines the Mfumo wa viwango vya ubora wa usawa wa daraja la G kwa rotari ngumu. Fomula Uper = (9 549 × G × M) / n hukokotoa ukinzani uliobaki unaoruhusiwa unbalance. Imebadilishwa na ISO 21940-11:2016 kwa maadili sawa. Daraja la chaguo-msingi kwa mashine za viwanda: G 6.3.
ISO 1940-1 ni hati ya msingi ya usawa wa rotari duniani kote. Mfumo wake wa daraja la G ndio lugha rasmi ya usawa: "usawa hadi G 6.3" unafahamika na kila mtaalamu duniani. Kiwango hiki kinashughulikia rotari ngumu kuanzia spindeli ndogo za usahihi hadi crankshaft kubwa, kikitoa mfumo wa ulimwengu wote wa kubainisha, kukokotoa na kuthibitisha ubora wa usawa.
Kiwango kinatumika kwa rotari rigid peke yake — zile ambazo upotoshaji wao wa kimaumbile chini ya nguvu za centrifugal haufai kupewa maanani katika masafa yote ya kasi ya uendeshaji. Rotari zinazonyumbulika (zinazoendeshwa zaidi ya kasi ya kwanza ya bending critical) zinashughulikiwa na ISO 21940-12.
Dhana ya Rotari Ngumu
Rota inachukuliwa kuwa ngumu ikiwa usambazaji wa uzito wake haubadiliki kwa kiasi kikubwa kadri kasi inavyoongezeka kutoka sifuri hadi kasi ya juu ya uendeshaji. Matokeo muhimu: rota iliyosawazishwa kwa kasi ya chini kwenye mashine ya kusawazisha itabaki katika usawa wake kwa kasi ya uendeshaji. Hii inaruhusu kusawazisha kwa 300–600 RPM kwenye mashine ya warsha huku ikitimiza uvumilivu wa vipimo kwa 3 000+ RPM wakati wa huduma.
Ikiwa rota inafanya kazi katika eneo la juu ya msongo wa kwanza (supercritical region — juu ya mwelekeo wa kwanza wa kupinda critical speed) or near resonance, upotoshaji hubadilisha usambazaji halisi wa uzito, na kusawazisha kwa kasi ya chini kunaweza kuwa si cha kufaa kwa kasi ya juu. Rota kama hizo zinachukuliwa kuwa laini (flexible).
Rota zenye jiometri inayobadilika (mashafti yanayounganishwa, mapanga ya helikopta). Msongo katika mifumo ya rota–msaada–msingi. Nguvu za aerodynamic na hydrodynamic ambazo hazihusiani na usambazaji wa uzito. Kwa mashabiki hasa, angalia ISO 14694 (fan-specific BV categories and vibration limits).
Aina za Kutokuwa na Usawa
Unbalance = mhimili wa inersia wa rota ≠ mhimili wa mzunguko. Katika mfumo wa vekta: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 inabainisha aina tatu:
- Kutokuwa na mizani ya tuli: Mhimili wa inersia unaofanana na mhimili wa mzunguko lakini umeachana nao. Sawa na uzito mmoja usio na usawa. Inaweza kusahihishwa katika one plane. Kawaida: pulley, gia nyembamba, vipande vya mshabiki (L/D < 0.5).
- Kutokuwa na usawa wa jozi (couple unbalance): Mhimili wa inersia kupita katikati ya uzito lakini umeinamia. Nguvu jumla ni sifuri, lakini jozi (nguvu mbili) inatikisa rota. Inahitaji two planes.
- Kutokuwa na mizani ya nguvu: Hali ya jumla — kutokuwa na usawa wa tuli na wa jozi pamoja. Mhimili wa inersia haufanani wala haukatiani mhimili wa mzunguko. Inahitaji two planes. Rota nyingi halisi zina kutokuwa na usawa wa nguvu (dynamic unbalance).
Kutokuwa na Usawa kwa Kiasi (Msaada wa Kituo)
Daraja la G linafafanuliwa kama zao e × ω (mm/s) — kasi ya mstari ya kitovu cha uzito cha rota kinachozunguka mhimili wa mzunguko. Namba hii moja inaonyesha ubora wa usawa bila kujali ukubwa wa rota wala kasi yake.
Mfumo wa Daraja la G — Msingi wa Kimwili
Ufanani wa Uzito
Kwa rotari zenye umbo sawa kijiometri: Uper ∝ M → kutokuwa na usawa mahususi eper inapaswa kuwa ya kawaida. Kiwango kimoja kinatumika kwa vipimo vyote.
Ufanani wa Kasi
Centrifugal force F = M·e·ω². To maintain acceptable bearing loads at different speeds, eper lazima ipungue kasi ya ω inapoongezeka:
Kuhesabu Usawa Uliobaki uruhusiwao
Given: Centrifugal fan impeller, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Total: Uper = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Eccentricity: eper = 8 021 / 200 = 40.1 µm
Kwa kila uso wa urekebishaji (sawa, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
At R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10.0 g kwa kila uso wa urekebishaji
Kasi katika fomula lazima iwe RPM ya juu zaidi katika huduma — si kasi ya mashine ya kusawazisha. Rotari nyingi husawazishwa kwa 300–600 RPM lakini uvumilivu lazima utumie kasi halisi ya huduma (k.m. 1 480 RPM). Kutumia kasi ya mashine ya kusawazisha kunazalisha uvumilivu hatari sana uliolegeana.
Ugawaji kwa Nyuso za Urekebishaji
Uper unahusu kitovu cha uzito cha rotari. Kwa vitendo, sawazisha katika nyuso mbili za urekebishaji (karibu na mabearing). Kanuni za Sura ya 7:
Rotari Zenye Usawa
Kitovu cha uzito katikati → sawasawa: UL = UR = Uper / 2.
Kati ya Mabearing isiyo ya Kawaida
Rotori za Nje ya Msaada (Overhung Rotors)
Misa iliyoning'inia nje ya msaada huunda mzigo wa mwelekeo wa kuinama unaosababisha mzigo kwenye vipande vya msaada vyote viwili. Hesabu upya kwa msingi wa mwelekeo inahitajika → kwa kawaida uvumilivu mkali zaidi kwenye uso wa nje ya msaada. Kawaida kwa pampu, vikusanyiko vya moja-hatua, na magurudumu ya mashabiki yanayong'aa.
Makosa na Uthibitishaji
Error Sources
- Systematic: Mwelekeo wa kuyumba wa usanidi wa mashine, fimbo za kuzungusha zenye upotovu, athari za mfuniko wa kitufe (ISO 8821), upotoshaji wa joto.
- Random: Kelele za kipimo, michezo ya msaada, tofauti za uwekaji wa rotori.
Kosa jumla haliwezi kuzidi 10–15% ya uvumilivu. Ikiwa ni kubwa zaidi, bana uvumilivu wa kazi ipasavyo.
Athari za Mkusanyiko
Usawazishaji wa sehemu ≠ usawa wa mkusanyiko. Upotovu wa kiungio, mwelekeo wa upande, miunganisho mifupi inaweza kubatilisha kazi ya sehemu. Fanya usawazishaji wa kurekebisha kwa rotori iliyokusanywa.
Mbinu za Uthibitishaji
- Index test: Zungusha rotori kwa digrii 180° kwenye fimbo, pima tena. Mabadiliko = kosa la kifaa cha msaada.
- Jaribio la uzito wa majaribio: Ongeza misa inayojulikana, thibitisha kwamba mabadiliko ya vekta yaliyopimwa yanakidhi matarajio.
- Field check: Pima mtetemo kwenye vipande vya msaada kulingana na ISO 10816.
The Balancet-1A inafanya kiotomatiki ISO 1940-1: ingiza misa, kasi, daraja la G → U papo hapoper with automatic plane allocation. After balancing, compares residual vs. limit. The F6 Reports function generates a formal protocol documenting the achieved G-grade. Accuracy ±5% velocity, ±1° phase — sufficient for G 16 through G 2.5. The Balancet-4 inaendelea hadi njia nne kwa rotori ngumu zenye vipande vingi vya msaada.
Mifano Iliyotengenezwa
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, kati ya vipande vya msaada, ya ulinganifu.
Tolerance: Uper = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/plane.
At R = 80 mm: 721 / 80 = 9.0 g/plane. Ilisawazishwa karakalini: 180 g·mm iliyobaki. ✅
Rotor: Mhimili + impela kilo 18, RPM 2 950. Impela kilo 6 inayoning'inia mm 120. Umbali kati ya mabearingi mm 250.
Total: Uper = 367 g·mm. Moment allocation: front ≈ 202, rear ≈ 165 g·mm.
Field balanced with Balancet-1A single-plane: 8.5 g at 230°. Final: 95 g·mm. ✅
Rotor: Hatua 3, kilo 65, RPM 12 000. Isiyo na usawa kidogo.
Tolerance: Uper = 129 g·mm → 65/plane → at R = 95 mm: 0.68 g/plane.
Sub-gram precision → shop high-speed machine only. Index test: mandrel error < 5 g·mm. Final: 28 g·mm/plane. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Maadili ya daraja la G, fomula, jedwali za matumizi — identical. Hakuna mabadiliko ya kiufundi.
- Mfululizo wa ISO 21940: Sehemu ya 11 (ubora), Sehemu ya 12 (rotor laini), Sehemu ya 14 (taratibu), Sehemu ya 21 (maelezo), Sehemu ya 31 (unyeti), Sehemu ya 32 (vifungo vya mhimili).
- Majina yote mawili hutumiwa kubadilishana katika mazoezi.
- ISO 14694 Makundi ya BV yanarejelea madaraja ya G moja kwa moja.
Viwango vya Kuhusiana
- ISO 21940-11: Kiwango hiki — mfumo wa daraja la G.
- ISO 21940-12: Usawa wa rotor laini.
- ISO 10816 / ISO 20816: Tathmini ya mtetemo — matokeo ya uendeshaji wa ubora wa usawa.
- ISO 14694: Fan-specific BV categories, balance grades and vibration limits.
- ISO 8821: Athari ya mfereji wa ufunguo (mkataba wa nusu-ufunguo).
- API 610 / API 617: Pampu/compressor za mafuta zinazorejelea ISO 1940.
Kiwango rasmi: ISO 1940-1 kwenye Duka la ISO →
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara — ISO 1940-1
Mfumo wa ubora wa usawazishaji wa daraja la G kwa rotari ngumu
▸ Tofauti gani kati ya ISO 1940-1 na ISO 21940-11?
▸ Ninahesabuje usawa wa mabaki unaoruhusiwa?
▸ Rotori imara ni nini?
▸ Daraja gani la G kwa pampu, mashabiki, au motors?
▸ Jinsi ya kugawanya uvumilivu kati ya nyuso za usahihishaji?
▸ Ni aina tatu gani za kutokuwa na usawa?
▸ Kwa nini daraja za G ziko kwenye kipimo cha logarithmu?
▸ Je, ninaweza kuthibitisha uzingatiaji kwa kutumia balansa inayoweza kubebeka?
Makala ya Glossary Inayohusiana
Sawazisha kulingana na ISO 1940-1 — Kwenye Tovuti
Balansa zinazoweza kubebeka za Vibromera zinajumuisha vikokotoo vya uvumilivu wa ISO 1940 vilivyojengwa ndani, ugawaji otomatiki wa nyuso za usahihishaji, na ripoti rasmi za kusawazisha zinazoandika daraja la G lililofikiwa.
Tembelea Vifaa vya Kusambaza →