ทำความเข้าใจการจำแนกเกรดการถ่วงสมดุล
A เกรดการถ่วงสมดุล — เรียกว่า grade ของคุณภาพการสมดุลหรือ เกรด G — เป็นการจำแนกประเภทที่ได้มาตรฐานซึ่งระบุว่าเครื่องจักรหมุนวนชนิดใดชนิดหนึ่งต้องสมดุลได้ดีเพียงใด โดยกำหนดหลักการโดย ISO 21940-11 (ตัวต่อจากมาตรฐาน ISO 1940-1) ระบบ grade จะจัดแบ่งอุปกรณ์ตามลักษณะการทำงาน และกำหนด grade ที่เหมาะสมให้กับแต่ละหมวดหมู่ตามข้อกำหนด ค่าความคลาดเคลื่อนในการถ่วงสมดุลค่าความสำคัญของมันอยู่ที่ว่ามันให้ผู้ผลิต พนักงานซ่อมบำรุง และผู้ใช้ปลายน้ำ ภาษาสากลเดียวที่เป็นที่ยอมรับ สำหรับการระบุและตรวจสอบการสมดุลของ rotor คุณภาพการถ่วงสมดุลเพื่อให้ "G6.3 pump" หมายถึงสิ่งเดียวกันในเวิร์กชอปทุกแห่งบนโลกนี้
1. ระบบ G-Grade
Grade การสมดุลเขียนเป็นตัวอักษร "G" ตามด้วยตัวเลข — G2.5, G6.3, G16 เป็นต้น ตัวเลขนี้เป็นผลคูณของ residual unbalance ที่อนุญาต ความไม่สมดุล eccentricity (หน่วยมิลลิเมตร) และความเร็วเชิงมุมสูงสุดในการใช้งาน (หน่วยเรเดียนต่อวินาที) พูดให้เข้าใจง่ายคือ ความเร็ว vibration ของ unbalance ที่อนุญาตแสดงเป็น มม./วินาที — ความเร็วในการโคจรของศูนย์กลางมวลของ rotor ตัวเลขเดียวนี้จึงสรุปฟิสิกส์ที่สำคัญได้อย่างถูกต้อง: grade จะรักษาสิ่งที่หมุน แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ให้อยู่ในขีดจำกัดที่เครื่องจักรสามารถทนได้
หลักการสำคัญ
G-number ที่ต่ำกว่าหมายถึงข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่า — residual unbalance ที่น้อยลงและการทำงานที่ราบเรียบขึ้น G-number ที่สูงกว่าอนุญาต residual unbalance ได้มากขึ้น ระบบนี้ได้รับการออกแบบโดยรู้ว่าเครื่องจักรต่าง ๆ มีความต้องการที่แตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับความเร็ว มวล การใช้งาน และสภาพแวดล้อมการทำงาน ไม่มีตัวเลข "ดี" เพียงหนึ่งตัวเลข มีเพียงตัวเลขที่เหมาะสมกับการใช้งาน
2. Grade ทั่วไปและการประยุกต์ใช้
ISO 21940-11 กำหนด grade ตั้งแต่ G0.4 (ความแม่นยำสูงสุด) จนถึง G4000 (ความแม่นยำต่ำสุด) Grade ที่วิศวกรส่วนใหญ่พบได้จริงคือ:
G0.4 — ความแม่นยำพิเศษสูง
การใช้งาน: ไจโรสโคป สปินเดิล และระบบขับของระบบความแม่นยำสูง อุปกรณ์วัดความแม่นยำ
ลักษณะ: ต้องใช้อุปกรณ์สมดุลแบบพิเศษและสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ และโดยปกติจะทำในสถานที่สมดุลความแม่นยำสูงแบบเฉพาะ การถ่วงสมดุล ในโรงงาน
G1.0 — ความแม่นยำสูง
การใช้งาน: ชุดขับเครื่องเจียร ชุดขับเสียงและวิดีโอ สปินเดิลเครื่องมือกลความแม่นยำสูง (เทอร์โบชาร์เจอร์อยู่ภายใต้ G6.3 ในตาราง ISO 21940-11; เกรดที่เข้มกว่านั้นสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้เป็นข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตหรือโครงการ)
ลักษณะ: ต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังของพารามิเตอร์การแบ่งสมดุลทุกตัว และการใช้อุปกรณ์วัดที่มีคุณภาพสูง
G2.5 — ความแม่นยำสำหรับอุตสาหกรรม
การใช้งาน: กังหันก๊าซและไอน้ำ โรเตอร์เทอร์โบเจเนอเรเตอร์แบบแข็ง คอมเพรสเซอร์ ชุดขับเครื่องมือกล ไดรฟ์คอมพิวเตอร์ และมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่มีความเร็วพิกัดมากกว่า 950 rpm
ลักษณะ: มาตรฐานอ้างอิงสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมความเร็วสูงและคุณภาพสูง และสามารถบรรลุได้อย่างเหมาะสม การถ่วงสมดุลภาคสนาม ในทางปฏิบัติ
G6.3 — อุตสาหกรรมทั่วไป (ระดับที่พบมากที่สุด)
การใช้งาน: มอเตอร์ไฟฟ้าอเนกประสงค์ เครื่องจักรในอุตสาหกรรมกระบวนการ ปั๊มแรงเหวี่ยงมูลฐานพัดลมและโบลเวอร์ ชุดเฟือง เทอร์โบชาร์เจอร์ เครื่องเหวี่ยง (separators, decanters) และโรเตอร์เครื่องจักรทั่วไป
ลักษณะ: ระดับที่เหมาะสำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ สร้างสมดุลที่ดีระหว่างความสามารถในการบรรลุและประสิทธิภาพ และอยู่ในขอบเขตที่เพียงพอของอุปกรณ์แบ่งสมดุลแบบพกพา
G16 — อุตสาหกรรมหนัก
การใช้งาน: เพลาขับ (propeller และ cardan shafts), ชุดขับเพลาข้อเหวี่ยง (สมดุลโดยเนื้อแท้ ติดตั้งแบบแข็ง), เครื่องย่อย และเครื่องจักรการเกษตร รวมถึงชิ้นส่วนเครื่องยนต์แต่ละชิ้น
ลักษณะ: เหมาะสำหรับอุปกรณ์ความเร็วช้าที่มีความแข็งแรง ซึ่งรับความสั่นสะเทือนที่มากขึ้นได้
G40 และสูงกว่า — อุตสาหกรรมหนักมาก
การใช้งาน: ล้อรถยนต์ กระทะล้อ ชุดล้อ และเพลาขับ (G40); ชุดขับเพลาข้อเหวี่ยงที่ติดตั้งแบบยืดหยุ่นและสมดุลโดยเนื้อแท้ (G40); เครื่องยนต์ลูกสูบทั้งเครื่องสำหรับรถยนต์และรถบรรทุก (G100); และชุดขับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ดีเซลเรือขนาดใหญ่ความเร็วต่ำ (G1600–G4000)
ลักษณะ: นำไปใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่มากและความเร็วช้า โดยที่ความแม่นยำในการแบ่งสมดุลไม่ใช่เรื่องเศรษฐศาสตร์หรือเทคนิคที่จำเป็น
3. วิธีการเลือกระดับที่เหมาะสม
การเลือกระดับคือการถ่วงน้ำหนักของปัจจัยหลายประการร่วมกัน
- ประเภทและการออกแบบอุปกรณ์: ตารางมาตรฐาน ISO 21940-11 เชื่อมโยงประเภทเครื่องจักรกับระดับที่แนะนำ และเป็นจุดเริ่มต้นที่เป็นธรรมชาติ
- ความเร็วในการทำงาน: เครื่องจักรความเร็วสูงโดยทั่วไปต้องใช้ระดับที่แน่นขึ้น เพราะแรงแรงเหวี่ยงมูลฐานเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว
- ประเภทการติดตั้ง: อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนฐานรองยืดหยุ่นหรือตัวเก็บกระแสสั่นสะเทือนมักสามารถรับค่า G ที่สูงกว่าอุปกรณ์ที่ติดตั้งแบบแข็งได้
- ความใกล้ชิดกับผู้คน: เครื่องจักรในพื้นที่ที่มีผู้คนอาจต้องการเกรดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับเสียงและความปลอดภัย
- ข้อกำหนดพิเศษ: การใช้งานในด้านการแพทย์ การผลิตความแม่นยำ และการบินและอวกาศมักต้องการการปรับสมดุลที่เข้มงวดกว่าการปฏิบัติอุตสาหกรรมมาตรฐาน
- ด้านเศรษฐศาสตร์: ทุกขั้นตอนไปยังเกรดที่เข้มงวดมากขึ้นต้องเสียค่าใช้จ่ายมากขึ้น ดังนั้นเกรดที่เลือกควรตรงกับความต้องการในการดำเนินงาน โดยไม่ให้กำหนดเกินความจำเป็น
4. จากเกรดไปยังการกระจัดตัวสั่นสะเทือนที่อนุญาต
เกรดคือข้อมูลเข้าสำหรับการคำนวณการกระจัดตัวสั่นสะเทือนสูงสุดที่อนุญาต ความไม่สมดุลที่เหลืออยู่ สำหรับโรเตอร์เฉพาะ:
Uต่อ (g·mm) = (9549 × G × M) / รอบต่อนาที
- Uต่อ = การกระจัดตัวสั่นสะเทือนตกค้างที่อนุญาต หน่วยเป็นแกรม-มิลลิเมตร
- G = หมายเลขเกรด (เช่น 6.3 สำหรับ G6.3)
- M = มวลของโรเตอร์ หน่วยเป็นกิโลกรัม
- รอบต่อนาที = ความเร็วรอบใช้งาน หน่วยเป็นรอบต่อนาที
ตัวอย่างการใช้งาน
พิจารณาโรเตอร์พัดลมน้ำหนัก 100 กก. ทำงานที่ 1500 RPM ที่กำหนดให้ G6.3:
Uต่อ = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 ≈ 4011 g·mm
หาก ระนาบแก้ไข หากรัศมีคือ 200 mm ค่านั้น 4011 g·mm เทียบเท่ากับค่าความไม่สมดุลคงเหลือที่ยอมรับได้ประมาณ 20 กรัมที่รัศมีนั้น The เครื่องคำนวณความไม่สมดุลตกค้าง (ISO 21940-11) ทำการแปลงนี้ได้ทันทีและแบ่งจำนวนทั้งหมดระหว่างระนาบสองระนาบให้คุณ
5. เครื่องจักรความเร็วแปรผันและความเร็วหลายระดับ
เมื่อเครื่องจักรทำงานในช่วงความเร็วต่างๆ เกรดจะถูกนำไปใช้อย่างระมัดระวัง:
- การทำงานที่ความเร็วคงที่: นำเกรดมาใช้ที่ความเร็วการทำงานปกติ
- ความเร็วแปรผัน: นำเกรดมาใช้ที่ความเร็วการทำงานต่อเนื่องสูงสุด ซึ่งแรงเหวี่ยงสูงสุด
- การผ่านความเร็ววิกฤต: สำหรับ โรเตอร์แบบยืดหยุ่นสมดุลที่ ความเร็ววิกฤต อาจจำเป็นต้องได้รับความสนใจพิเศษ ซึ่งอาจต้องมี การถ่วงสมดุลเชิงโมดัล ต่ำกว่า ISO 21940-12.
6. การตรวจสอบและการยอมรับ
เมื่อ การถ่วงสมดุล เสร็จสิ้นแล้ว คุณภาพที่ได้รับต้องตรวจสอบเทียบกับเกรดที่ระบุไว้ มีสองวิธี:
- การวัดความไม่สมดุลโดยตรง: บนเครื่องสมดุล ความไม่สมดุลตกค้างจะถูกอ่านโดยตรงและเปรียบเทียบกับ Uต่อ.
- การวัดการสั่นสะเทือน: ในการสมดุลในสนาม แอมพลิจูดการสั่นสะเทือน 1× ใช้เป็นตัวชี้วัดทางอ้อมของคุณภาพสมดุล
โรเตอร์จะได้รับการยอมรับเมื่อความไม่สมดุลตกค้างที่วัดได้อยู่ที่หรือต่ำกว่า U ที่คำนวณไว้ต่อ, หรือ เมื่อการสั่นสะเทือนระหว่างการใช้งานเป็นไปตามมาตรฐานความรุนแรงที่เกี่ยวข้อง — ในปัจจุบัน ISO 20816 ชุด (ซึ่งแทนที่ ISO 10816) บนเครื่องที่ติดตั้ง การตรวจสอบนี้ดำเนินการบนสถานที่: เครื่องมือสองช่องแบบพกพา เช่น Balanset-1A วัดขนาด 1× แอมพลิจูดและเฟส ในตลับลูกปืนของเครื่องเองที่ความเร็วการทำงาน คำนวณ ค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพลใช้การแก้ไข และยืนยันว่าความไม่สมดุลตกค้างอยู่ในเกรดที่เลือก — โดยไม่ต้องถอดโรเตอร์ออก
7. จาก ISO 1940 ไปยัง ISO 21940
ระบบ G-grade ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกใน ISO 1940-1 ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1986 ในปี 2016 ชุด ISO 1940 ได้รับการแก้ไขและเปลี่ยนหมายเลขใหม่เป็นชุด ISO 21940 โดยมี ISO 21940-11 แทนที่ ISO 1940-1 หลักการพื้นฐานและค่าเกรดถูกนำไปใช้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นข้อกำหนดเก่าจึงยังคงใช้ได้ แต่มาตรฐานสมัยใหม่เพิ่มเติม:
- การจำแนกอุปกรณ์ที่อัปเดต
- คำแนะนำที่ชัดเจนยิ่งขึ้นในการเลือกเกรด
- การรวมเข้าที่ดีขึ้นกับตระกูลมาตรฐาน역학โรเตอร์ที่กว้างขึ้น
- ขั้นตอนที่ปรับปรุงสำหรับโรเตอร์ที่ยืดหยุ่น
8. ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย
“ยิ่งแน่นเท่าไหร่ยิ่งดีเท่านั้น”
ความเป็นจริง: การกำหนดคุณภาพการสมดุลที่เข้มงวดเกินไปจะเพิ่มต้นทุนโดยไม่มีประโยชน์ตามสัดส่วน เครื่องจักรที่สมดุลตามระดับ G2.5 จะไม่มีประสิทธิภาพดีกว่าเครื่องจักรเดียวกันที่ระดับ G6.3 หากระดับ G6.3 เป็นระดับที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน
“ระดับเท่ากับระดับการสั่นสะเทือน”
ความเป็นจริง: เลข G แทนความเยื้องศูนย์ของความไม่สมดุลที่อนุญาต ไม่ใช่แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน ค่า การสั่นสะเทือน ที่เครื่องจักรแสดงนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างนอกเหนือจากการสมดุล เช่น ความแข็งแกร่ง การหน่วง เรโซแนนซ์, การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง และการหลวม
“ระดับเดียวใช้ได้กับโรงงานทั้งหมด”
ความเป็นจริง: เครื่องจักรประเภทต่างๆ ต้องใช้ระดับที่แตกต่างกัน แม้ว่าจะอยู่ในสถานที่เดียวกัน เครื่องเจียรรีดที่แม่นยำและเครื่องบด มีข้อกำหนดการสมดุลที่แตกต่างกันอย่างมากและไม่ควรใช้ข้อกำหนดเดียวร่วมกัน
9. เอกสารและข้อกำหนด
เมื่อสั่งงานสมดุล ข้อกำหนดควรระบุให้ชัดเจนว่า
- ระดับและมาตรฐานที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น “สมดุลตามระดับ G6.3 ตามมาตรฐาน ISO 21940-11”
- ความเร็วการทำงานที่จะใช้สำหรับการคำนวณค่าความเกณฑ์
- จำนวนระนาบการแก้ไขที่จำเป็น
- วิธีการตรวจสอบ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องสมดุลในโรงงานหรือการวัดการสั่นสะเทือนในสนาม
ข้อกำหนดที่ชัดเจนและครบถ้วนเช่นนี้จะขจัดความสับสนและให้บันทึกที่สามารถป้องกันได้สำหรับผู้สมดุลและลูกค้าเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการและสิ่งที่บรรลุผลสำเร็จ
