ทำความเข้าใจการจำแนกเกรดแบบสมดุล
คำจำกัดความ: เกรดปรับสมดุลคืออะไร?
ก เกรดสมดุล (เรียกอีกอย่างว่าเกรดคุณภาพสมดุลหรือ เกรด G) เป็นระบบการจำแนกประเภทมาตรฐานที่กำหนดคุณภาพสมดุลที่จำเป็นสำหรับเครื่องจักรหมุนประเภทต่างๆ โดยกำหนดโดยหลัก ISO 21940-11 มาตรฐาน (เดิมคือ ISO 1940-1) เกรดสมดุลจะจัดประเภทอุปกรณ์ตามลักษณะการทำงานและกำหนดระดับที่เหมาะสม การปรับสมดุลความคลาดเคลื่อน.
ระบบเกรดช่วยให้มั่นใจได้ว่าทุกฝ่าย ไม่ว่าจะเป็นผู้ผลิต ช่างบำรุงรักษา และผู้ใช้ปลายทาง จะทำงานตามมาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลและสอดคล้องกันในการระบุและตรวจสอบคุณภาพของสมดุลโรเตอร์.
ระบบ G-Grade
เกรดการปรับสมดุลจะถูกกำหนดเป็น "G" ตามด้วยค่าตัวเลข เช่น G 2.5, G 6.3 หรือ G 16 ตัวเลขแสดงถึงผลคูณของค่าคงเหลือที่อนุญาต ความไม่สมดุล ความเยื้องศูนย์กลาง (หน่วยเป็นมิลลิเมตร) และความเร็วเชิงมุม (หน่วยเป็นเรเดียนต่อวินาที) พูดให้เข้าใจง่ายก็คือ แทนความเร็วการสั่นสะเทือนที่ไม่สมดุลที่ยอมรับได้ หน่วยเป็นมิลลิเมตร/วินาที.
หลักการสำคัญ
ค่า G-number ที่ต่ำลงบ่งชี้ถึงข้อกำหนดด้านความสมดุลที่เข้มงวดยิ่งขึ้น (ค่าความไม่สมดุลตกค้างที่ยอมรับได้น้อยกว่า) ในขณะที่ค่า G-number ที่สูงขึ้นจะอนุญาตให้มีค่าความไม่สมดุลตกค้างที่มากขึ้น ระบบนี้ตระหนักดีว่าอุปกรณ์แต่ละประเภทมีความต้องการด้านคุณภาพของความสมดุลที่แตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับความเร็ว มวล การใช้งาน และสภาพแวดล้อมการทำงาน.
เกรดสมดุลทั่วไปและการประยุกต์ใช้
ISO 21940-11 กำหนดเกรดตั้งแต่ G 0.4 (ความแม่นยำสูงสุด) ถึง G 4000 (ความแม่นยำต่ำสุด) เกรดที่พบมากที่สุดมีดังนี้:
G 0.4 – ความแม่นยำสูงพิเศษ
Applications:
- แกนเครื่องเจียร
- ไจโรสโคป
- อุปกรณ์วัดความแม่นยำ
ลักษณะเฉพาะ: ต้องใช้อุปกรณ์ปรับสมดุลเฉพาะทางและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม โดยทั่วไปจะดำเนินการในร้านปรับสมดุลความแม่นยำเฉพาะทาง.
G 1.0 – ความแม่นยำสูง
Applications:
- แกนเครื่องมือเครื่องจักรความแม่นยำสูง
- Turbochargers
- เครื่องเหวี่ยงความเร็วสูง
- ไดรฟ์ดิสก์คอมพิวเตอร์
ลักษณะเฉพาะ: ต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังของพารามิเตอร์การปรับสมดุลทั้งหมดและเครื่องมือที่มีคุณภาพสูง.
G 2.5 – อุตสาหกรรมความแม่นยำ
Applications:
- Gas and steam turbines
- โรเตอร์เทอร์โบเจเนอเรเตอร์แบบแข็ง
- Compressors
- ไดรฟ์เครื่องมือกล
- มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดกลางและขนาดใหญ่ (มีข้อกำหนดพิเศษ)
- เครื่องแยกแบบแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง
ลักษณะเฉพาะ: มาตรฐานสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมคุณภาพสูง ความเร็วสูง ทำได้ด้วยคุณภาพที่ดี การปรับสมดุลของสนาม การปฏิบัติ.
G 6.3 – อุตสาหกรรมทั่วไป (ส่วนใหญ่)
Applications:
- มอเตอร์ไฟฟ้าเอนกประสงค์
- เครื่องจักรอุตสาหกรรมกระบวนการ
- ปั๊มหอยโข่ง
- พัดลมและเครื่องเป่าลม
- หน่วยเกียร์
- โรเตอร์เครื่องจักรทั่วไป
- คอมเพรสเซอร์ความเร็วปานกลาง
ลักษณะเฉพาะ: เกรด "มาตรฐาน" สำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ แสดงถึงความสมดุลที่ดีระหว่างความสามารถในการทำงานและประสิทธิภาพ ใช้งานได้ง่ายด้วยอุปกรณ์ปรับสมดุลแบบพกพา.
G 16 – อุตสาหกรรมหนัก
Applications:
- เพลาขับ (เพลาใบพัด, เพลาคาร์ดาน)
- เครื่องยนต์ดีเซลหลายสูบที่มีหกสูบขึ้นไป
- Crushers
- เครื่องจักรกลการเกษตร
- ส่วนประกอบแต่ละส่วนของเครื่องยนต์
ลักษณะเฉพาะ: เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่มีความทนทานและความเร็วต่ำซึ่งมีความทนต่อการสั่นสะเทือนสูง.
G 40 ขึ้นไป – อุตสาหกรรมหนักมาก
Applications:
- เครื่องยนต์ดีเซล 4 สูบ (G 40)
- เครื่องจักรความเร็วต่ำที่ติดตั้งอย่างมั่นคง
- อุปกรณ์ขนาดใหญ่มากหมุนช้า
ลักษณะเฉพาะ: นำไปใช้กับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่มีความเร็วต่ำซึ่งการสร้างสมดุลที่แม่นยำสูงนั้นไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจหรือจำเป็นทางเทคนิค.
วิธีการเลือกเกรดสมดุลที่เหมาะสม
การเลือกเกรดสมดุลที่ถูกต้องต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการดังนี้:
1. ประเภทและอุปกรณ์การออกแบบ
ISO 21940-11 มีตารางรายละเอียดที่จับคู่ประเภทอุปกรณ์กับเกรดที่แนะนำ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นหลักในการเลือกเกรด.
2. ความเร็วในการทำงาน
โดยทั่วไปอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงกว่าจะต้องมีสมดุลที่แน่นกว่า (ค่า G ต่ำกว่า) เนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว.
3. ประเภทการติดตั้ง
อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนฐานที่ยืดหยุ่นหรือระบบแยกส่วนมักจะสามารถทนต่อค่า G-number ได้มากกว่าอุปกรณ์ที่ติดตั้งแบบแข็ง.
4. ความใกล้ชิดกับบุคลากร
เครื่องจักรในพื้นที่ที่มีคนใช้งานอาจต้องมีความสมดุลที่มากขึ้นเพื่อเหตุผลด้านเสียงและความปลอดภัย.
5. ข้อกำหนดพิเศษ
แอปพลิเคชันบางอย่าง (อุปกรณ์ทางการแพทย์ การผลิตแม่นยำ การบินและอวกาศ) ต้องมีความสมดุลที่เข้มงวดกว่าแนวทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรมมาตรฐาน.
6. การพิจารณาทางเศรษฐกิจ
การเพิ่มเกรดให้เข้มงวดยิ่งขึ้นในแต่ละขั้นตอนจะเพิ่มต้นทุนการปรับสมดุล เกรดที่เลือกควรตรงกับความต้องการในการดำเนินงานโดยไม่ต้องระบุรายละเอียดมากเกินไป.
ความสัมพันธ์ระหว่างเกรดและความไม่สมดุลที่ยอมรับได้
เกรดสมดุลใช้ในการคำนวณค่าสูงสุดที่อนุญาต ความไม่สมดุลที่เหลืออยู่ สำหรับโรเตอร์เฉพาะ:
สูตร
คุณต่อ (g·mm) = (9549 × G × M) / รอบต่อนาที
ที่ไหน:
- คุณต่อ = ความไม่สมดุลที่เหลือที่ยอมรับได้เป็นกรัม-มิลลิเมตร
- จี = เกรดคุณภาพสมดุล (เช่น 6.3 สำหรับ G 6.3)
- M = มวลโรเตอร์เป็นกิโลกรัม
- รอบต่อนาที = ความเร็วในการให้บริการเป็นรอบต่อนาที
ตัวอย่าง
โรเตอร์พัดลมขนาด 100 กก. ทำงานที่ 1,500 รอบต่อนาที เกรด G 6.3:
คุณต่อ = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 = 401 ก.มม.
หากรัศมีระนาบการแก้ไขคือ 200 มม. จะเท่ากับความไม่สมดุลที่เหลือที่อนุญาต 2.0 กรัม.
การพิจารณาความเร็วหลายระดับและความเร็วแปรผัน
สำหรับเครื่องจักรที่ทำงานในช่วงความเร็วต่างๆ:
- การทำงานความเร็วคงที่: ใช้เกรดที่ความเร็วการทำงานปกติ
- ความเร็วตัวแปร: ใช้เกรดที่ความเร็วการทำงานต่อเนื่องสูงสุด
- การผ่านความเร็ววิกฤต: สำหรับ โรเตอร์แบบยืดหยุ่น, อาจต้องพิจารณาเป็นพิเศษเกี่ยวกับความสมดุลที่ความเร็ววิกฤต ซึ่งอาจต้องใช้เทคนิคการปรับสมดุลโหมด
การตรวจสอบและการยอมรับ
หลังจาก สมดุล เมื่อเสร็จสมบูรณ์แล้ว คุณภาพสมดุลที่ได้จะต้องได้รับการตรวจสอบเทียบกับเกรดที่กำหนด:
วิธีการวัด
- การวัดความไม่สมดุลโดยตรง: ในเครื่องปรับสมดุล จะมีการวัดความไม่สมดุลที่เหลือโดยตรงและเปรียบเทียบกับ Uต่อ
- การวัดการสั่นสะเทือน: ในการปรับสมดุลภาคสนาม แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพสมดุลทางอ้อม
เกณฑ์การยอมรับ
โรเตอร์ถือว่ายอมรับได้เมื่อ:
- ความไม่สมดุลที่เหลือที่วัดได้ ≤ คำนวณ Uต่อ, หรือ
- ระดับการสั่นสะเทือนเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 20816 หรือมาตรฐานการสั่นสะเทือนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง
บริบททางประวัติศาสตร์: ISO 1940 ถึง ISO 21940
ระบบเกรด G เดิมกำหนดขึ้นในมาตรฐาน ISO 1940-1 (เผยแพร่ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2529) ในปี พ.ศ. 2559 มาตรฐาน ISO 1940 ได้รับการแก้ไขและกำหนดหมายเลขใหม่เป็นมาตรฐาน ISO 21940 โดยใช้ ISO 21940-11 แทน ISO 1940-1 หลักการพื้นฐานและค่าเกรดยังคงเดิม แต่มาตรฐานใหม่กำหนดไว้ดังนี้:
- การจำแนกประเภทอุปกรณ์ที่อัปเดต
- คำแนะนำที่ชัดเจนยิ่งขึ้นในการเลือกเกรด
- การบูรณาการที่ดีขึ้นกับมาตรฐานไดนามิกโรเตอร์อื่นๆ
- ขั้นตอนการปรับปรุงสำหรับโรเตอร์แบบยืดหยุ่น
ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย
ความเข้าใจผิดที่ 1: “ยิ่งแน่นก็ยิ่งดี”
ความเป็นจริง: การกำหนดคุณภาพสมดุลที่มากเกินไปจะเพิ่มต้นทุนโดยไม่ได้ประโยชน์ตามสัดส่วน อุปกรณ์ G 2.5 ไม่ได้มีประสิทธิภาพดีกว่าอุปกรณ์ G 6.3 เสมอไปในแอปพลิเคชันที่ G 6.3 เหมาะสม.
ความเข้าใจผิดที่ 2: “เกรดเท่ากับระดับการสั่นสะเทือนโดยตรง”
ความเป็นจริง: แม้จะเกี่ยวข้องกัน แต่เลข G แสดงถึงความเยื้องศูนย์ของความไม่สมดุลที่ยอมรับได้ ไม่ใช่แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนที่แท้จริงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการนอกเหนือจากคุณภาพของความสมดุล.
ความเข้าใจผิดที่ 3: “เกรดเดียวเหมาะกับอุปกรณ์ทั้งหมดในโรงงาน”
ความเป็นจริง: อุปกรณ์แต่ละประเภทต้องการเกรดที่แตกต่างกันแม้จะอยู่ในโรงงานเดียวกันก็ตาม เครื่องบดละเอียดและเครื่องบดย่อยมีข้อกำหนดด้านสมดุลที่แตกต่างกันอย่างมาก.
เอกสารและข้อมูลจำเพาะ
เมื่อระบุงานการปรับสมดุล เอกสารประกอบควรระบุอย่างชัดเจน:
- ระดับการปรับสมดุลที่จำเป็น (เช่น "ปรับสมดุลถึง G 6.3 ตามมาตรฐาน ISO 21940-11")
- ความเร็วในการให้บริการสำหรับการคำนวณความคลาดเคลื่อน
- จำนวนระนาบการแก้ไขที่ต้องการ
- วิธีการตรวจสอบ (เครื่องปรับสมดุลร้านค้าหรือการวัดการสั่นสะเทือนในสนาม)