ISO 1940-1 คืออะไร?

คำตอบอย่างรวดเร็ว

ISO 1940-1 (การสั่นสะเทือนเชิงกล — ข้อกำหนดด้านคุณภาพสมดุลของโรเตอร์ในสภาวะคงที่ (แข็ง)) กำหนด ระบบคุณภาพสมดุลเกรด G สำหรับโรเตอร์แบบแข็ง สูตร คุณต่อ = (9 549 × G × M) / n คำนวณค่าตกค้างที่อนุญาต ความไม่สมดุล. ถูกแทนที่ด้วย ISO 21940-11:2016 มีค่าเท่ากัน เกรดมาตรฐานสำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรม: G 6.3.

ISO 1940-1 เป็นเอกสารพื้นฐานสำหรับการปรับสมดุลโรเตอร์ทั่วโลก ระบบเกรด G ของมาตรฐานนี้เป็นภาษามาตรฐานในการปรับสมดุล โดยคำว่า "ปรับสมดุลให้ได้ G 6.3" เป็นที่เข้าใจกันดีในหมู่ผู้เชี่ยวชาญทั่วโลก มาตรฐานนี้ครอบคลุมโรเตอร์แบบแข็ง ตั้งแต่แกนหมุนขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงไปจนถึงเพลาข้อเหวี่ยงขนาดใหญ่ โดยเป็นกรอบการทำงานสากลสำหรับการกำหนด การคำนวณ และการตรวจสอบคุณภาพการปรับสมดุล.

มาตรฐานนี้ใช้ได้เฉพาะกับ แข็ง โรเตอร์ — คือโรเตอร์ที่การเสียรูปทรงแบบยืดหยุ่นภายใต้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าเล็กน้อยตลอดช่วงความเร็วในการทำงาน โรเตอร์แบบยืดหยุ่น (ที่ทำงานเหนือความเร็ววิกฤตการดัดงอครั้งแรก) อยู่ภายใต้มาตรฐาน ISO 21940-12.

แนวคิดโรเตอร์แข็ง

โรเตอร์จะถูกจัดว่าเป็นโรเตอร์แบบแข็ง หากการกระจายมวลของมันไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อความเร็วแปรผันจากศูนย์ถึงความเร็วในการทำงานสูงสุด ผลที่ตามมาที่สำคัญคือ: ใบพัดที่ปรับสมดุลแล้วที่ความเร็วต่ำบนเครื่องปรับสมดุล จะยังคงสมดุลอยู่ที่ความเร็วในการทำงาน. วิธีนี้ช่วยให้สามารถปรับสมดุลได้ที่ความเร็วรอบ 300–600 รอบต่อนาที บนเครื่องจักรในโรงงาน ในขณะที่ยังคงรักษาค่าความคลาดเคลื่อนที่ความเร็วรอบ 3,000 รอบต่อนาทีขึ้นไปในระหว่างการใช้งานจริง.

หากโรเตอร์ทำงานในบริเวณวิกฤตยิ่งยวด (เหนือจุดดัดงอแรก) ความเร็ววิกฤต) หรือใกล้เคียง เสียงก้อง, การเบี่ยงเบนจะเปลี่ยนแปลงการกระจายมวลที่มีประสิทธิภาพ และการปรับสมดุลที่ความเร็วต่ำอาจไม่มีประสิทธิภาพที่ความเร็วสูง โรเตอร์ดังกล่าวจัดอยู่ในประเภทโรเตอร์แบบยืดหยุ่น.

สิ่งที่มาตรฐาน ISO 1940-1 ไม่ครอบคลุม

ใบพัดที่มีรูปทรงเรขาคณิตเปลี่ยนแปลง (เพลาข้อต่อ ใบพัดเฮลิคอปเตอร์) การสั่นสะเทือนในระบบใบพัด-ฐานรองรับ-ฐานราก แรงทางอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการกระจายมวล สำหรับพัดลมโดยเฉพาะ โปรดดูที่ มาตราฐาน ISO 14694 (หมวดหมู่ BV/FV).

ประเภทของความไม่สมดุล

ความไม่สมดุล = แกนความเฉื่อยของโรเตอร์ ≠ แกนการหมุน ในรูปแบบเวกเตอร์: U = m × r (กรัม·มม.) มาตรฐาน ISO 1940-1 จำแนกออกเป็น 3 ประเภท:

  • ความไม่สมดุลคงที่ แกนความเฉื่อยขนานกับแกนการหมุนแต่มีการเบี่ยงเบน เทียบเท่ากับมวลที่ไม่สมดุลเพียงก้อนเดียว สามารถแก้ไขได้ใน เครื่องบินลำหนึ่ง. ตัวอย่างทั่วไป: รอก, เฟืองแคบ, ใบพัดพัดลม (L/D < 0.5).
  • ความไม่สมดุลของคู่รัก: แกนเฉื่อยผ่านจุดศูนย์กลางมวลแต่เอียง แรงลัพธ์เป็นศูนย์ แต่แรงคู่หนึ่งทำให้โรเตอร์โยก ต้องใช้ เครื่องบินสองลำ.
  • ความไม่สมดุลแบบไดนามิก: กรณีทั่วไป — แรงสถิต + แรงคู่ควบรวมกัน แกนความเฉื่อยไม่ขนานหรือตัดกับแกนการหมุน ต้องใช้ เครื่องบินสองลำ. ใบพัดจริงส่วนใหญ่มีการเสียสมดุลทางพลวัต.

ความไม่สมดุลเฉพาะจุด (ความผิดปกติ)

ความไม่สมดุลเฉพาะเจาะจง
e = U / M
e ใน µm (g·mm/kg) | U = ความไม่สมดุล (g·mm) | M = มวลของโรเตอร์ (kg) — การกระจัดของจุดศูนย์กลางมวลจากแกนหมุน

เกรด G หมายถึงผลิตภัณฑ์ e × ω (มม./วินาที) — ความเร็วเชิงเส้นของจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ที่โคจรรอบแกนหมุน ตัวเลขเดียวนี้บ่งบอกถึงคุณภาพการทรงตัวโดยไม่ขึ้นอยู่กับขนาดและความเร็วของโรเตอร์.

ระบบเกรด G — พื้นฐานทางกายภาพ

ความคล้ายคลึงของมวล

สำหรับโรเตอร์ที่มีรูปทรงเรขาคณิตคล้ายกัน: Uต่อ ∝ M → ความไม่สมดุลเฉพาะ eต่อ ควรมีค่าคงที่ มาตรฐานเดียวใช้ได้กับทุกขนาด.

ความคล้ายคลึงของความเร็ว

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง F = M·e·ω² เพื่อรักษาระดับน้ำหนักบรรทุกของแบริ่งให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ที่ความเร็วต่างๆ eต่อ ค่า ω จะต้องลดลงเมื่อค่า ω เพิ่มขึ้น:

คำจำกัดความเกรด G
G = eต่อ × ω = ค่าคงที่ (มม./วินาที)
G 6.3 = จุดศูนย์กลางมวลโคจรด้วยความเร็ว ≤ 6.3 มม./วินาที | ระดับชั้นที่อยู่ติดกันแตกต่างกันด้วยปัจจัย 2.5

การคำนวณความไม่สมดุลที่เหลือที่อนุญาต

สูตรค่าความคลาดเคลื่อน ISO 1940-1 / ISO 21940-11
คุณต่อ = (9 549 × G × M) / n
คุณต่อ ในหน่วย g·mm | G = ความชัน (มม./วินาที) | M = มวลของโรเตอร์ (กก.) | n = ความเร็วรอบใช้งานสูงสุด | 9 549 = 60 000/(2π)
ตัวอย่างการใช้งาน: ใบพัดพัดลม, G 6.3

ที่ให้ไว้: ใบพัดพัดลมแบบแรงเหวี่ยง, M = 200 กก., n = 1,500 รอบต่อนาที, G 6.3.

ทั้งหมด: คุณต่อ = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 กรัม·มม.

ความแปลกประหลาด: อีต่อ = 8 021 / 200 = 40.1 ไมโครเมตร

ต่อระนาบ (สมมาตร, 2): 8 021 / 2 = 4 011 กรัม·มม.

ที่ R = 400 มม.: 4 011 / 400 = 10.0 กรัมต่อแผ่น

ใช้ความเร็วบริการสูงสุดเสมอ

ความเร็วในสูตรต้องเป็นความเร็วรอบสูงสุดที่ใช้งานจริง ไม่ใช่ความเร็วรอบของเครื่องปรับสมดุล โรเตอร์หลายตัวได้รับการปรับสมดุลที่ 300–600 รอบต่อนาที แต่ค่าความคลาดเคลื่อนต้องใช้ความเร็วรอบที่ใช้งานจริง (เช่น 1,480 รอบต่อนาที) การใช้ความเร็วรอบของเครื่องปรับสมดุลจะทำให้ค่าความคลาดเคลื่อนหลวมเกินไปจนเป็นอันตราย.

การจัดสรรให้กับระนาบการแก้ไข

คุณต่อ ใช้กับจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ ในทางปฏิบัติ สมดุลจะเกิดขึ้นในสองระนาบ (ใกล้กับแบริ่ง) กฎในบทที่ 7:

โรเตอร์สมมาตร

จุดศูนย์กลางมวลอยู่ที่จุดกึ่งกลาง → เท่ากัน: Uล. = Uอาร์ = Uต่อ / 2.

ความไม่สมมาตรระหว่างแบริ่ง

การจัดสรรแบบไม่สมมาตร
คุณซ้าย = Uต่อ × (b / L) | Uขวา = Uต่อ × (a / L)
a = จุดศูนย์กลางมวลหันไปทางทิศซ้าย | b = จุดศูนย์กลางมวลหันไปทางทิศขวา | L = a + b

โรเตอร์แบบยื่นออก

มวลที่ยื่นออกมาจะสร้างโมเมนต์ดัดที่กระทำต่อแบริ่งทั้งสอง การคำนวณใหม่โดยใช้โมเมนต์จึงต้องทำ → โดยทั่วไปแล้วต้องใช้ค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดกว่ามากในระนาบที่ยื่นออกมา พบได้ทั่วไปในปั๊ม คอมเพรสเซอร์แบบขั้นตอนเดียว และใบพัดพัดลมแบบยื่น.

ข้อผิดพลาดและการตรวจสอบ

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาด

  • เป็นระบบ: การเบี่ยงเบนจากการสอบเทียบเครื่องจักร, แกนหมุนเยื้องศูนย์, ผลกระทบจากร่องลิ่ม (ISO 8821), การบิดเบี้ยวจากความร้อน.
  • สุ่ม: สัญญาณรบกวนจากเซ็นเซอร์, ระยะฟรีของตัวรองรับ, ความคลาดเคลื่อนในการติดตั้งโรเตอร์.

ค่าความคลาดเคลื่อนรวมต้องไม่เกิน 10–15% ของค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ หากมากกว่านี้ ให้ปรับค่าความคลาดเคลื่อนในการทำงานให้กระชับขึ้นตามไปด้วย.

เอฟเฟกต์การประกอบ

การปรับสมดุลชิ้นส่วน ≠ การปรับสมดุลชุดประกอบ ความเยื้องศูนย์ของข้อต่อ การเบี่ยงเบนในแนวรัศมี การประกอบที่ไม่แน่นหนา อาจทำให้การปรับสมดุลชิ้นส่วนไร้ประโยชน์ ควรปรับสมดุลโรเตอร์ที่ประกอบเสร็จแล้ว.

วิธีการตรวจสอบ

  • การทดสอบดัชนี: หมุนโรเตอร์ 180° บนแกนหมุน แล้ววัดใหม่ การเปลี่ยนแปลง = ข้อผิดพลาดของอุปกรณ์จับยึด.
  • การทดสอบน้ำหนักทดลอง: เพิ่มมวลที่ทราบแล้ว ตรวจสอบว่าการเปลี่ยนแปลงเวกเตอร์ที่วัดได้ตรงกับที่คาดไว้หรือไม่.
  • การตรวจสอบภาคสนาม: วัดการสั่นสะเทือนบนแบริ่งต่อ ISO 10816.
Balanset-1A: ผ่านมาตรฐาน ISO 1940-1 ในตัว

ที่ บาลานเซ็ต-1A ระบบอัตโนมัติ ISO 1940-1: ป้อนมวล ความเร็ว และค่า G → แสดงผลทันทีต่อ พร้อมการจัดสรรระนาบอัตโนมัติ หลังจากปรับสมดุลแล้ว จะเปรียบเทียบค่าที่เหลือกับค่าจำกัด ฟังก์ชันรายงาน F6 จะสร้างโปรโตคอลอย่างเป็นทางการเพื่อบันทึกระดับ G ที่ได้ ความแม่นยำ ±5% ความเร็ว, ±1° เฟส — เพียงพอสำหรับ G 16 ถึง G 2.5 บาลันเซ็ต-4 ขยายได้ถึงสี่ช่องสัญญาณสำหรับโรเตอร์แบบหลายแบริ่งที่ซับซ้อน.

ตัวอย่างที่ทำงานแล้ว

กรณีที่ 1: มอเตอร์ไฟฟ้า — G 6.3

โรเตอร์: 15 กิโลวัตต์, 1,460 รอบต่อนาที, 35 กิโลกรัม, สมมาตรระหว่างแบริ่ง.

ความอดทน: คุณต่อ = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1,442 กรัม·มม. → 721/เครื่องบิน.

ที่ R = 80 มม.: 721 / 80 = 9.0 กรัม/ระนาบ. ค่าสมดุลของสินค้า: คงเหลือ 180 กรัม·มม. ✅

กรณีที่ 2: ปั๊ม — ใบพัดแบบโอเวอร์ฮัง, G 6.3

โรเตอร์: เพลา + ใบพัด 18 กก., 2,950 รอบต่อนาที ใบพัด 6 กก. ยื่นออกมา 120 มม. ระยะห่างระหว่างแบริ่ง 250 มม.

ทั้งหมด: คุณต่อ = 367 กรัม·มม.. การกระจายโมเมนต์: ด้านหน้า ≈ 202, ด้านหลัง ≈ 165 กรัม·มม.

สนามสมดุล กับ บาลานเซ็ต-1A ระนาบเดียว: 8.5 กรัม ที่ 230° ผลลัพธ์สุดท้าย: 95 กรัม·มม. ✅

กรณีที่ 3: เทอร์โบคอมเพรสเซอร์ — G 2.5

โรเตอร์: 3 จังหวะ, 65 กก., 12,000 รอบต่อนาที. สมมาตรเล็กน้อย.

ความอดทน: คุณต่อ = 129 กรัม·มม. → 65/ระนาบ → ที่ R = 95 มม.: 0.68 กรัม/ระนาบ.

ความแม่นยำระดับต่ำกว่ากรัม → ใช้ได้เฉพาะกับเครื่องจักรความเร็วสูงเท่านั้น การทดสอบดัชนี: ข้อผิดพลาดของแกนหมุน < 5 กรัม·มิลลิเมตร ผลลัพธ์สุดท้าย: 28 กรัม·มิลลิเมตร/แผ่น ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • ค่าเกรด G สูตร และตารางการประยุกต์ใช้ — เหมือนกัน. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเทคนิคใดๆ.
  • มาตรฐาน ISO 21940 ชุดต่างๆ: ส่วนที่ 11 (คุณภาพ), ส่วนที่ 12 (ความยืดหยุ่น), ส่วนที่ 14 (ขั้นตอน), ส่วนที่ 21 (คำอธิบาย), ส่วนที่ 31 (ความไวต่อสารเคมี), ส่วนที่ 32 (กุญแจสำคัญ).
  • ในทางปฏิบัติ ทั้งสองชื่อเรียกนี้ใช้แทนกันได้.
  • มาตราฐาน ISO 14694 หมวดหมู่ BV อ้างอิงถึงเกรด G โดยตรง.
  • ISO 21940-11: มาตรฐานนี้คือระบบเกรด G.
  • ISO 21940-12: การปรับสมดุลโรเตอร์แบบยืดหยุ่น.
  • ISO 10816 / ISO 20816: การประเมินการสั่นสะเทือน — ผลลัพธ์การทำงานของระบบปรับสมดุล.
  • มาตราฐาน ISO 14694: หมวดหมู่ BV/FV เฉพาะกลุ่มแฟนบอล → เกรด G.
  • ISO 8821: อิทธิพลของร่องลิ่ม (แบบแผนลิ่มครึ่ง).
  • API 610 / API 617: ปั๊ม/เครื่องอัดน้ำมันที่อ้างอิงตามมาตรฐาน ISO 1940.

มาตรฐานอย่างเป็นทางการ: ISO 1940-1 บน ISO Store →

← กลับไปยังดัชนีคำศัพท์