ISO 1940-1: การสั่นสะเทือนเชิงกล – ข้อกำหนดคุณภาพสมดุลสำหรับโรเตอร์ในสถานะคงที่ (แข็ง)

สรุป

ISO 1940-1 เป็นหนึ่งในมาตรฐานที่สำคัญที่สุดและมีการอ้างอิงถึงบ่อยที่สุดในสาขาการปรับสมดุลโรเตอร์ มาตรฐานนี้ให้วิธีการที่เป็นระบบสำหรับการจำแนกโรเตอร์ตามประเภท การกำหนดระดับคุณภาพของสมดุลที่เหมาะสม และการคำนวณค่าความคลาดเคลื่อนของการปรับสมดุลที่เฉพาะเจาะจง แก่นแท้ของมาตรฐานนี้คือแนวคิด เกรดคุณภาพสมดุล (เกรด G)ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตและบุคลากรบำรุงรักษาสามารถระบุและตรวจสอบความแม่นยำของงานสมดุลได้ในรูปแบบมาตรฐาน มาตรฐานนี้ใช้เฉพาะกับ โรเตอร์แบบแข็ง—ซึ่งไม่ยืดหยุ่นหรือโค้งงอได้ตามความเร็วในการให้บริการ

หมายเหตุ: มาตรฐานนี้ได้รับการแทนที่อย่างเป็นทางการด้วย ISO 21940-11 แต่หลักการและระบบ G-Grade ยังคงเป็นพื้นฐานสำหรับการปรับสมดุลโรเตอร์แบบแข็งทั่วโลก

สารบัญ (โครงสร้างแนวคิด)

มาตรฐานมีโครงสร้างเพื่อแนะนำผู้ใช้ตลอดกระบวนการในการกำหนดความไม่สมดุลที่เหลือที่อนุญาต:

1. 1. ขอบเขตและขอบเขตการใช้งาน:

   ส่วนเริ่มต้นนี้กำหนดขอบเขตและวัตถุประสงค์ของมาตรฐาน โดยระบุอย่างชัดเจนว่ากฎและแนวทางปฏิบัตินี้ใช้กับ โรเตอร์ที่มีพฤติกรรมแข็ง ตลอดช่วงความเร็วการทำงาน นี่คือสมมติฐานพื้นฐานของมาตรฐานทั้งหมด หมายความว่าโรเตอร์จะไม่เกิดการดัดหรือการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากแรงที่ไม่สมดุล ขอบเขตกว้าง มีวัตถุประสงค์เพื่อครอบคลุมเครื่องจักรหมุนที่หลากหลายในทุกอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม มาตรฐานนี้ยังชี้แจงว่านี่เป็นมาตรฐานสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป และสำหรับเครื่องจักรบางประเภท (เช่น กังหันก๊าซสำหรับอากาศยาน) มาตรฐานอื่นๆ ที่เข้มงวดกว่าอาจมีความสำคัญเหนือกว่า มาตรฐานนี้กำหนดวัตถุประสงค์: เพื่อจัดหาวิธีการที่เป็นระบบสำหรับการกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของความสมดุล ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมคุณภาพในการผลิตและการซ่อมแซม

2. 2. เกรดคุณภาพสมดุล (G-Grades):

   ส่วนนี้เป็นหัวใจสำคัญของมาตรฐาน โดยจะแนะนำแนวคิดของ เกรดคุณภาพสมดุล (เกรด G) เพื่อจำแนกประเภทความต้องการสมดุลสำหรับเครื่องจักรประเภทต่างๆ เกรด G ถูกกำหนดให้เป็นผลคูณของความไม่สมดุลเฉพาะ (ความเยื้องศูนย์ อี) และความเร็วเชิงมุมการใช้งานสูงสุด (Ω) โดยที่ G = e × Ωค่านี้แสดงถึงความเร็วการสั่นสะเทือนคงที่ ซึ่งเป็นมาตรวัดคุณภาพมาตรฐาน มาตรฐานนี้ให้ตารางที่ครอบคลุมซึ่งแสดงรายการประเภทโรเตอร์ที่หลากหลาย (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ใบพัดปั๊ม พัดลม กังหันก๊าซ เพลาข้อเหวี่ยง) และกำหนดเกรด G ที่แนะนำสำหรับแต่ละประเภท เกรดเหล่านี้อ้างอิงจากข้อมูลเชิงประจักษ์และประสบการณ์จริงที่สั่งสมมานานหลายทศวรรษ ตัวอย่างเช่น G6.3 อาจแนะนำให้ใช้กับมอเตอร์อุตสาหกรรมมาตรฐาน ในขณะที่แกนหมุนเจียรแบบละเอียดจะต้องใช้ G1.0 หรือ G0.4 ที่เข้มงวดกว่ามาก ค่า G ที่ต่ำกว่ามักแสดงถึงความคลาดเคลื่อนของสมดุลที่เข้มงวดและแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งหมายถึงความไม่สมดุลตกค้างที่ยอมรับได้น้อยลง

3. 3. การคำนวณความไม่สมดุลที่เหลือที่อนุญาต:

   ส่วนนี้นำเสนอสะพานเชื่อมทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญจาก G-Grade เชิงทฤษฎีไปสู่ค่าความคลาดเคลื่อนที่วัดได้ในทางปฏิบัติ มีรายละเอียดสูตรสำหรับคำนวณความไม่สมดุลจำเพาะที่ยอมรับได้ (อี_ต่อ) ซึ่งคือระยะที่ยอมให้จุดศูนย์ถ่วงเคลื่อนที่จากแกนหมุน สูตรนี้ได้มาจากนิยามของ G-Grade โดยตรง:

   อี_ต่อ = จี / Ω

   สำหรับการใช้งานจริงกับหน่วยวิศวกรรมทั่วไป มาตรฐานได้กำหนดสูตรไว้ดังนี้:

   อี_ต่อ [g·mm/kg] = (G [mm/s] × 9549) / n [RPM]

   เมื่อความไม่สมดุลเฉพาะที่อนุญาตแล้ว (อี_ต่อ) คำนวณได้โดยการคูณด้วยมวลของโรเตอร์ (M) เพื่อหาค่าความไม่สมดุลคงเหลือรวมที่ยอมรับได้ (คุณ_ต่อ) สำหรับโรเตอร์ทั้งหมด: คุณ_ต่อ = อี_ต่อ × ม.ค่าสุดท้ายนี้ ซึ่งแสดงเป็นหน่วย เช่น กรัม-มิลลิเมตร (g·mm) เป็นเป้าหมายที่ผู้ปฏิบัติงานเครื่องถ่วงน้ำหนักต้องบรรลุ โรเตอร์จะถือว่าสมดุลเมื่อค่าความไม่สมดุลตกค้างที่วัดได้ต่ำกว่าค่าที่คำนวณได้นี้

4. 4. การจัดสรรความไม่สมดุลที่เหลือให้กับระนาบการแก้ไข:

   ส่วนนี้จะกล่าวถึงขั้นตอนสำคัญของการกระจายความไม่สมดุลที่อนุญาตทั้งหมดที่คำนวณได้ (คุณ_ต่อ) ให้เป็นค่าความคลาดเคลื่อนที่เฉพาะเจาะจงสำหรับทั้งสอง ระนาบการแก้ไข. จำเป็นต้องมีสมดุลสองระนาบเพื่อแก้ไขทั้งสอง คงที่ and ความไม่สมดุลของคู่รักมาตรฐานมีสูตรสำหรับการจัดสรรนี้ ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปทรงของโรเตอร์ สำหรับโรเตอร์แบบสมมาตรและเรียบง่าย ความไม่สมดุลรวมมักจะถูกแบ่งเท่าๆ กันระหว่างสองระนาบ อย่างไรก็ตาม สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนกว่า เช่น โรเตอร์ที่ยื่นออกมาเกิน หรือโรเตอร์ที่มีจุดศูนย์ถ่วงไม่อยู่กึ่งกลางระหว่างตลับลูกปืน มาตรฐานมีสูตรเฉพาะ สูตรเหล่านี้จะพิจารณาระยะห่างของระนาบแก้ไขและจุดศูนย์ถ่วงจากตลับลูกปืน เพื่อให้แน่ใจว่าค่าความคลาดเคลื่อนของแต่ละระนาบได้รับการแบ่งส่วนอย่างถูกต้อง ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเครื่องถ่วงดุลจะวัดความไม่สมดุลในแต่ละระนาบอย่างอิสระ ดังนั้น ผู้ปฏิบัติงานจึงต้องการค่าเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละระนาบ (เช่น "ความไม่สมดุลที่ยอมรับได้ในระนาบ I คือ 15 g·mm และในระนาบ II คือ 20 g·mm")

5. 5. แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดในการปรับสมดุล:

   ส่วนสุดท้ายนี้ทำหน้าที่เป็นแนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับปัจจัยต่างๆ ในชีวิตจริงที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำของงานปรับสมดุล แม้ว่าจะคำนวณค่าความคลาดเคลื่อนได้อย่างแม่นยำแล้วก็ตาม บทนี้เน้นย้ำว่าการบรรลุสมดุลที่สมบูรณ์แบบนั้นเป็นไปไม่ได้ และเป้าหมายคือการลดความไม่สมดุลที่เหลืออยู่ให้ต่ำกว่าค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ มาตรฐานนี้ได้กล่าวถึงสาเหตุสำคัญของความคลาดเคลื่อนหลายประการที่ต้องได้รับการจัดการ ซึ่งรวมถึง: ข้อผิดพลาดในการสอบเทียบเครื่องปรับสมดุล; ความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตของเจอร์นัลโรเตอร์หรือพื้นผิวยึด (รันเอาท์); ข้อผิดพลาดที่เกิดจากเครื่องมือที่ใช้ยึดโรเตอร์เข้ากับเครื่อง (เช่น แกนหมุนที่ไม่สมดุล); และผลกระทบจากการทำงานที่ไม่เกิดขึ้นระหว่างการปรับสมดุลความเร็วต่ำ เช่น การขยายตัวเนื่องจากความร้อนหรือแรงทางอากาศพลศาสตร์ บทนี้ทำหน้าที่เป็นรายการตรวจสอบที่สำคัญสำหรับการควบคุมคุณภาพ โดยเตือนผู้ปฏิบัติงานให้พิจารณากระบวนการปรับสมดุลทั้งหมด ไม่ใช่แค่ตัวเลขสุดท้ายบนจอแสดงผลของเครื่อง

แนวคิดหลัก

• การสร้างมาตรฐาน: ระบบ G-Grade มอบมาตรฐานสากลสำหรับคุณภาพสมดุล ลูกค้าสามารถระบุ “สมดุลถึง G6.3” ได้ และร้านปรับสมดุลทุกแห่งทั่วโลกจะทราบค่าความคลาดเคลื่อนที่ต้องการได้อย่างชัดเจน
• การพึ่งพาความเร็ว: มาตรฐานนี้ระบุอย่างชัดเจนว่าความคลาดเคลื่อนของความสมดุลนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วในการทำงานของเครื่องจักรเป็นสำคัญ โรเตอร์ที่เร็วกว่าจำเป็นต้องมีสมดุลที่แน่นกว่า (ความไม่สมดุลตกค้างที่ยอมรับได้น้อยกว่า) เพื่อสร้างการสั่นสะเทือนในระดับเดียวกับโรเตอร์ที่ช้ากว่า
• ความสามารถในการใช้งานจริง: มาตรฐานดังกล่าวเป็นกรอบงานที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและใช้งานได้จริง โดยอ้างอิงจากข้อมูลเชิงประจักษ์ที่สั่งสมมานานหลายทศวรรษ ช่วยหลีกเลี่ยงการเกิดสมดุลไม่เพียงพอ (ซึ่งนำไปสู่การสั่นสะเทือนสูง) และเกิดสมดุลมากเกินไป (ซึ่งมีค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น)

← กลับสู่ดัชนีหลัก