ISO 1940-1: ข้อกำหนดด้านคุณภาพสมดุลสำหรับโรเตอร์แบบแข็ง

รายงานการวิเคราะห์: การวิเคราะห์เชิงลึกของมาตรฐาน ISO 1940-1 “ข้อกำหนดคุณภาพการบาลานซ์สำหรับโรเตอร์แข็ง” และการบูรณาการระบบวัด Balanset-1A เข้ากับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน

Introduction

ในการปฏิบัติทางวิศวกรรมสมัยใหม่และการผลิตอุตสาหกรรม การปรับสมดุลแบบไดนามิกของอุปกรณ์ที่หมุนเป็นกระบวนการพื้นฐานที่ช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือ อายุการใช้งาน และการทำงานที่ปลอดภัยของเครื่องจักร ความไม่สมดุลของมวลที่หมุนเป็นแหล่งที่มาที่พบบ่อยที่สุดของการสั่นสะเทือนที่เป็นอันตราย ซึ่งนำไปสู่การสึกหรอของชุดตลับลูกปืน การเสียหายจากความล้าของฐานรากและตัวเรือน และการเพิ่มระดับเสียงรบกวน ในระดับโลก การกำหนดมาตรฐานข้อกำหนดการปรับสมดุลมีบทบาทสำคัญในการรวมกระบวนการผลิตและเกณฑ์การยอมรับสำหรับอุปกรณ์ให้เป็นมาตรฐานเดียวกัน.

เอกสารหลักที่ควบคุมข้อกำหนดเหล่านี้มาเป็นเวลาหลายทศวรรษคือมาตรฐานสากล ISO 1940-1 แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมได้ค่อยๆ เปลี่ยนผ่านไปสู่มาตรฐาน ISO 21940 ชุดใหม่ แต่หลักการ แบบจำลองทางกายภาพ และวิธีการที่ฝังอยู่ใน ISO 1940-1 ยังคงเป็นรากฐานของการปฏิบัติทางวิศวกรรมในการปรับสมดุล การเข้าใจตรรกะภายในของมาตรฐานนี้มีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับนักออกแบบโรเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้เชี่ยวชาญด้านการบำรุงรักษาที่ใช้เครื่องมือปรับสมดุลแบบพกพาสมัยใหม่ เช่น Balanset-1A ด้วย.

รายงานฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้การวิเคราะห์อย่างละเอียดและครอบคลุมทุกบทของมาตรฐาน ISO 1940-1 โดยเปิดเผยความหมายทางกายภาพของสูตรและค่าความเผื่อต่าง ๆ ตลอดจนแสดงให้เห็นว่าระบบฮาร์ดแวร์–ซอฟต์แวร์สมัยใหม่ (โดยใช้ Balanset-1A เป็นตัวอย่าง) สามารถนำข้อกำหนดของมาตรฐานไปประยุกต์ใช้โดยอัตโนมัติได้อย่างไร ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดของมนุษย์และเพิ่มความแม่นยำของกระบวนการถ่วงสมดุล.

บทที่ 1 ขอบเขตและแนวคิดพื้นฐาน

บทแรกของมาตรฐานนี้กำหนดขอบเขตและแนะนำความแตกต่างที่สำคัญอย่างยิ่งระหว่างประเภทของโรเตอร์ ISO 1940-1 ใช้กับโรเตอร์ในสภาวะคงที่ (แข็ง) เท่านั้น นิยามนี้เป็นรากฐานของวิธีการทั้งหมด เนื่องจากพฤติกรรมของโรเตอร์แข็งและโรเตอร์ยืดหยุ่นมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน.

ปรากฏการณ์วิทยาของโรเตอร์แข็ง

โรเตอร์จะถูกจัดประเภทว่าเป็นแบบแข็งหากการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นภายใต้แรงเหวี่ยงในขอบเขตความเร็วการทำงานทั้งหมดมีขนาดเล็กจนสามารถละเลยได้เมื่อเทียบกับค่าความคลาดเคลื่อนที่ไม่สมดุลที่กำหนดไว้ ในทางปฏิบัติหมายความว่า การกระจายมวลของโรเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อความเร็วเปลี่ยนแปลงจากศูนย์ถึงความเร็วสูงสุดในการทำงาน.

ผลสำคัญประการหนึ่งของคำจำกัดความนี้คือความไม่เปลี่ยนแปลงของการปรับสมดุล: โรเตอร์ที่ปรับสมดุลที่ความเร็วต่ำ (เช่น บนเครื่องปรับสมดุลในโรงงาน) จะยังคงสมดุลที่ความเร็วในการทำงานเมื่อใช้งานจริง สิ่งนี้ทำให้สามารถทำการปรับสมดุลที่ความเร็วที่ต่ำกว่าความเร็วในการทำงานได้อย่างมาก ซึ่งช่วยให้กระบวนการง่ายขึ้นและลดต้นทุน.

หากโรเตอร์ทำงานในบริเวณซูเปอร์คริติคอล (ที่ความเร็วสูงกว่าความเร็ววิกฤตการโค้งงอครั้งแรก) หรือใกล้กับจุดเรโซแนนซ์ จะเกิดการโก่งตัวอย่างมาก ในกรณีนี้ การกระจายมวลที่มีผลจะขึ้นอยู่กับความเร็ว และการปรับสมดุลที่ทำที่ความเร็วหนึ่งอาจไม่มีประสิทธิภาพหรืออาจเป็นอันตรายที่ความเร็วอื่น โรเตอร์ประเภทนี้เรียกว่าเป็นแบบยืดหยุ่น และข้อกำหนดสำหรับโรเตอร์ประเภทนี้ได้ระบุไว้ในมาตรฐานอื่น — ISO 11342 ISO 1940-1 ได้ตั้งใจยกเว้นโรเตอร์แบบยืดหยุ่นและมุ่งเน้นเฉพาะโรเตอร์แบบแข็งเท่านั้น.

ข้อยกเว้นและข้อจำกัด

มาตรฐานยังระบุอย่างชัดเจนว่าอะไรอยู่ภายนอกขอบเขตของมัน:

โรเตอร์ที่มีรูปทรงเปลี่ยนแปลงได้ (เช่น เพลาข้อเหวี่ยง ใบพัดเฮลิคอปเตอร์).
ปรากฏการณ์การสั่นพ้องในระบบโรเตอร์–ตัวรองรับ–ฐานราก หากไม่ส่งผลกระทบต่อการจัดประเภทของโรเตอร์ว่าเป็นแบบแข็ง.
แรงอากาศพลศาสตร์และแรงไฮโดรไดนามิกที่สามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนซึ่งไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการกระจายมวล.

ดังนั้น ISO 1940-1 จึงมุ่งเน้นไปที่แรงเฉื่อยที่เกิดจากความไม่สอดคล้องกันระหว่างแกนมวลกับแกนหมุน.

บทที่ 2 เอกสารอ้างอิงเชิงบรรทัดฐาน

เพื่อให้การตีความข้อกำหนดมีความชัดเจนไม่คลุมเครือ ISO 1940-1 อ้างอิงถึงมาตรฐานที่เกี่ยวข้องหลายฉบับ เอกสารที่สำคัญที่สุดคือ ISO 1925 “การสั่นสะเทือนเชิงกล — การปรับสมดุล — คำศัพท์” เอกสารนี้มีบทบาทเสมือนพจนานุกรมที่นิยามความหมายของคำศัพท์ทางเทคนิคให้ชัดเจน หากปราศจากความเข้าใจร่วมกันในคำศัพท์ เช่น “แกนเฉื่อยหลัก” หรือ “ความไม่สมดุลของแรงบิด” การสื่อสารที่มีประสิทธิภาพระหว่างผู้ซื้ออุปกรณ์กับผู้ให้บริการปรับสมดุลจะเป็นไปไม่ได้.

เอกสารอ้างอิงที่สำคัญอีกฉบับหนึ่งคือ ISO 21940-2 (เดิมคือ ISO 1940-2) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความผิดพลาดของเครื่องชั่ง โดยทำการวิเคราะห์ความผิดพลาดทางวิธีการและเครื่องมือที่เกิดขึ้นระหว่างการวัดความไม่สมดุล และแสดงวิธีการคำนวณความผิดพลาดเหล่านี้เมื่อตรวจสอบว่าค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด.

บทที่ 3. ข้อกำหนดและคำนิยาม

การเข้าใจคำศัพท์เป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งของมาตรฐาน บทนี้ให้คำนิยามทางกายภาพอย่างเคร่งครัดซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับตรรกะการคำนวณในภายหลัง.

3.1 การบาลานซ์

การปรับสมดุลคือกระบวนการปรับปรุงการกระจายมวลของโรเตอร์เพื่อให้หมุนในตลับลูกปืนโดยไม่สร้างแรงเหวี่ยงที่ไม่สมดุลซึ่งเกินขีดจำกัดที่อนุญาต เป็นขั้นตอนที่ทำซ้ำหลายครั้งซึ่งรวมถึงการวัดสถานะเริ่มต้น การคำนวณการแก้ไข และการตรวจสอบผลลัพธ์.

3.2 ความไม่สมดุล

ความไม่สมดุลคือสถานะทางกายภาพของโรเตอร์ที่แกนความเฉื่อยหลักของมันไม่ตรงกับแกนการหมุน ซึ่งนำไปสู่แรงเหวี่ยงและโมเมนต์ที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในตัวรองรับ ในรูปแบบเวกเตอร์ ความไม่สมดุล U ถูกกำหนดเป็นผลคูณของมวลที่ไม่สมดุล m และระยะทางรัศมี r จากแกนการหมุน (ความเยื้องศูนย์):

U = m · r

หน่วย SI คือ กิโลกรัม-เมตร (กก·ม) แต่ในการชั่งน้ำหนักแบบสมดุล หน่วยที่สะดวกกว่าคือ กรัม-มิลลิเมตร (ก·มม).

3.3 ความไม่สมดุลเฉพาะ

ความไม่สมดุลเฉพาะเป็นแนวคิดที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเปรียบเทียบคุณภาพความสมดุลของโรเตอร์ที่มีมวลต่างกัน มันถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของเวกเตอร์ความไม่สมดุลหลัก U ต่อมวลรวมของโรเตอร์ M:

e = U / M

ปริมาณนี้มีมิติเป็นความยาว (โดยทั่วไปแสดงเป็นไมโครเมตร, µm, หรือ g·mm/kg) และทางกายภาพแสดงถึงความเยื้องศูนย์กลางของจุดศูนย์ถ่วงของโรเตอร์เมื่อเทียบกับแกนหมุน ความไม่สมดุลเฉพาะเป็นพื้นฐานในการจัดประเภทโรเตอร์เป็นเกรดคุณภาพการสมดุล.

3.4 ประเภทของความไม่สมดุล

มาตรฐานนี้แยกแยะประเภทของความไม่สมดุลหลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทต้องการกลยุทธ์การแก้ไขเฉพาะตัว:

ความไม่สมดุลแบบคงที่. แกนเฉื่อยหลักขนานกับแกนหมุนแต่เลื่อนออกจากแกนนั้น สามารถแก้ไขได้โดยใช้ตุ้มน้ำหนักเพียงหนึ่งอันในระนาบเดียว (ผ่านจุดศูนย์กลางมวล) พบได้ทั่วไปในโรเตอร์ที่มีลักษณะแคบและเป็นแผ่น เช่น ใบพัด.
คู่รักไม่สมดุล. แกนเฉื่อยหลักผ่านจุดศูนย์กลางมวลแต่เอียงทำมุมกับแกนหมุน ผลลัพธ์ของเวกเตอร์ความไม่สมดุลเป็นศูนย์ แต่มีแรงคู่ (แรงสองแรงที่อยู่ในแนวเดียวกันแต่มีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามกัน) ที่พยายาม “เอียง” โรเตอร์ สามารถกำจัดแรงคู่นี้ได้ด้วยการวางน้ำหนักสองจุดในระนาบที่ต่างกันซึ่งสร้างแรงคู่ที่ชดเชยกัน.
ความไม่สมดุลแบบไดนามิก. กรณีทั่วไปที่สุด ซึ่งแสดงถึงการรวมกันของความไม่สมดุลแบบคงที่และแบบคู่ แกนความเฉื่อยหลักไม่ขนานหรือตัดกับแกนการหมุน การแก้ไขจำเป็นต้องมีการปรับสมดุลในอย่างน้อยสองระนาบ.

บทที่ 4. แง่มุมที่เกี่ยวข้องกับการสมดุล

บทนี้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการแทนค่าความไม่สมดุลในรูปแบบเรขาคณิตและเวกเตอร์ พร้อมทั้งกำหนดกฎเกณฑ์สำหรับการเลือกระนาบวัดและระนาบแก้ไข.

4.1 การแทนค่าด้วยเวกเตอร์

ความไม่สมดุลของโรเตอร์แข็งสามารถลดทอนทางคณิตศาสตร์ให้เหลือเพียงสองเวกเตอร์ที่อยู่ในระนาบสองระนาบซึ่งเลือกได้อย่างอิสระและตั้งฉากกับแกนหมุนได้ นี่เป็นเหตุผลทางทฤษฎีสำหรับการปรับสมดุลแบบสองระนาบ เครื่องมือ Balanset-1A ใช้แนวทางนี้โดยตรง โดยแก้ระบบสมการเวกเตอร์เพื่อคำนวณน้ำหนักการแก้ไขในระนาบที่ 1 และ 2.

4.2 ระนาบอ้างอิงและระนาบแก้ไข

มาตรฐานนี้ได้แยกแยะความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระนาบที่มีการระบุค่าความคลาดเคลื่อนไว้กับระนาบที่มีการแก้ไขค่าความคลาดเคลื่อน.

ระนาบความทนทาน. โดยปกติแล้วจะเป็นระนาบของแบริ่ง (A และ B) ซึ่งการสั่นสะเทือนและโหลดแบบไดนามิกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือของเครื่องจักร ระดับความไม่สมดุลที่อนุญาต U_ต่อ โดยปกติแล้วจะถูกระบุไว้โดยสัมพันธ์กับระนาบเหล่านี้.

ระนาบการแก้ไข. ตำแหน่งเหล่านี้คือตำแหน่งที่สามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพบนโรเตอร์ ซึ่งสามารถเพิ่มหรือนำวัสดุออกได้ (โดยการเจาะ ติดน้ำหนัก ฯลฯ) ตำแหน่งเหล่านี้อาจไม่ตรงกับระนาบของแบริ่ง.

หน้าที่ของวิศวกร (หรือซอฟต์แวร์ปรับสมดุล) คือการแปลงความไม่สมดุลที่อนุญาตได้จากระนาบแบริ่งให้เป็นค่าความคลาดเคลื่อนที่เทียบเท่ากันในระนาบการแก้ไข โดยคำนึงถึงรูปทรงเรขาคณิตของโรเตอร์ด้วย ข้อผิดพลาดในขั้นตอนนี้อาจส่งผลให้โรเตอร์มีความสมดุลในระนาบการแก้ไขตามข้อกำหนด แต่กลับสร้างแรงกระทำที่ไม่สามารถยอมรับได้ต่อแบริ่ง.

4.3 โรเตอร์ที่ต้องการระนาบแก้ไขหนึ่งหรือสองระนาบ

มาตรฐานนี้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับจำนวนระนาบที่ต้องการสำหรับการปรับสมดุล:

เครื่องบินหนึ่งลำ. เพียงพอสำหรับโรเตอร์สั้นที่มีความยาวเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมาก (L/D < 0.5) และมีค่าการเยื้องศูนย์ตามแนวแกนน้อยมาก ในกรณีนี้สามารถละเลยความไม่สมดุลของแรงบิดได้ ตัวอย่าง: รอก, เฟืองแคบ, ใบพัด.
เครื่องบินสองลำ. จำเป็นสำหรับโรเตอร์ที่ยาวซึ่งความไม่สมดุลของแรงบิดอาจมีความสำคัญ ตัวอย่าง: อาร์เมเจอร์ของมอเตอร์, ลูกกลิ้งของเครื่องทำกระดาษ, เพลาคาร์ดัน.

บทที่ 5. การพิจารณาความคล้ายคลึง

บทที่ 5 อธิบายตรรกะทางกายภาพเบื้องหลังเกรดคุณภาพ G balance ทำไมจึงต้องมีขีดจำกัดการไม่สมดุลที่แตกต่างกันสำหรับกังหันและล้อรถยนต์? คำตอบอยู่ที่การวิเคราะห์ความเค้นและแรงกระทำ.

กฎความคล้ายคลึงมวล

สำหรับโรเตอร์ที่มีความคล้ายคลึงทางเรขาคณิตซึ่งทำงานภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกัน ค่าความไม่สมดุลคงเหลือที่อนุญาต U_ต่อ เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลโรเตอร์ M:

คุณ_ต่อ ∝ M

ซึ่งหมายความว่าความไม่สมดุลเฉพาะคือ_ต่อ = U_ต่อ / M ควรมีค่าเท่ากันสำหรับโรเตอร์ประเภทนี้ ซึ่งช่วยให้สามารถนำข้อกำหนดที่เป็นเอกภาพไปใช้กับเครื่องจักรที่มีขนาดแตกต่างกันได้.

กฎของความคล้ายคลึงความเร็ว

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง F ที่เกิดจากไม่สมดุลถูกกำหนดไว้ว่า:

F = M · e · Ω²

ที่ซึ่ง Ω คือความเร็วเชิงมุม.

เพื่อให้ได้อายุการใช้งานของแบริ่งและระดับความเค้นทางกลที่ใกล้เคียงกันในโรเตอร์ที่ทำงานด้วยความเร็วต่างกัน แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดที่อนุญาต หากเราต้องการให้ความรับน้ำหนักเฉพาะคงที่ เมื่อ Ω เพิ่มขึ้น ค่าความเยื้องศูนย์ที่อนุญาต e_ต่อ ต้องลดลง.

การศึกษาทางทฤษฎีและเชิงประจักษ์ได้นำไปสู่ความสัมพันธ์:

อี_ต่อ · Ω = const

ผลคูณของความไม่สมดุลเฉพาะและอัตราเร็วเชิงมุมมีหน่วยเป็นความเร็วเชิงเส้น (มม./วินาที) ซึ่งแสดงถึงลักษณะความเร็วเชิงเส้นของจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ที่เคลื่อนที่รอบแกนหมุน ค่าดังกล่าวนี้ได้กลายเป็นพื้นฐานในการกำหนดเกรดคุณภาพสมดุล G.

บทที่ 6. ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนของเครื่องชั่ง

นี่คือบทที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติมากที่สุด โดยอธิบายวิธีการในการกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของสมดุลเชิงปริมาณ มาตรฐานนี้แนะนำวิธีการห้าวิธี แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดคือวิธีที่ใช้ระบบเกรดคุณภาพ G เป็นพื้นฐาน.

6.1 G Balance คุณภาพเกรด

ISO 1940-1 แนะนำมาตราส่วนลอการิทึมของเกรดคุณภาพของสมดุล ซึ่งกำหนดด้วยตัวอักษร G และตัวเลข ตัวเลขแสดงถึงความเร็วสูงสุดที่อนุญาตของจุดศูนย์ถ่วงของโรเตอร์ในหน่วยมิลลิเมตรต่อวินาที (mm/s) ระดับขั้นระหว่างเกรดที่อยู่ติดกันเป็นปัจจัย 2.5.

ตารางต่อไปนี้ให้ภาพรวมโดยละเอียดของเกรด G พร้อมประเภทโรเตอร์ทั่วไป ตารางนี้เป็นเครื่องมือหลักสำหรับการเลือกข้อกำหนดการสมดุลในการใช้งานจริง.

ตารางที่ 1. ระดับคุณภาพของเครื่องสมดุล ISO 1940-1 (รายละเอียด)

เกรด G	อี_ต่อ · Ω (มม./วินาที)	ประเภทของโรเตอร์ทั่วไป	ความคิดเห็นจากผู้เชี่ยวชาญ
G 4000	4000	เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลความเร็วต่ำบนฐานรากแข็ง.	อุปกรณ์ที่มีข้อกำหนดหลวมมากซึ่งการสั่นสะเทือนจะถูกดูดซับโดยฐานรากขนาดใหญ่.
G 1600	1600	เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สองจังหวะขนาดใหญ่.
G 630	630	เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สี่จังหวะขนาดใหญ่; เครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลบนฐานรองยืดหยุ่น.
G 250	250	เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วสูง.
G 100	100	เครื่องยนต์รถยนต์ รถบรรทุก และหัวรถจักรครบชุด.	เกรดทั่วไปสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน.
G 40	40	ล้อและขอบล้อรถยนต์, เพลาขับ, เพลาคาร์ดัน.	ล้อรถถูกปรับสมดุลอย่างค่อนข้างหยาบเนื่องจากยางล้อเองก่อให้เกิดความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญ.
G 16	16	เพลาคาร์ดัน (ข้อกำหนดพิเศษ); เครื่องจักรกลการเกษตร; ชิ้นส่วนเครื่องบด.	เครื่องจักรที่ทำงานภายใต้สภาวะหนักหน่วงแต่ต้องการความน่าเชื่อถือ.
G 6.3	6.3	มาตรฐานอุตสาหกรรมทั่วไป: พัดลม, ปั๊ม, ล้อช่วยแรง, มอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป, เครื่องมือกล, รีดกระดาษ.	เกรดที่พบมากที่สุด หากไม่มีข้อกำหนดพิเศษ G 6.3 มักจะถูกใช้.
G 2.5	2.5	ความแม่นยำสูง: กังหันก๊าซและไอน้ำ, กังหันกังหันไฟฟ้า, เครื่องอัด, มอเตอร์ไฟฟ้า (>80 มม. ความสูงศูนย์กลาง, >950 รอบต่อนาที).	จำเป็นสำหรับเครื่องจักรความเร็วสูงเพื่อป้องกันการเสียหายของแบริ่งก่อนเวลาอันควร.
G 1	1	อุปกรณ์ความแม่นยำสูง: ระบบขับเคลื่อนแกนหมุนสำหรับเจียร, เครื่องบันทึกเทป, มอเตอร์ขนาดเล็กความเร็วสูง.	ต้องการเครื่องจักรและสภาพแวดล้อมที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษ (ความสะอาด การสั่นสะเทือนจากภายนอกต่ำ).
G 0.4	0.4	อุปกรณ์ความแม่นยำสูงพิเศษ: ไจโรสโคป, แกนหมุนความแม่นยำสูง, ไดรฟ์ดิสก์ออปติคอล.	ใกล้ขีดจำกัดของการปรับสมดุลแบบทั่วไป; มักต้องปรับสมดุลในตลับลูกปืนของเครื่องจักรเอง.

6.2 วิธีการคำนวณ U_ต่อ

ค่าความไม่สมดุลคงเหลือที่อนุญาต U_ต่อ (ในหน่วยก·มม.) คำนวณจากเกรด G โดยใช้สูตร:

คุณ_ต่อ = (9549 · G · M) / n

where:

G คือเกรดคุณภาพความสมดุล (มม./วินาที) เช่น 6.3,
M คือ มวลของโรเตอร์ (กก.),
n คือ ความเร็วสูงสุดในการทำงาน (รอบต่อนาที),
9549 เป็นปัจจัยการแปลงหน่วย (ได้มาจาก 1000 · 60 / 2π).

ตัวอย่าง. พิจารณาโรเตอร์พัดลมที่มีมวล M = 200 กิโลกรัม ทำงานที่ความเร็วรอบ n = 1500 รอบต่อนาที โดยมีเกรดที่กำหนด G 6.3.

คุณ_ต่อ ≈ (9549 · 6.3 · 200) / 1500 ≈ 8021 กรัม·มิลลิเมตร

นี่คือค่าความไม่สมดุลคงเหลือสูงสุดที่อนุญาตสำหรับโรเตอร์ทั้งหมด จากนั้นต้องจัดสรรค่าดังกล่าวไปยังแต่ละระนาบ.

6.3 วิธีกราฟิก

มาตรฐานนี้รวมถึงแผนภาพลอการิทึม (รูปที่ 2 ใน ISO 1940-1) ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการหมุนกับความไม่สมดุลเฉพาะที่อนุญาตได้สำหรับแต่ละเกรด G โดยใช้แผนภาพนี้ วิศวกรสามารถประมาณค่าข้อกำหนดได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องคำนวณ เพียงแค่หาจุดตัดระหว่างความเร็วของโรเตอร์กับเส้นเกรด G ที่ต้องการ.

บทที่ 7 การจัดสรรความไม่สมดุลคงเหลือที่อนุญาตไปยังระนาบการแก้ไข

ยู_ต่อ คำนวณในบทที่ 6 ใช้กับจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การปรับสมดุลจะดำเนินการในสองระนาบ (โดยทั่วไปใกล้กับตลับลูกปืน) บทที่ 7 กำหนดวิธีการแบ่งค่าความคลาดเคลื่อนโดยรวมนี้ระหว่างระนาบการแก้ไข ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญอย่างยิ่งที่มักเกิดข้อผิดพลาด.

7.1 ใบพัดสมมาตร

สำหรับกรณีง่ายที่สุดของโรเตอร์สมมาตร (จุดศูนย์กลางมวลอยู่ตรงกลางระหว่างแบริ่งและระนาบแก้ไขที่สมมาตรกัน) ค่าความคลาดเคลื่อนจะถูกแบ่งเท่า ๆ กัน:

คุณ_ต่อ,L = U_ต่อ / 2
คุณ_ต่อ,R = U_ต่อ / 2

7.2 ใบพัดแบบไม่สมมาตร (ใบพัดระหว่างตลับลูกปืน)

หากจุดศูนย์กลางมวลถูกเลื่อนไปทางตลับลูกปืนด้านใดด้านหนึ่ง ค่าความเผื่อจะถูกจัดสรรตามสัดส่วนของแรงปฏิกิริยาสถิตที่ตลับลูกปืน (เป็นผกผันกับระยะทาง).

ให้ L เป็นระยะห่างระหว่างระนาบความคลาดเคลื่อน (แบริ่ง), a เป็นระยะห่างจากจุดศูนย์กลางมวลไปยังแบริ่งด้านซ้าย, b ไปยังแบริ่งด้านขวา.

คุณ_{ต่อ,ซ้าย} = U_ต่อ · (b / L)
คุณ_{ต่อ,ใช่} = U_ต่อ · (a / L)

ดังนั้น แบริ่งที่รับน้ำหนักสถิตมากกว่าจะได้รับส่วนแบ่งของค่าความทนทานต่อความไม่สมดุลมากกว่า.

7.3 โรเตอร์ที่ยื่นออกมาและแคบ

นี่คือกรณีที่มีความซับซ้อนมากที่สุดที่พิจารณาในมาตรฐาน สำหรับโรเตอร์ที่มีมวลยื่นออกมาอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น ใบพัดปั๊มบนเพลาที่ยาว) หรือเมื่อระนาบการแก้ไขอยู่ใกล้กันมาก (b < L/3) การจัดสรรแบบง่ายไม่เพียงพออีกต่อไป.

มวลที่ไม่สมดุลบนส่วนที่ยื่นออกมาจะสร้างแรงบิดที่ทำให้เกิดแรงกดทั้งที่จุดรองรับใกล้และไกล มาตรฐานได้แนะนำปัจจัยการแก้ไขที่เพิ่มความเข้มงวดของค่าความคลาดเคลื่อน.

สำหรับโรเตอร์ที่แขวนยื่น ค่าความเผื่อควรถูกคำนวณใหม่ผ่านปฏิกิริยาของตลับลูกปืนที่เทียบเท่ากัน ซึ่งมักจะนำไปสู่ค่าความไม่สมดุลที่อนุญาตในระนาบที่แขวนยื่นต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับโรเตอร์ที่ติดตั้งระหว่างตลับลูกปืนที่มีมวลเท่ากัน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดแรงกระทำเกินในตลับลูกปืน.

ตารางที่ 2. การวิเคราะห์เปรียบเทียบวิธีการจัดสรรความทนทาน

ประเภทโรเตอร์	วิธีการจัดสรร	Features
สมมาตร	50% / 50%	เรียบง่าย แต่หายากในรูปแบบบริสุทธิ์.
อสมมาตร	สัดส่วนกับระยะทาง	บัญชีสำหรับการเลื่อนจุดศูนย์กลางมวล วิธีหลักสำหรับเพลาที่มีตลับลูกปืนระหว่างกัน.
ยื่นออกมา	การจัดสรรใหม่ตามช่วงเวลา	ต้องแก้สมการสถิตภาพ ความคลาดเคลื่อนมักถูกลดลงอย่างมากเพื่อปกป้องตลับลูกปืนที่อยู่ไกล.
แคบ (b ≪ L)	แยกขีดจำกัดสถิตและขีดจำกัดการเชื่อมต่อ	แนะนำให้ระบุความไม่สมดุลคงที่และความไม่สมดุลของแรงบิดแยกกัน เนื่องจากผลกระทบต่อการสั่นสะเทือนแตกต่างกัน.

บทที่ 8. ข้อผิดพลาดในการสมดุล

บทนี้ย้ายจากทฤษฎีไปสู่ความเป็นจริง แม้ว่าการคำนวณความทนทานจะสมบูรณ์แบบก็ตาม ความไม่สมดุลที่เหลืออยู่จริงอาจเกินกว่าค่าที่คำนวณไว้ได้เนื่องจากข้อผิดพลาดในกระบวนการ ISO 1940-1 ได้จำแนกข้อผิดพลาดเหล่านี้เป็น:

ข้อผิดพลาดเชิงระบบ: ความไม่แม่นยำในการสอบเทียบเครื่องจักร, อุปกรณ์ยึดที่เอียง (แกน, หน้าแปลน), ผลกระทบจากร่องสลัก (ดู ISO 8821).
ข้อผิดพลาดแบบสุ่ม: สัญญาณรบกวนจากเครื่องมือ, การเคลื่อนไหวของตัวรองรับ, ความแปรปรวนในการติดตั้งและการวางตำแหน่งของโรเตอร์ระหว่างการติดตั้งใหม่.

มาตรฐานกำหนดให้ข้อผิดพลาดในการวัดทั้งหมดต้องไม่เกินเศษส่วนหนึ่งของค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ (โดยทั่วไปคือ 10–15%) หากข้อผิดพลาดมีขนาดใหญ่ ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ที่ใช้ในการปรับสมดุลจะต้องถูกทำให้แคบลงเพื่อให้แน่ใจว่าค่าความไม่สมดุลที่เหลืออยู่จริง รวมถึงข้อผิดพลาด ยังคงเป็นไปตามขีดจำกัดที่กำหนดไว้.

บทที่ 9 และ 10 การประกอบและการตรวจสอบ

บทที่ 9 เตือนว่าการปรับสมดุลของส่วนประกอบแต่ละชิ้นไม่ได้รับประกันว่าชุดประกอบจะสมดุล ความผิดพลาดในการประกอบ การวิ่งศูนย์กลางในแนวรัศมี และความเยื้องศูนย์ของข้อต่อสามารถทำให้การปรับสมดุลของส่วนประกอบที่ระมัดระวังเป็นโมฆะได้ แนะนำให้ทำการปรับสมดุลขั้นสุดท้ายของโรเตอร์ที่ประกอบเสร็จสมบูรณ์แล้ว.

บทที่ 10 อธิบายขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้อง สำหรับการยืนยันคุณภาพความสมดุลที่มีผลทางกฎหมาย การพิมพ์ใบเสร็จจากเครื่องสมดุลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ ต้องมีการตรวจสอบที่ตัดข้อผิดพลาดของเครื่องจักรออกด้วย เช่น การทดสอบดัชนี (การหมุนโรเตอร์สัมพันธ์กับจุดรองรับ) หรือการใช้ตุ้มน้ำหนักทดสอบ เครื่องมือ Balanset-1A สามารถใช้ในการตรวจสอบดังกล่าวในภาคสนาม โดยวัดการสั่นสะเทือนคงเหลือและเปรียบเทียบกับขีดจำกัด ISO ที่คำนวณไว้.

การผสานรวม Balanset-1A เข้ากับระบบนิเวศ ISO 1940-1

เครื่องมือแบบพกพา Balanset-1A (ผลิตโดย Vibromera) เป็นโซลูชันที่ทันสมัยซึ่งช่วยให้สามารถนำไปใช้ในภาคสนามตามข้อกำหนดของ ISO 1940-1 ได้ โดยมักไม่ต้องถอดชิ้นส่วนอุปกรณ์ (การปรับสมดุลในตำแหน่งติดตั้ง).

1. การทำให้การคำนวณตามมาตรฐาน ISO 1940-1 เป็นระบบอัตโนมัติ

หนึ่งในอุปสรรคหลักในการนำมาตรฐานไปใช้คือความซับซ้อนของการคำนวณในบทที่ 6 และ 7 วิศวกรมักข้ามการคำนวณที่เข้มงวดและพึ่งพาความรู้สึกมากกว่า Balanset-1A แก้ไขปัญหานี้ด้วยเครื่องคำนวณค่าความเผื่อ ISO 1940 ที่ติดตั้งมาในตัว.

เวิร์กโฟลว์: ผู้ใช้ป้อนมวลโรเตอร์ ความเร็วในการทำงาน และเลือกเกรด G จากรายการ.

ผลลัพธ์: ซอฟต์แวร์คำนวณทันที U_ต่อ และที่สำคัญที่สุดคือ สามารถกระจายมันโดยอัตโนมัติระหว่างระนาบการแก้ไข (ระนาบที่ 1 และระนาบที่ 2) โดยคำนึงถึงรูปทรงเรขาคณิตของโรเตอร์ (รัศมี ระยะห่าง) ซึ่งช่วยขจัดข้อผิดพลาดของมนุษย์ในการจัดการกับโรเตอร์ที่ไม่สมมาตรและโรเตอร์ที่ยื่นออกมา.

2. การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านมาตรวิทยา

ตามข้อมูลจำเพาะของมัน Balanset-1A ให้ความแม่นยำในการวัดความเร็วการสั่นสะเทือนที่ ±5% และความแม่นยำของเฟสที่ ±1° สำหรับเกรด G16 ถึง G2.5 (พัดลม, ปั๊ม, มอเตอร์มาตรฐาน) นี่เพียงพอสำหรับการปรับสมดุลอย่างมั่นใจ.

สำหรับเกรด G1 (การขับเคลื่อนที่ต้องการความแม่นยำสูง) เครื่องมือนี้ก็สามารถนำไปใช้ได้เช่นกัน แต่จำเป็นต้องมีการเตรียมตัวอย่างรอบคอบ (ลดการสั่นสะเทือนจากภายนอกให้มากที่สุด, ติดตั้งให้แน่นหนา, เป็นต้น).

เครื่องวัดความเร็วรอบด้วยเลเซอร์ให้การซิงโครไนซ์เฟสที่แม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการแยกส่วนประกอบที่ไม่สมดุลในกระบวนการปรับสมดุลสองระนาบ ตามที่อธิบายไว้ในบทที่ 4 ของมาตรฐาน.

3. การปรับสมดุลระหว่างกระบวนการและการรายงาน

อัลกอริทึมของเครื่องมือ (วิธีน้ำหนักการทดลอง / ค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล) สอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับฟิสิกส์ของโรเตอร์แข็งที่อธิบายไว้ใน ISO 1940-1.

ลำดับทั่วไป: วัดการสั่นสะเทือนเริ่มต้น → ติดตั้งน้ำหนักทดลอง → วัด → คำนวณมวลและมุมที่ต้องปรับแก้.

การตรวจสอบ (บทที่ 10): หลังจากติดตั้งน้ำหนักแก้ไขแล้ว เครื่องมือจะทำการวัดควบคุม ซอฟต์แวร์จะเปรียบเทียบค่าความไม่สมดุลคงเหลือที่ได้กับค่าความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐาน ISO หากเงื่อนไข U_res ≤ ยู_ต่อ พอใจแล้ว หน้าจอจะแสดงการยืนยัน.

รายงาน: ฟังก์ชัน F6 “รายงาน” จะสร้างรายงานโดยละเอียดซึ่งรวมถึงข้อมูลเริ่มต้น, เวกเตอร์ความไม่สมดุล, น้ำหนักการแก้ไข, และข้อสรุปเกี่ยวกับเกรด G ที่ได้รับ (ตัวอย่างเช่น “คุณภาพความสมดุลเกรด G 6.3 ที่ได้รับ”) ซึ่งจะทำให้เครื่องมือนี้เปลี่ยนจากเครื่องมือบำรุงรักษาเป็นเครื่องมือควบคุมคุณภาพที่เหมาะสมสำหรับการส่งมอบอย่างเป็นทางการให้กับลูกค้า.

ตารางที่ 3. สรุป: การดำเนินการตามข้อกำหนด ISO 1940-1 ใน Balanset-1A

ข้อกำหนด ISO 1940-1	การนำไปใช้ใน Balanset-1A	ประโยชน์ในทางปฏิบัติ
การกำหนดความทนทาน (บทที่ 6)	เครื่องคิดเลขระดับ G ในตัว	การคำนวณทันทีโดยไม่ต้องใช้สูตรหรือแผนภูมิด้วยตนเอง.
การจัดสรรความอดทน (บทที่ 7)	การจัดสรรโดยอัตโนมัติตามรูปทรงเรขาคณิต	อธิบายความไม่สมมาตรและรูปทรงที่ยื่นออกมา.
การแยกเวกเตอร์ (บทที่ 4)	แผนภาพเวกเตอร์และแผนภาพขั้ว	แสดงภาพความไม่สมดุล; ช่วยให้การจัดวางน้ำหนักการแก้ไขเป็นไปอย่างง่ายดาย.
การตรวจสอบความไม่สมดุลคงเหลือ (บทที่ 10)	การเปรียบเทียบแบบเรียลไทม์ของ U_res เทียบกับ U_ต่อ	การประเมินผลแบบ “ผ่าน/ไม่ผ่าน”.
เอกสารประกอบ	การสร้างรายงานอัตโนมัติ	โปรโตคอลสำเร็จรูปสำหรับการจัดทำเอกสารอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับคุณภาพของความสมดุล.

Conclusion

ISO 1940-1 เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการรับรองคุณภาพของอุปกรณ์หมุน หลักการทางกายภาพที่มั่นคง (กฎความคล้ายคลึง การวิเคราะห์เวกเตอร์) ช่วยให้สามารถนำเกณฑ์มาตรฐานเดียวกันไปใช้กับเครื่องจักรที่แตกต่างกันอย่างมากได้ ในขณะเดียวกัน ความซับซ้อนของข้อกำหนด โดยเฉพาะการจัดสรรค่าความเผื่อ ได้จำกัดการนำไปใช้อย่างแม่นยำในสภาพการใช้งานจริงมาเป็นเวลานาน.

การเกิดขึ้นของเครื่องมือเช่น Balanset-1A ช่วยลดช่องว่างระหว่างทฤษฎี ISO กับการปฏิบัติการบำรุงรักษา ด้วยการฝังตรรกะของมาตรฐานไว้ในอินเตอร์เฟซที่ใช้งานง่าย เครื่องมือนี้ช่วยให้บุคลากรด้านการบำรุงรักษาสามารถทำการบาลานซ์ได้ในระดับคุณภาพระดับโลก ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และลดอัตราการเสียหาย ด้วยเครื่องมือเช่นนี้ การบาลานซ์กลายเป็นกระบวนการที่แม่นยำ ทำซ้ำได้ และมีเอกสารบันทึกอย่างครบถ้วน แทนที่จะเป็น “ศิลปะ” ที่ถูกปฏิบัติโดยผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คน.

มาตรฐาน ISO อย่างเป็นทางการ

สำหรับมาตรฐานอย่างเป็นทางการฉบับสมบูรณ์ โปรดไปที่: ISO 1940-1 บน ISO Store

บันทึก: ข้อมูลข้างต้นเป็นเพียงภาพรวมของมาตรฐาน หากต้องการเอกสารอย่างเป็นทางการฉบับสมบูรณ์พร้อมข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค ตารางโดยละเอียด สูตร และภาคผนวก จำเป็นต้องซื้อฉบับเต็มจาก ISO.

← กลับสู่ดัชนีหลัก