ISO 1940-1: Механічна вібрація – Вимоги до якості балансування роторів у постійному (жорсткому) стані

Короткий зміст

ISO 1940-1 є одним із найважливіших і часто згадуваних стандартів у галузі балансування роторів. Він пропонує систематичний метод класифікації роторів за типом, визначення відповідного рівня якості балансування та розрахунку конкретного допуску балансування. Основою стандарту є концепція Оцінки якості балансу (G-оцінки), що дозволяє виробникам та обслуговуючому персоналу визначати та перевіряти точність балансування стандартизованим способом. Цей стандарт застосовується саме до жорсткі ротори—ті, що не згинаються та не вигинаються зі своєю робочою швидкістю.

Примітка: Цей стандарт був офіційно замінений на ISO 21940-11, але його принципи та система G-Grade залишаються фундаментальною основою для балансування жорстких роторів у всьому світі.

Зміст (концептуальна структура)

Стандарт структурований таким чином, щоб допомогти користувачеві визначити допустимий залишковий дисбаланс:

1. 1. Сфера застосування та сфера застосування:

   Цей початковий розділ визначає межі та мету стандарту. У ньому чітко зазначено, що його правила та рекомендації застосовуються до ротори, що поводяться жорстко у всьому діапазоні робочих швидкостей. Це фундаментальне припущення всього стандарту; це означає, що ротор не зазнає значного вигину або деформації через сили дисбалансу. Сфера застосування широка і призначена для охоплення широкого спектру обертових машин у всіх галузях промисловості. Однак, він також уточнює, що це стандарт загального призначення, і для певних типів машин (наприклад, аерокосмічних газових турбін) перевагу можуть мати інші, більш суворі стандарти. Він ставить за мету: забезпечити систематичний метод визначення допусків балансу, які є важливими для контролю якості у виробництві та ремонті.

2. 2. Оцінки якості балансу (G-оцінки):

   Цей розділ є серцем стандарту. Він вводить концепцію Оцінки якості балансу (G-оцінки) як спосіб класифікації вимог до балансу для різних типів машин. G-клас визначається як добуток питомого дисбалансу (ексцентриситету, е) та максимальна кутова швидкість експлуатації (Ω), де G = e × ΩЦе значення представляє постійну швидкість вібрації, що забезпечує стандартизований показник якості. Стандарт надає вичерпну таблицю, яка містить перелік широкого спектру типів роторів (наприклад, електродвигунів, робочих коліс насосів, вентиляторів, газових турбін, колінчастих валів) та призначає рекомендований клас G для кожного з них. Ці класи базуються на десятиліттях емпіричних даних та практичного досвіду. Наприклад, для стандартного промислового двигуна може бути рекомендований клас G6.3, тоді як для прецизійного шліфувального шпинделя знадобиться набагато суворіший клас G1.0 або G0.4. Нижчий клас G завжди означає жорсткіший, точніший допуск балансу, що означає менший допустимий залишковий дисбаланс.

3. 3. Розрахунок допустимого залишкового дисбалансу:

   Цей розділ забезпечує необхідний математичний міст від теоретичного класу G до практичного, вимірюваного допуску. У ньому детально описано формулу для розрахунку допустимого питомого дисбалансу (е_за), що є допустимим зміщенням центру ваги відносно осі обертання. Формула виводиться безпосередньо з визначення G-класу:

   е_за = Г / Ом

   Для практичного використання із поширеними інженерними одиницями стандарт надає формулу:

   е_за [г·мм/кг] = (G [мм/с] × 9549) / n [об/хв]

   Після досягнення допустимого питомого дисбалансу (е_за), його множать на масу ротора (M) щоб знайти загальний допустимий залишковий дисбаланс (У_за) для всього ротора: У_за = е_за × МЦе кінцеве значення, виражене в одиницях вимірювання, таких як грам-міліметри (г·мм), є метою, якої повинен досягти оператор балансувального верстата. Ротор вважається збалансованим, коли його виміряний залишковий дисбаланс нижче цього розрахункового значення.

4. 4. Розподіл залишкового дисбалансу по площинах корекції:

   У цьому розділі розглядається критичний етап розподілу розрахованого загального допустимого дисбалансу (У_за) у конкретні допуски для кожного з двох площини корекціїДля корекції обох потрібен баланс у двох площинах статичний і дисбаланс у паріСтандарт надає формули для цього розподілу, який залежить від геометрії ротора. Для простого, симетричного ротора загальний дисбаланс часто розподіляється порівну між двома площинами. Однак для складніших геометрій, таких як консольні ротори або ротори з центром ваги, що не розташований між підшипниками, стандарт надає спеціальні формули. Ці формули враховують відстані від площин корекції та центру ваги до підшипників, забезпечуючи правильний розподіл допуску для кожної площини. Цей крок є життєво важливим, оскільки балансувальна машина вимірює дисбаланс у кожній площині незалежно; тому оператору потрібне конкретне цільове значення для кожної площини (наприклад, «Допустимий дисбаланс у площині I становить 15 г·мм, а в площині II — 20 г·мм»).

5. 5. Джерела помилок балансування:

   Цей заключний розділ слугує практичним посібником щодо реальних факторів, які можуть поставити під загрозу точність балансування, навіть якщо було розраховано точний допуск. У ньому підкреслюється, що досягнення ідеального балансу неможливе, і що метою є зменшення залишкового дисбалансу до рівня нижче розрахованого допуску. У стандарті обговорюється кілька ключових джерел помилок, які необхідно враховувати, зокрема: помилки калібрування самого балансувального верстата; геометричні недосконалості шийок ротора або монтажних поверхонь (биття); помилки, що виникають через інструменти, що використовуються для кріплення ротора на верстаті (наприклад, незбалансована оправка); та експлуатаційні ефекти, які відсутні під час низькошвидкісного балансування, такі як теплове розширення або аеродинамічні сили. Цей розділ слугує важливим контрольним списком для контролю якості, нагадуючи фахівцю про необхідність враховувати весь процес балансування, а не лише кінцеве число на дисплеї верстата.

Ключові поняття

• Стандартизація: Система G-Grade пропонує універсальну мову для визначення якості балансування. Клієнт може вказати «балансування за G6.3», і будь-яка балансувальна майстерня у світі точно знатиме, який допуск потрібен.
• Залежність від швидкості: У стандарті чітко зазначено, що допуск балансу критично залежить від робочої швидкості машини. Швидший ротор вимагає щільнішого балансу (меншого допустимого залишкового дисбалансу), щоб створити той самий рівень вібрації, що й повільніший ротор.
• Практичність: Цей стандарт пропонує перевірену, практичну основу, що базується на десятиліттях емпіричних даних, допомагаючи уникнути як недостатнього балансування (що призводить до високої вібрації), так і надмірного балансування (що є надмірно дорогим).

← Назад до головного індексу