Hiểu về sự cân bằng của sự khoan dung
Định nghĩa: Cân bằng dung sai là gì?
Balancing tolerance là số lượng tối đa cho phép của mất cân bằng còn lại có thể vẫn còn trong rôto sau cân bằng đã hoàn thành. Nó đại diện cho tiêu chuẩn chấp nhận, xác định xem rô-to có đủ cân bằng cho mục đích sử dụng hay không. Dung sai cân bằng được thể hiện bằng khối lượng mất cân bằng cụ thể tại một bán kính nhất định (tính bằng gam-milimet hoặc ounce-inch) hoặc bằng biên độ rung (tính bằng mm/giây hoặc mils).
Dung sai được xác định theo các tiêu chuẩn quốc tế, chủ yếu là Tiêu chuẩn ISO 21940 Dòng sản phẩm này quy định các cấp độ chất lượng cân bằng dựa trên loại rô-to, tốc độ vận hành và ứng dụng. Các tiêu chuẩn này đảm bảo cân bằng nhất quán, an toàn và hiệu quả trong nhiều ngành công nghiệp và loại thiết bị.
Tại sao việc cân bằng sự khoan dung lại quan trọng
Việc thiết lập dung sai cân bằng phù hợp là rất quan trọng vì một số lý do:
- Safety: Sự mất cân bằng dư thừa quá mức có thể dẫn đến hỏng máy, gây nguy hiểm cho con người và thiết bị xung quanh.
- Tuổi thọ thiết bị: Vận hành trong phạm vi dung sai sẽ giảm thiểu sự mài mòn do rung động gây ra trên ổ trục, phớt và các bộ phận kết cấu, kéo dài tuổi thọ sử dụng.
- Đảm bảo chất lượng: Dung sai cung cấp tiêu chí chấp nhận khách quan để cân bằng công việc, đảm bảo chất lượng đồng nhất.
- Cân bằng kinh tế: Dung sai thể hiện sự thỏa hiệp thực tế giữa chi phí để đạt được sự cân bằng hoàn hảo (điều này là không thể) và hiệu suất hoạt động có thể chấp nhận được.
- Tuân thủ tiêu chuẩn ngành: Việc đáp ứng các mức dung sai được công nhận chứng tỏ sự tuân thủ các thông lệ tốt nhất của ngành và có thể là yêu cầu bắt buộc theo quy định hoặc bảo hành.
ISO 21940-11: Tiêu chuẩn chính
ISO 21940-11 (trước đây là ISO 1940-1) là tiêu chuẩn được công nhận quốc tế về các yêu cầu chất lượng cân. Tiêu chuẩn này xác định một loạt các cấp chất lượng cân, được ký hiệu là cấp G, trong đó G là viết tắt của "cấp chất lượng cân" và giá trị số thể hiện độ lệch tâm mất cân bằng cụ thể tính bằng milimét trên giây.
Các cấp độ chất lượng cân bằng chung (G-Grades)
Tiêu chuẩn này xác định các cấp độ G từ G 0,4 (độ chính xác cao nhất) đến G 4000 (độ chính xác thấp nhất). Các cấp độ phổ biến bao gồm:
- G0,4: Trục chính máy mài chính xác, con quay hồi chuyển (độ chính xác cao nhất)
- Phiên bản 1.0: Trục chính máy công cụ có độ chính xác cao, bộ tăng áp
- G2.5: Tua bin khí và hơi nước, rôto máy phát điện tua bin cứng, máy nén, bộ truyền động máy công cụ
- G6.3: Hầu hết các máy móc thông dụng, rôto động cơ điện (2 cực), máy ly tâm, quạt, máy bơm
- Nhóm 16: Máy móc nông nghiệp, máy nghiền, động cơ diesel nhiều xi-lanh
- G40: Thiết bị chạy chậm, động cơ diesel bốn xi-lanh được lắp đặt cứng nhắc
Số G thấp hơn cho thấy dung sai chặt chẽ hơn (ít mất cân bằng cho phép hơn), trong khi số G cao hơn cho phép mất cân bằng dư nhiều hơn.
Tính toán dung sai cân bằng
Độ mất cân bằng dư cho phép phụ thuộc vào ba yếu tố: khối lượng của rô-to, tốc độ hoạt động của rô-to và cấp chất lượng cân bằng được chọn. Phép tính tuân theo mối quan hệ sau:
Máy tính dung sai trực tuyến
Để tính toán nhanh chóng và chính xác mức mất cân bằng dư cho phép, hãy sử dụng Residual Unbalance Tolerance Calculator. Máy tính tự động tính toán các giá trị dung sai dựa trên tiêu chuẩn ISO 1940/21940 cho nhiều loại máy, khối lượng rôto và tốc độ vận hành, với các tùy chọn cân bằng một mặt phẳng hoặc hai mặt phẳng.
Công thức tính mất cân bằng dư cho phép
Bạnmỗi = (G × M) / (ω / 1000)
Ở đâu:
- Bạnmỗi = Độ mất cân bằng dư cho phép (gam-milimét hoặc g·mm)
- G = Cấp chất lượng cân bằng (ví dụ: 6.3 cho G 6.3)
- M = Khối lượng rotor (kilôgam)
- ω = Tốc độ góc (radian trên giây) = (2π × RPM) / 60
Công thức đơn giản sử dụng RPM
Để sử dụng thực tế, công thức có thể được đơn giản hóa thành:
Bạnmỗi (g·mm) = (9549 × G × M) / Vòng/phút
Ở đâu:
- M = Khối lượng rotor tính bằng kilôgam
- vòng quay mỗi phút = Tốc độ dịch vụ tính bằng vòng/phút
- G = Số lượng chất lượng cân bằng
Ví dụ tính toán
Hãy xem xét một rotor động cơ có thông số kỹ thuật sau:
- Khối lượng: 50 kg
- Tốc độ hoạt động: 3000 vòng/phút
- Chất lượng cân bằng yêu cầu: G 6.3
Bạnmỗi = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm
Điều này có nghĩa là độ mất cân bằng dư tối đa cho phép đối với rotor này là khoảng 100 g·mm. Nếu bán kính mặt phẳng hiệu chỉnh là 100 mm, thì độ mất cân bằng dư tại bán kính đó tương đương với 1,0 gam.
Bạn có thể xác minh phép tính này hoặc tính toán dung sai cho các loại máy khác nhau bằng cách sử dụng máy tính trực tuyến.
Dung sai một mặt phẳng so với dung sai hai mặt phẳng
Dung sai được tính toán áp dụng cho tổng mất cân bằng trong một mặt phẳng duy nhất cho cân bằng mặt phẳng đơn. Vì cân bằng hai mặt phẳng (động), ISO 21940-11 cung cấp hướng dẫn phân bổ tổng dung sai giữa hai mặt phẳng hiệu chỉnh, thường phân bổ dung sai cho từng mặt phẳng dựa trên khoảng cách giữa các mặt phẳng và hình dạng của rôto.
Dung sai dựa trên rung động
Trong khi ISO 21940-11 quy định giới hạn khối lượng mất cân bằng, cân bằng tại hiện trường thường sử dụng biên độ rung làm tiêu chí chấp nhận vì nó được đo trực tiếp. Dung sai dựa trên rung động thường được xác định bởi:
Dòng ISO 20816
Các tiêu chuẩn này quy định giới hạn rung động chấp nhận được cho nhiều loại máy móc khác nhau dựa trên vận tốc RMS (mm/giây hoặc in/giây). Các vùng phổ biến bao gồm:
- Khu A: Máy mới đưa vào sử dụng (độ rung rất thấp)
- Khu B: Có thể chấp nhận cho hoạt động lâu dài
- Khu C: Có thể chấp nhận trong thời gian giới hạn, cần lên kế hoạch hành động khắc phục
- Khu D: Không thể chấp nhận được, cần phải có hành động khắc phục ngay lập tức
Tiêu chí thực tế
Nhiều kỹ thuật viên cân bằng sử dụng các quy tắc chung sau:
- Độ rung giảm xuống dưới 25% so với mức ban đầu = cân bằng thành công
- Độ rung tuyệt đối dưới 2,8 mm/giây (0,11 in/giây) = nhìn chung có thể chấp nhận được đối với hầu hết các thiết bị công nghiệp
- Độ rung còn lại dưới 1,0 mm/giây (0,04 in/giây) = cân bằng tuyệt vời
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu đựng có thể đạt được
Khả năng đáp ứng dung sai cân bằng phụ thuộc vào một số yếu tố thực tế:
1. Khả năng của thiết bị
- Độ chính xác đo lường của dụng cụ cân bằng
- Độ nhạy của cảm biến rung động
- Độ phân giải của vị trí đặt tạ (độ chính xác của việc đặt tạ)
2. Đặc điểm của rotor và máy
- Tình trạng cơ học (lỏng lẻo, mòn ổ trục, các vấn đề về nền móng có thể ngăn cản việc đạt được dung sai chặt chẽ)
- Hoạt động tại hoặc gần tốc độ tới hạn làm cho việc cân bằng chính xác trở nên khó khăn hơn
- Tính phi tuyến tính trong phản ứng của hệ thống
3. Những ràng buộc thực tế
- Khả năng tiếp cận của mặt phẳng hiệu chỉnh
- Các mức tăng trọng lượng khả dụng (chỉ có thể thêm trọng lượng theo số lượng riêng biệt)
- Độ phân giải góc của lỗ lắp hoặc điểm gắn
Khả năng chịu đựng so với khả năng cân bằng
Điều quan trọng là phải phân biệt giữa:
- Dung sai quy định: Độ mất cân bằng dư tối đa cho phép theo quy định của tiêu chuẩn hoặc thông số kỹ thuật
- Sự cân bằng có thể đạt được: Mức độ cân bằng thực tế có thể đạt được một cách thiết thực dựa trên khả năng và hạn chế của thiết bị
- Cân bằng kinh tế: Điểm mà sau đó việc cải thiện thêm không còn hiệu quả về mặt chi phí
Đối với hầu hết các hoạt động cân bằng trong lĩnh vực công nghiệp, việc đạt được mức độ mất cân bằng tốt hơn 2-3 lần so với mức dung sai yêu cầu là một công việc tuyệt vời và đảm bảo biên độ cho những sai số đo lường và biến động trong vận hành.
Tài liệu và Chấp nhận
Tài liệu thích hợp về dung sai cân bằng bao gồm:
- Đã chỉ định Cấp G hoặc giá trị dung sai
- Tính toán mất cân bằng dư cho phép (Umỗi)
- Đo độ mất cân bằng còn lại sau khi cân bằng
- So sánh cho thấy sự tuân thủ: Đo lường ≤ Cho phép
- Chữ ký chấp nhận hoặc ghi chú
Tài liệu này cung cấp bằng chứng khách quan cho thấy công việc cân bằng đáp ứng các thông số kỹ thuật và đóng vai trò là cơ sở cho các đánh giá bảo trì trong tương lai.
Khi nào nên sử dụng dung sai chặt chẽ hơn hoặc lỏng lẻo hơn
Dung sai chặt chẽ hơn được chứng minh khi:
- Hoạt động tốc độ cao (quan trọng đối với sự an toàn và tuổi thọ của ổ trục)
- Thiết bị chính xác yêu cầu độ rung tối thiểu
- Cấu trúc nhẹ hoặc linh hoạt nhạy cảm với rung động
- Thiết bị đặt gần các quy trình hoặc dụng cụ nhạy cảm với rung động
Dung sai lỏng lẻo có thể chấp nhận được khi:
- Thiết bị nặng, tốc độ thấp
- Kết cấu chắc chắn với khả năng chịu rung động cao
- Thiết bị chạy ngắn hoặc sử dụng không thường xuyên
- Những cân nhắc về kinh tế quan trọng hơn những lợi ích gia tăng về hiệu suất
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 