Tiêu chuẩn ISO 1940-1 là gì?

Câu trả lời nhanh

Tiêu chuẩn ISO 1940-1 (Dao động cơ học — Yêu cầu về chất lượng cân bằng của rôto ở trạng thái cố định (cứng)) định nghĩa Hệ thống cân bằng chất lượng hạng G dành cho rôto cứng. Công thức Bạnmỗi = (9 549 × G × M) / n tính toán dư lượng cho phép mất cân bằng. Được thay thế bởi ISO 21940-11:2016 với các giá trị giống hệt nhau. Cấp độ mặc định cho máy móc công nghiệp: G 6.3.

Tiêu chuẩn ISO 1940-1 là tài liệu nền tảng cho việc cân bằng rôto trên toàn thế giới. Hệ thống cấp độ G của nó là ngôn ngữ thực tế của việc cân bằng: "cân bằng theo G 6.3" được mọi chuyên gia trên toàn cầu hiểu rõ. Tiêu chuẩn này bao gồm các rôto cứng từ các trục chính nhỏ chính xác đến các trục khuỷu lớn, cung cấp một khuôn khổ phổ quát để xác định, tính toán và kiểm chứng chất lượng cân bằng.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho cứng nhắc Rôto — những rôto có biến dạng đàn hồi dưới tác dụng của lực ly tâm là không đáng kể trong toàn bộ dải tốc độ hoạt động. Rôto mềm (hoạt động trên tốc độ tới hạn uốn cong đầu tiên) được quy định trong tiêu chuẩn ISO 21940-12.

Khái niệm rôto cứng

Rôto được phân loại là cứng nếu sự phân bố khối lượng của nó không thay đổi đáng kể khi tốc độ thay đổi từ 0 đến tốc độ hoạt động tối đa. Hậu quả chính: Một rôto được cân bằng ở tốc độ thấp trên máy cân bằng sẽ vẫn giữ được sự cân bằng ở tốc độ hoạt động của nó. Điều này cho phép cân bằng ở tốc độ 300–600 vòng/phút trên máy trong xưởng, đồng thời đáp ứng dung sai ở tốc độ 3000 vòng/phút trở lên trong quá trình vận hành.

Nếu rôto hoạt động trong vùng siêu tới hạn (trên điểm uốn cong đầu tiên) tốc độ tới hạn) hoặc gần sự cộng hưởng, Các biến dạng này làm thay đổi sự phân bố khối lượng hiệu dụng, và việc cân bằng ở tốc độ thấp có thể không hiệu quả ở tốc độ cao. Những rôto như vậy được phân loại là rôto mềm dẻo.

Những điều mà tiêu chuẩn ISO 1940-1 KHÔNG bao gồm

Cánh quạt có hình dạng thay đổi (trục khớp nối, cánh quạt trực thăng). Cộng hưởng trong hệ thống cánh quạt – giá đỡ – nền móng. Lực khí động học và thủy động học không liên quan đến phân bố khối lượng. Đối với quạt nói riêng, xem Tiêu chuẩn ISO 14694 (Các loại BV/FV).

Các loại mất cân bằng

Mất cân bằng = Trục quán tính của rôto ≠ trục quay. Ở dạng vectơ: U = m × r (g·mm). Tiêu chuẩn ISO 1940-1 phân loại ba loại:

  • Sự mất cân bằng tĩnh: Trục quán tính song song với trục quay nhưng bị lệch. Tương đương với một khối lượng không cân bằng duy nhất. Có thể hiệu chỉnh được. một máy bay. Điển hình: ròng rọc, bánh răng nhỏ, cánh quạt (L/D < 0,5).
  • Sự mất cân bằng trong mối quan hệ vợ chồng: Trục quán tính đi qua tâm khối lượng nhưng bị nghiêng. Lực tổng bằng không, nhưng một mô men (cặp) làm rôto lắc. Yêu cầu... hai máy bay.
  • Mất cân bằng động: Trường hợp tổng quát — tĩnh + mômen kết hợp. Trục quán tính không song song cũng không giao với trục quay. Yêu cầu... hai máy bay. Hầu hết các rôto thực tế đều có sự mất cân bằng động.

Sự mất cân bằng cụ thể (Độ lệch tâm)

Mất cân bằng cụ thể
e = U / M
e tính bằng µm (g·mm/kg) | U = độ mất cân bằng (g·mm) | M = khối lượng rôto (kg) — độ dịch chuyển của tâm khối lượng so với trục quay

Hạng G được định nghĩa là sản phẩm e × ω (mm/s) — vận tốc tuyến tính của tâm khối lượng rôto quay quanh trục quay. Con số duy nhất này đặc trưng cho chất lượng cân bằng, độc lập với kích thước và tốc độ của rôto.

Hệ thống phân loại G-Grade — Cơ sở vật lý

Sự tương đồng về khối lượng

Đối với rôto có hình dạng hình học tương tự: Umỗi ∝ M → mất cân bằng cụ thể emỗi Nên nhất quán. Một tiêu chuẩn duy nhất áp dụng cho tất cả các kích cỡ.

Độ tương đồng về tốc độ

Lực ly tâm F = M·e·ω². Để duy trì tải trọng ổ trục chấp nhận được ở các tốc độ khác nhau, emỗi phải giảm khi ω tăng:

Định nghĩa hạng G
G = emỗi × ω = hằng số (mm/s)
G 6.3 = quỹ đạo tâm khối lượng ở tốc độ ≤ 6,3 mm/s | Các cấp độ liền kề chênh lệch nhau hệ số 2,5

Tính toán mất cân bằng dư cho phép

Công thức dung sai ISO 1940-1 / ISO 21940-11
Bạnmỗi = (9 549 × G × M) / n
Bạnmỗi trong g·mm | G = cấp độ (mm/s) | M = khối lượng rôto (kg) | n = tốc độ quay tối đa khi hoạt động | 9 549 = 60 000/(2π)
Ví dụ minh họa: Cánh quạt, G 6.3

Được cho: Cánh quạt ly tâm, M = 200 kg, n = 1 500 vòng/phút, G = 6,3.

Tổng cộng: Bạnmỗi = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm

Độ lệch tâm: emỗi = 8 021 / 200 = 40,1 µm

Mỗi mặt phẳng (đối xứng, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm

Tại R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g mỗi máy bay

Luôn sử dụng tốc độ dịch vụ tối đa.

Tốc độ trong công thức phải là tốc độ vòng quay cao nhất trong quá trình vận hành — chứ không phải tốc độ của máy cân bằng. Nhiều rôto được cân bằng ở tốc độ 300–600 vòng/phút nhưng dung sai phải sử dụng tốc độ vận hành thực tế (ví dụ: 1480 vòng/phút). Sử dụng tốc độ của máy cân bằng sẽ tạo ra dung sai quá lỏng lẻo, gây nguy hiểm.

Phân bổ cho các mặt phẳng hiệu chỉnh

Bạnmỗi Áp dụng cho tâm khối lượng của rôto. Trên thực tế, cần cân bằng trên hai mặt phẳng (gần ổ trục). Quy tắc Chương 7:

Cánh quạt đối xứng

Tâm khối lượng tại điểm giữa → bằng: UL = UR = Umỗi / 2.

Không đối xứng giữa các ổ trục

Phân bổ không đối xứng
Bạnbên trái = Umỗi × (b / L) | UPhải = Umỗi × (a / L)
a = Tâm khối lượng theo hướng trái | b = Tâm khối lượng theo hướng phải | L = a + b

Cánh quạt nhô ra

Khối lượng nhô ra tạo ra mômen uốn tác động lên cả hai ổ trục. Cần tính toán lại dựa trên mômen → thường có dung sai chặt chẽ hơn nhiều trên mặt phẳng nhô ra. Thường gặp ở máy bơm, máy nén một cấp, cánh quạt kiểu công xôn.

Lỗi và Xác minh

Nguồn lỗi

  • Hệ thống: Sai lệch hiệu chuẩn máy, trục gá lệch tâm, ảnh hưởng của rãnh then (ISO 8821), biến dạng nhiệt.
  • Ngẫu nhiên: Tiếng ồn cảm biến, độ rơ của giá đỡ, sự thay đổi về vị trí lắp đặt rôto.

Tổng sai số không được vượt quá 10–15% dung sai. Nếu lớn hơn, hãy siết chặt dung sai làm việc cho phù hợp.

Hiệu ứng lắp ráp

Cân bằng linh kiện ≠ cân bằng cụm lắp ráp. Độ lệch tâm khớp nối, độ lệch tâm hướng tâm, độ lỏng lẻo khi lắp ghép có thể làm mất tác dụng của việc cân bằng linh kiện. Cân bằng lại rôto đã lắp ráp.

Phương pháp xác minh

  • Kiểm tra chỉ số: Xoay rôto 180° trên trục gá, đo lại. Thay đổi = sai số của đồ gá.
  • Thử nghiệm cân nặng: Thêm khối lượng đã biết, xác minh sự thay đổi vectơ đo được có khớp với dự đoán hay không.
  • Kiểm tra thực địa: Đo độ rung trên ổ trục theo Tiêu chuẩn ISO 10816.
Balanset-1A: Tích hợp sẵn tiêu chuẩn ISO 1940-1.

The Balanset-1A Tự động hóa quy trình ISO 1940-1: nhập khối lượng, tốc độ, cấp độ G → U tức thìmỗi Với tính năng phân bổ mặt phẳng tự động. Sau khi cân bằng, so sánh phần dư với giới hạn. Chức năng Báo cáo F6 tạo ra một biên bản chính thức ghi lại cấp độ G đạt được. Độ chính xác ±5% vận tốc, ±1° pha — đủ cho G 16 đến G 2.5. Balanset-4 Mở rộng lên bốn kênh cho các rôto đa ổ trục phức tạp.

Ví dụ minh họa

Trường hợp 1: Động cơ điện — G 6.3

Rotor: Công suất 15 kW, tốc độ 1460 vòng/phút, trọng lượng 35 kg, bố trí đối xứng giữa các ổ trục.

Sức chịu đựng: Bạnmỗi = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/máy bay.

Tại R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/máy bay. Cân bằng trọng lượng: 180 g·mm dư. ✅

Trường hợp 2: Máy bơm — Bánh công tác nhô ra, G 6.3

Rotor: Trục + cánh quạt 18 kg, 2950 vòng/phút. Cánh quạt 6 kg, nhô ra 120 mm. Khoảng cách giữa các ổ trục 250 mm.

Tổng cộng: Bạnmỗi = 367 g·mm. Phân bổ mômen: phía trước ≈ 202, phía sau ≈ 165 g·mm.

Trường cân bằng với Balanset-1A Mặt phẳng đơn: 8,5 g ở 230°. Tổng cộng: 95 g·mm. ✅

Trường hợp 3: Máy nén khí turbo — G 2.5

Rotor: 3 cấp, 65 kg, 12.000 vòng/phút. Hơi bất đối xứng.

Sức chịu đựng: Bạnmỗi = 129 g·mm → 65/mặt phẳng → tại R = 95 mm: 0,68 g/mặt phẳng.

Độ chính xác dưới gam → chỉ dành cho máy tốc độ cao trong xưởng. Kiểm tra chỉ số: sai số trục gá < 5 g·mm. Kết quả cuối cùng: 28 g·mm/mặt phẳng. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • Giá trị, công thức, bảng ứng dụng cấp G — giống hệt nhau. Không có thay đổi kỹ thuật nào.
  • Bộ tiêu chuẩn ISO 21940: Phần 11 (chất lượng), Phần 12 (linh hoạt), Phần 14 (quy trình), Phần 21 (mô tả), Phần 31 (khả năng dễ bị tổn thương), Phần 32 (khóa).
  • Trên thực tế, cả hai thuật ngữ này đều được sử dụng thay thế cho nhau.
  • Tiêu chuẩn ISO 14694 Các hạng mục BV tham chiếu trực tiếp đến hạng G.
  • Tiêu chuẩn ISO 21940-11: Tiêu chuẩn này là hệ thống cấp G.
  • ISO 21940-12: Cân bằng rôto linh hoạt.
  • ISO 10816 / ISO 20816: Đánh giá độ rung — kết quả hoạt động của chất lượng cân bằng.
  • Tiêu chuẩn ISO 14694: Các hạng mục BV/FV dành riêng cho người hâm mộ → hạng G.
  • ISO 8821: Ảnh hưởng của rãnh phím (quy ước nửa phím).
  • API 610 / API 617: Máy bơm/máy nén dầu mỏ theo tiêu chuẩn ISO 1940.

Tiêu chuẩn chính thức: Tiêu chuẩn ISO 1940-1 trên ISO Store →

← Trở lại Mục lục Thuật ngữ