ISO 1940-1: Rung động cơ học – Yêu cầu về chất lượng cân bằng cho rôto ở trạng thái không đổi (cứng)

Bản tóm tắt

Tiêu chuẩn ISO 1940-1 là một trong những tiêu chuẩn quan trọng và được tham chiếu thường xuyên nhất trong lĩnh vực cân bằng rotor. Tiêu chuẩn này cung cấp một phương pháp hệ thống để phân loại rotor theo loại, xác định mức chất lượng cân bằng phù hợp và tính toán dung sai cân bằng cụ thể. Cốt lõi của tiêu chuẩn là khái niệm Cấp độ chất lượng cân bằng (G-Grades), cho phép các nhà sản xuất và nhân viên bảo trì chỉ định và xác minh độ chính xác của công việc cân bằng theo cách chuẩn hóa. Tiêu chuẩn này áp dụng cụ thể cho rôto cứng—những loại không uốn cong hoặc bẻ cong ở tốc độ phục vụ của chúng.

Lưu ý: Tiêu chuẩn này đã chính thức được thay thế bằng ISO 21940-11, nhưng các nguyên tắc và hệ thống G-Grade của tiêu chuẩn này vẫn là nền tảng cơ bản cho việc cân bằng rôto cứng trên toàn thế giới.

Mục lục (Cấu trúc khái niệm)

Tiêu chuẩn này được xây dựng để hướng dẫn người dùng trong quá trình xác định mức mất cân bằng dư cho phép:

1. 1. Phạm vi và lĩnh vực áp dụng:

   Phần mở đầu này thiết lập ranh giới và mục đích của tiêu chuẩn. Phần này nêu rõ rằng các quy tắc và hướng dẫn của tiêu chuẩn áp dụng cho: các rôto hoạt động cứng nhắc trong toàn bộ dải tốc độ vận hành. Đây là giả định cơ bản của toàn bộ tiêu chuẩn; điều này có nghĩa là rô-to không bị uốn cong hoặc biến dạng đáng kể do lực mất cân bằng. Phạm vi áp dụng rất rộng, dự kiến bao gồm nhiều loại máy móc quay trong mọi ngành công nghiệp. Tuy nhiên, tiêu chuẩn cũng nêu rõ rằng đây là một tiêu chuẩn chung, và đối với một số loại máy móc cụ thể (ví dụ: tua-bin khí hàng không vũ trụ), các tiêu chuẩn khác nghiêm ngặt hơn có thể được ưu tiên. Tiêu chuẩn đặt ra mục tiêu: cung cấp một phương pháp có hệ thống để xác định dung sai cân bằng, vốn rất cần thiết cho việc kiểm soát chất lượng trong sản xuất và sửa chữa.

2. 2. Cân bằng các cấp chất lượng (G-Grades):

   Phần này là cốt lõi của tiêu chuẩn. Nó giới thiệu khái niệm về Cấp độ chất lượng cân bằng (G-Grades) như một cách để phân loại các yêu cầu về cân bằng cho các loại máy móc khác nhau. Cấp G được định nghĩa là tích của độ mất cân bằng cụ thể (độ lệch tâm, e) và vận tốc góc dịch vụ tối đa (Ω), trong đó G = e × ΩGiá trị này thể hiện vận tốc rung động không đổi, cung cấp thước đo chất lượng chuẩn hóa. Tiêu chuẩn này cung cấp một bảng đầy đủ liệt kê nhiều loại rô-to (ví dụ: động cơ điện, cánh bơm, quạt, tua-bin khí, trục khuỷu) và chỉ định Cấp G được khuyến nghị cho từng loại. Các cấp này dựa trên dữ liệu thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế trong nhiều thập kỷ. Ví dụ, cấp G6.3 có thể được khuyến nghị cho động cơ công nghiệp tiêu chuẩn, trong khi trục chính mài chính xác sẽ yêu cầu cấp G1.0 hoặc G0.4 khắt khe hơn nhiều. Số G thấp hơn luôn biểu thị dung sai cân bằng chặt chẽ hơn, chính xác hơn, nghĩa là độ mất cân bằng dư cho phép ít hơn.

3. 3. Tính toán mất cân bằng dư cho phép:

   Phần này cung cấp cầu nối toán học thiết yếu từ cấp G lý thuyết đến dung sai thực tế, có thể đo lường được. Phần này trình bày chi tiết công thức tính độ mất cân bằng riêng cho phép (e_mỗi), là độ dịch chuyển cho phép của trọng tâm so với trục quay. Công thức được suy ra trực tiếp từ định nghĩa của Cấp G:

   e_mỗi = G / Ω

   Để sử dụng thực tế với các đơn vị kỹ thuật thông thường, tiêu chuẩn cung cấp công thức:

   e_mỗi [g·mm/kg] = (G [mm/giây] × 9549) / n [vòng/phút]

   Một khi sự mất cân bằng cụ thể cho phép (e_mỗi) được tính toán, nó được nhân với khối lượng của rôto (M) để tìm tổng lượng mất cân bằng dư thừa cho phép (Bạn_mỗi) cho toàn bộ rôto: Bạn_mỗi = e_mỗi × MGiá trị cuối cùng này, được biểu thị bằng đơn vị gam-mi-mét (g·mm), là mục tiêu mà người vận hành máy cân bằng phải đạt được. Rotor được coi là cân bằng khi độ mất cân bằng dư đo được của nó thấp hơn giá trị tính toán này.

4. 4. Phân bổ mất cân bằng còn lại cho các mặt phẳng hiệu chỉnh:

   Phần này đề cập đến bước quan trọng trong việc phân phối tổng mất cân bằng cho phép đã tính toán (Bạn_mỗi) thành các dung sai cụ thể cho từng cái trong hai cái mặt phẳng hiệu chỉnh. Cần có sự cân bằng hai mặt phẳng để hiệu chỉnh cho cả hai tĩnh and cặp đôi mất cân bằngTiêu chuẩn cung cấp các công thức cho việc phân bổ này, tùy thuộc vào hình dạng của rôto. Đối với một rôto đối xứng đơn giản, tổng độ mất cân bằng thường được chia đều giữa hai mặt phẳng. Tuy nhiên, đối với các hình dạng phức tạp hơn, chẳng hạn như rôto treo hoặc rôto có trọng tâm không nằm giữa các ổ trục, tiêu chuẩn cung cấp các công thức cụ thể. Các công thức này tính đến khoảng cách của các mặt phẳng hiệu chỉnh và trọng tâm từ các ổ trục, đảm bảo rằng dung sai cho mỗi mặt phẳng được phân bổ chính xác. Bước này rất quan trọng vì máy cân bằng đo độ mất cân bằng ở mỗi mặt phẳng một cách độc lập; do đó, người vận hành cần một giá trị mục tiêu cụ thể cho mỗi mặt phẳng (ví dụ: "Độ mất cân bằng cho phép ở Mặt phẳng I là 15 g·mm và ở Mặt phẳng II là 20 g·mm").

5. 5. Nguồn gây ra lỗi trong cân bằng:

   Phần cuối cùng này đóng vai trò là hướng dẫn thực tế về các yếu tố trong thế giới thực có thể làm giảm độ chính xác của công việc cân bằng, ngay cả khi đã tính toán được dung sai chính xác. Phần này nhấn mạnh rằng việc đạt được sự cân bằng hoàn hảo là không thể và mục tiêu là giảm độ mất cân bằng còn lại xuống mức thấp hơn dung sai đã tính toán. Tiêu chuẩn thảo luận về một số nguồn lỗi chính cần được quản lý, bao gồm: lỗi trong quá trình hiệu chuẩn máy cân bằng; các khuyết tật hình học của các cổ trục hoặc bề mặt lắp của rôto (độ lệch tâm); lỗi do dụng cụ được sử dụng để lắp rôto vào máy (ví dụ: trục không cân bằng); và các tác động vận hành không có trong quá trình cân bằng tốc độ thấp, chẳng hạn như giãn nở nhiệt hoặc lực khí động học. Chương này đóng vai trò là danh sách kiểm tra quan trọng để kiểm soát chất lượng, nhắc nhở người thực hành xem xét toàn bộ quá trình cân bằng, chứ không chỉ con số cuối cùng trên màn hình của máy.

Các khái niệm chính

• Chuẩn hóa: Hệ thống G-Grade cung cấp một ngôn ngữ chung cho chất lượng cân bằng. Khách hàng có thể chỉ định "cân bằng đạt chuẩn G6.3" và bất kỳ cửa hàng cân bằng nào trên thế giới đều sẽ biết chính xác dung sai cần thiết.
• Sự phụ thuộc vào tốc độ: Tiêu chuẩn này nêu rõ rằng dung sai cân bằng phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ vận hành của máy. Rotor nhanh hơn đòi hỏi độ cân bằng chặt chẽ hơn (độ mất cân bằng dư cho phép nhỏ hơn) để tạo ra cùng mức độ rung động như rotor chậm hơn.
• Tính thực tiễn: Tiêu chuẩn này cung cấp một khuôn khổ thực tế đã được chứng minh dựa trên nhiều thập kỷ dữ liệu thực nghiệm, giúp tránh tình trạng mất cân bằng (dẫn đến độ rung cao) và mất cân bằng quá mức (gây tốn kém không cần thiết).

← Quay lại Mục lục chính