Tiêu chuẩn ISO 1940-2 là gì?

Câu trả lời nhanh

ISO 1940-2:1997 (Rung động cơ học — Yêu cầu chất lượng cân bằng của rôto cứng — Phần 2: Sai số cân bằng) là tiêu chuẩn quốc tế dùng để xác định, đánh giá và tính đến các sai số phát sinh khi cân bằng rôto cứng — từ mất cân bằng của trục gá và trục truyền động đến độ đảo của chi tiết và độ phân tán của thiết bị đo. Tiêu chuẩn này đã bị hủy và được thay thế bởi ISO 21940-14:2012 (Rung động cơ học — Cân bằng rôto — Phần 14: Quy trình đánh giá sai số cân bằng), tiêu chuẩn này mở rộng cùng các quy trình đó cho các rôto có đặc tính mềm. Lưu ý: nó thường bị nhầm với từ vựng — đó là một tiêu chuẩn khác, ISO 21940-2 (trước đây là ISO 1925), có thuật ngữ được trang này tóm tắt bên dưới.

Khi một kỹ sư ở Đức quy định "hiệu chỉnh mất cân bằng động đến G 6.3 trong hai mặt phẳng," thì một kỹ thuật viên ở Nhật Bản phải hiểu chính xác yêu cầu đó là gì — cùng một tình trạng rôto, cùng một quy trình cân bằng và cùng một tiêu chí nghiệm thu. Từ vựng cân bằng ISO — ISO 21940-2 (trước đây là ISO 1925) — làm cho điều này trở nên khả thi bằng cách cung cấp một hệ thuật ngữ duy nhất, được thống nhất quốc tế cho toàn bộ lĩnh vực.

Ngược lại, bản thân ISO 1940-2 không phải là từ điển cũng không phải là quy định dung sai — nó đề cập đến lỗi cân bằng. Nó phân loại các nguồn sai số của quá trình cân bằng thành có hệ thống (độ lớn và góc có thể đánh giá được — ví dụ mất cân bằng của trục gá hoặc trục truyền động, độ đảo hướng kính và hướng trục, then và rãnh then, từ dư, sai số khi lắp lại và sai số thiết bị đo), ngẫu nhiên biến thiên (chi tiết lỏng, chất lỏng bị giữ lại, biến dạng nhiệt, lực cản gió) và vô hướng (chỉ có thể ước lượng độ lớn tối đa, góc không xác định — ví dụ khe hở lắp ghép và dung sai chế tạo), và đưa ra các quy trình đánh giá chúng cũng như tính đến chúng để mất cân bằng dư thực sự vẫn nằm trong giá trị cho phép Umỗi từ Tiêu chuẩn ISO 1940-1 (nay là ISO 21940-11). Tiêu chuẩn kế nhiệm của nó, ISO 21940-14, vẫn giữ đúng vai trò này trong bộ ISO 21940.

Phân tích thuật ngữ chi tiết

Sự khác biệt giữa cứng nhắc và linh hoạt

Đây là tiêu chí phân loại quan trọng nhất trong việc cân bằng. Sự khác biệt này quyết định tất cả mọi thứ: tiêu chuẩn nào được áp dụng, thiết bị nào cần thiết, cần bao nhiêu mặt phẳng và tốc độ cân bằng phải được thực hiện như thế nào.

Rôto cứng (định nghĩa theo ISO 21940-2)

Một rôto có độ mất cân bằng có thể được hiệu chỉnh ở bất kỳ hai mặt phẳng tùy ý nào và, sau khi hiệu chỉnh, độ mất cân bằng còn lại không thay đổi đáng kể ở bất kỳ tốc độ nào cho đến tốc độ vận hành tối đa. Bài kiểm tra thực hành: nếu uốn cong lần đầu tốc độ tới hạn ở tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ vận hành tối đa (thường > 1,5 lần trở lên), rôto cứng chắc.

Rôto mềm (định nghĩa theo ISO 21940-2)

Rôto biến dạng đàn hồi ở tốc độ vận hành sao cho trạng thái mất cân bằng của nó thay đổi. Phải được cân bằng ở tốc độ vận hành hoặc gần tốc độ vận hành trên nhiều hơn hai mặt phẳng. Áp dụng cho: Các máy phát điện tuabin lớn, máy nén tốc độ cao nhiều tầng, trục lăn máy giấy dài tốc độ cao. Được chứng nhận bởi tiêu chuẩn ISO 21940-12.

Đa số các rôto công nghiệp — động cơ điện, quạt, máy bơm, bánh đà, trục — đều là rôto cứng. Tiêu chuẩn ISO 1940-1 Hệ thống cấp G áp dụng trực tiếp cho rôto cứng.

Ba loại mất cân bằng

Từ vựng (ISO 21940-2) định nghĩa ba loại cơ bản dựa trên quan hệ hình học giữa trục quán tính chính và trục quay. Hiểu rõ chúng là điều thiết yếu để chọn đúng quy trình cân bằng:

Vectơ mất cân bằng
U = m × r (độ lớn) U∠θ (dạng cực)
m = khối lượng không cân bằng (g) | r = khoảng cách từ trục (mm) | θ = vị trí góc (°)
  • mất cân bằng tĩnh tạo ra một lực lượng — Cả hai ổ trục đều rung đồng pha ở tốc độ 1× RPM. Có thể phát hiện rôto bị mất cân bằng ngay cả khi không quay (trọng lực sẽ làm lộ ra điều này trên các cạnh sắc). Chỉ cần một mặt phẳng hiệu chỉnh là đủ. Điển hình cho các rôto dạng đĩa hẹp (L/D < 0,5): ròng rọc hẹp, cánh quạt, bánh đà mỏng.
  • Mất cân bằng ngẫu lực tạo ra một chốc lát — Các ổ trục rung lệch pha 180° ở tốc độ 1× RPM. Lực tổng bằng 0 (tâm khối lượng nằm trên trục), nhưng hai điểm nặng bằng nhau và ngược chiều nhau ở các vị trí trục khác nhau tạo ra một mômen lắc. Chỉ có thể phát hiện được khi đang quay. Cần hai mặt phẳng hiệu chỉnh.
  • Mất cân bằng động = Lực tĩnh + mômen kết hợp. Trường hợp tổng quát cho tất cả các rôto thực tế không hoàn toàn đối xứng. Cả lực và mômen đều hiện diện. Ổ trục rung ở tần số 1× mà không đồng pha cũng không lệch pha chính xác 180°. Cần cân bằng hai mặt phẳng.

Sự mất cân bằng cụ thể và mối liên hệ cấp G

Sự mất cân bằng cụ thể (e = U/M) là chỉ số quan trọng cho phép so sánh chất lượng cân bằng trên toàn cầu. Một rôto 5 kg với độ mất cân bằng 50 g·mm có e = 10 µm. Một rôto 500 kg với độ mất cân bằng 5000 g·mm cũng có e = 10 µm — chất lượng cân bằng giống hệt nhau mặc dù khối lượng chênh lệch gấp 100 lần.

The Cấp G Công thức này mở rộng điều này bằng cách kết hợp tốc độ: G = e × ω, cho ra một con số duy nhất (mm/s) đặc trưng cho chất lượng cân bằng một cách độc lập với cả khối lượng và tốc độ. Đây là nền tảng của... Tiêu chuẩn ISO 1940-1 Hệ thống dung sai.

Mặt phẳng hiệu chỉnh so với mặt phẳng dung sai

Từ vựng đưa ra một sự phân biệt rất quan trọng mà trong thực tế thường bị bỏ sót:

  • Mặt phẳng dung sai = các mặt phẳng chịu lực nơi mà độ rung và tải trọng động là nguy hiểm nhất. Độ mất cân bằng cho phép Umỗi được nêu rõ ở đây.
  • Mặt phẳng hiệu chỉnh = Các vị trí dễ tiếp cận về mặt vật lý, nơi có thể đặt các quả cân (trục quạt, vòng cuối động cơ, vai trục). Thường nằm ở các vị trí trục khác với ổ bi.

Chuyển đổi Umỗi Việc chuyển đổi từ mặt phẳng dung sai sang mặt phẳng hiệu chỉnh đòi hỏi kiến thức về hình học rôto. Đối với rôto bất đối xứng hoặc rôto nhô ra, việc chuyển đổi này có thể làm thay đổi đáng kể dung sai trên mỗi mặt phẳng. Balanset-1A Quá trình chuyển đổi này được thực hiện tự động khi nhập kích thước rôto.

Các loại máy cân bằng

Hai loại máy cơ bản này phản ánh các nguyên lý đo lường vật lý khác nhau:

  • Đệm mềm: Tần số tự nhiên của hệ thống treo thấp hơn nhiều so với tốc độ vận hành → máy đo sự dịch chuyển. Cần hiệu chuẩn cho mỗi rôto mới. Có ý nghĩa lịch sử quan trọng; hiện đang giảm dần mức độ sử dụng.
  • Chịu lực tốt: Tần số tự nhiên của hệ thống treo cao hơn nhiều so với tốc độ vận hành → các phép đo của máy lực lượng. Được hiệu chuẩn vĩnh viễn — chấp nhận các rôto khác nhau mà không cần hiệu chuẩn riêng lẻ. Loại phổ biến nhất hiện nay.

Các thiết bị cân bằng trường như Balanset-1A Chúng sử dụng một nguyên lý khác: chúng không phải là "máy móc" theo nghĩa của tiêu chuẩn ISO mà sử dụng chính các ổ trục và giá đỡ của rôto làm hệ thống đo lường, áp dụng phương pháp trọng lượng thử (hệ số ảnh hưởng) để xác định độ hiệu chỉnh mà không cần máy cân bằng chuyên dụng.

Tham khảo chéo: Mỗi thuật ngữ được sử dụng ở đâu

Các tiêu chuẩn tham chiếu Từ vựng cân bằng ISO (ISO 21940-2)

ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Sử dụng đầy đủ các thuật ngữ về dung sai và chất lượng — hạng G, Umỗi, dung sai cân bằng, mất cân bằng dư thừa. Người sử dụng chính của vốn từ vựng này.

Tiêu chuẩn ISO 14694: Sử dụng các thuật ngữ về rôto (cứng), thuật ngữ về mất cân bằng và mở rộng bằng các hạng mục ứng dụng BV, cấp cân bằng và bảng giới hạn rung dành riêng cho quạt.

ISO 10816 / ISO 20816: Sử dụng các thuật ngữ đo lường — vận tốc rung, RMS, điểm đo trên vỏ ổ trục.

ISO 21940-12: Mở rộng khả năng định nghĩa rôto linh hoạt với các quy trình đa tốc độ, đa mặt phẳng.

API 610 / API 617: Các tiêu chuẩn về dầu khí tham chiếu đến cấp độ G theo tiêu chuẩn ISO 1940 và thuật ngữ về sự mất cân bằng trong thông số kỹ thuật của bơm và máy nén.

ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Chuyển đổi

ISO 21940-14:2012 đã chính thức hủy và thay thế ISO 1940-2:1997, là bản sửa đổi kỹ thuật của tiêu chuẩn này — thay đổi chính là mở rộng khả năng áp dụng cho các rôto có đặc tính mềm. Từ vựng cân bằng đi theo một lộ trình riêng: ISO 1925 được sửa đổi thành ISO 21940-2. Hệ đánh số ISO 21940 phản ánh việc tích hợp vào bộ tiêu chuẩn ISO 21940 toàn diện bao quát mọi khía cạnh của cân bằng rôto. Các ký hiệu cũ vẫn còn xuất hiện rộng rãi trong tài liệu công nghiệp.


Tiêu chuẩn chính thức: ISO 21940-14:2012 (thay thế ISO 1940-2) trên ISO Store →

← Trở lại Mục lục Thuật ngữ