ISO 21940-11: Thủ tục và Dung sai cho Rotor có Hành vi Cứng
Tiêu chuẩn ISO 21940-11 là tiêu chuẩn quốc tế hiện đại, có thẩm quyền cho cân bằng của rôto cứng — rotor có phân phối mất cân bằng không thay đổi đáng kể trong phạm vi tốc độ làm việc của chúng. Nó chính thức thay thế tiêu chuẩn lâu đời được thiết lập Tiêu chuẩn ISO 1940-1, tiếp tục với cơ chế quen thuộc của tài liệu đó trong khi cải tiến ngôn ngữ, mở rộng danh mục các loại rotor và cung cấp hướng dẫn thủ tục rõ ràng hơn nhiều. Tiêu đề đầy đủ của nó là “Rung động cơ học — Cân bằng Rotor — Phần 11: Thủ tục và dung sai cho rotor có hành vi cứng,” và đó là tài liệu mà một kỹ sư tham khảo bất cứ khi nào một thông số kỹ thuật cân bằng, dung sai hoặc bài kiểm tra chấp nhận phải được bảo vệ chống lại một tài liệu tham khảo được công nhận.
1. Phạm vi: Rotor Cứng là gì
Tiêu chuẩn áp dụng độc quyền cho rotor thể hiện tính chất cứng nhắc. Chính thức, rotor được coi là cứng khi nó có thể được chỉnh sửa trong hai mặt phẳng tùy ý bất kỳ và, sau khi chỉnh sửa đó, mất cân bằng còn lại không vượt quá đáng kể dung sai được chỉ định ở bất kỳ tốc độ nào lên đến tốc độ phục vụ tối đa. Trong thực tế, điều này có nghĩa là trục không uốn cong đáng kể dưới lực ly tâm nó phát sinh, vì vậy phân phối khối lượng mà bạn đo được ở tốc độ thấp về cơ bản giống như phân phối mà máy chạy với ở tốc độ toàn bộ.
Giả định này là đường phân chia của toàn bộ họ ISO 21940. Khi rotor uốn cong — thường là khi tốc độ phục vụ của nó vượt quá khoảng 70% của bending tốc độ tới hạn — mô hình cứng sẽ bị phá vỡ và các thủ tục đa tốc độ của Tiêu chuẩn ISO 21940-12 đối với rotor linh hoạt phải được sử dụng thay thế. Mục tiêu được nêu của cân bằng rotor cứng là giảm khối lượng sự lập dị cho đến khi các lực ly tâm và rung động từ mất cân bằng dư còn lại là chấp nhận được thấp đối với mục đích sử dụng dự định của máy — không bao giờ để theo đuổi một sự cân bằng hoàn hảo về mặt lý thuyết, điều này không thể đạt được cũng không kinh tế.
2. Xác định Dung sai Cân bằng: G-Grades
Đây là trái tim của tiêu chuẩn — chương trả lời “mức độ cân bằng cần phải tốt đến mức nào?” Nó kế tục khái niệm được công nhận quốc tế về Cấp độ chất lượng cân bằng (G). G-grade là một hằng số bằng tích của độ lệch tâm riêng biệt cho phép của rotor e và vận tốc góc dịch vụ tối đa Ω của nó:
G = e · Ω (về mặt số, vận tốc quỹ đạo cho phép của trung tâm khối lượng tính bằng mm/s)
Tiêu chuẩn chứa một bảng mở rộng, cập nhật liệt kê hàng trăm loại rotor — từ các phần tử rotor điện nhỏ và các trục quay mài qua bơm, quạt và ổ đĩa máy công cụ lên đến các tuabin hơi nước khổng lồ và máy phát điện — và gán cho mỗi cái một điểm chuẩn được khuyến nghị. Một kỹ sư đọc một điểm chuẩn như G6.3 đối với một bơm hoặc quạt điển hình, G2.5 đối với một rotor tuabin hoặc máy phát điện turbo cứng, hoặc các giá trị chặt chẽ hơn cho các trục quay độ chính xác cao. Tiêu chuẩn sau đó cung cấp công thức chuyển đổi điểm chuẩn đó thành một số làm việc: mức dư lượng cho phép specific mất cân bằng emỗi, khi nhân với khối lượng rotor sẽ mang lại tổng mất cân bằng dư lượng cho phép tính bằng các đơn vị như gram-milimét. emỗi = (G × 1000) / Ω, mất cân bằng cho phép giảm khi tốc độ dịch vụ tăng — một rotor nhanh phải được cân bằng chính xác hơn nhiều so với rotor chậm có cùng khối lượng. Công cụ của chúng tôi Công cụ tính toán độ lệch dư (ISO 21940-11) thực hiện chuyển đổi này trực tiếp từ một điểm chuẩn, khối lượng và tốc độ.
3. Phân bổ Dung sai cho Hai Mặt phẳng Hiệu chỉnh
Một dung sai toàn bộ là không đủ để cân bằng một rotor thực tế, bởi vì hiệu chỉnh được áp dụng trong hai mặt phẳng hiệu chỉnh. Khi biết được tổng độ mất cân bằng dư thừa cho phép, nó phải được phân bổ giữa hai mặt phẳng đó, và ISO 21940-11 cung cấp các công thức rõ ràng và sơ đồ vectơ để làm đúng cách. Sự chia tách không tùy ý: nó phụ thuộc vào hình học của rotor’s — cụ thể là khoảng cách trục của mỗi mặt phẳng sửa chữa từ trọng tâm và từ các vị trí ổ động. Phân bổ độ chịu lực một cách thích hợp là những gì đảm bảo rằng cả hai tĩnh thành phần và cặp đôi mất cân bằng được kiểm soát, do đó lực động tại cả hai các ổ động được giảm thiểu dọc theo chiều dài rotor. Đối với rotor đối xứng ở trong lòng, sự chia là gần như bằng nhau; đối với các hình học không đối xứng hoặc ngoài, nó có thể không bằng nhau đáng kể. Hướng dẫn kèm theo về cách chia độ mất cân bằng dư thừa cho phép giữa hai mặt phẳng sửa chữa hướng dẫn thực hiện cùng một phép tính từng bước.
4. Xác minh Độ mất cân bằng dư thừa — Bài kiểm tra chấp nhận
Sau cùng trọng số hiệu chỉnh được áp dụng, một lần chạy xác minh xác nhận kết quả. Trên một máy cân bằng độ mất cân bằng còn lại được đo lường trong mỗi mặt phẳng sửa chữa và so sánh với các tiêu chuẩn chấp nhận riêng lẻ cho mỗi mặt phẳng được lấy từ bước trước. Rotor chỉ vượt qua khi độ mất cân bằng dư thừa được đo lường bằng hoặc thấp hơn tiêu chuẩn trong cả hai các mặt phẳng — vượt qua ở một mặt phẳng và gần xảy ra ở mặt phẳng khác là không thành công. Tiêu chuẩn nhấn mạnh rằng các dụng cụ xác minh phải được hiệu chuẩn đúng cách và bất kỳ sai sót công cụ nào (ống trục, bộ điều hợp, các phần tử lái) phải được tính toán, vì độ lệch tâm không được sửa chữa của công cụ có thể che giấu hoặc làm giả một kết quả vượt qua.
Khi rotor đã được cài đặt, quá trình xác minh tương tự này xảy ra tại chỗ thay vì trong lỗ cân bằng. Một máy phân tích hai kênh xách tay như Balanset-1A đo kích thước 1× biên độ và pha trong các ổ động của máy ở tốc độ hoạt động, tính toán hệ số ảnh hưởng, và xác nhận rằng rung động dư thừa nằm trong tiêu chuẩn ISO 21940-11 được chọn — nắm bắt trạng thái đã cài đặt thực sự, bao gồm lắp ráp và các hiệu ứng nhiệt mà máy cửa hàng không bao giờ thấy.
5. Báo cáo và Khả năng theo dõi
Tiêu chuẩn kết thúc bằng cách quy định nội dung tối thiểu của báo cáo cân bằng chính thức, vì vậy các kết quả có thể truy tìm và rõ ràng. Báo cáo tuân thủ ghi lại các chi tiết hành chính (ngày, người vận hành), xác định đầy đủ rotor (số bộ phận và số sê-ri), và các thông số cân bằng chính: độ chất lượng cân bằng được chỉ định, tốc độ dịch vụ tối đa, và khối lượng rotor. Điều quan trọng là nó ghi lại cả mất cân bằng ban đầu và độ mất cân bằng dư lượng được đo cuối cùng cho mỗi mặt phẳng hiệu chỉnh, chứng minh rằng mỗi mặt nằm dưới độ dung sai tính toán của nó. Kết quả là một bản ghi vĩnh viễn, có thể xác minh được rằng rotor được cân bằng theo tiêu chuẩn.
6. Những gì đã thay đổi từ ISO 1940-1
- Thay thế trực tiếp: ISO 21940-11 là người kế nhiệm chính thức của ISO 1940-1. Các nguyên tắc cơ bản và mối quan hệ G = e·Ω cốt lõi không thay đổi, do đó các đặc tả cũ gọi ra “G6.3 per ISO 1940-1” ánh xạ sạch sẽ vào tài liệu mới.
- Nhấn mạnh nhiều hơn về quy trình: phiên bản mới coi cân bằng là một quy trình từ đầu đến cuối — chỉ định độ dung sai, phân bổ nó giữa các mặt phẳng, xác minh kết quả, và báo cáo nó — thay vì một giá trị độ dung sai duy nhất.
- Bảng mở rộng và hướng dẫn rõ ràng hơn: các bảng máy G-grade hiện bao gồm nhiều loại rotor hơn, và các hướng dẫn thủ tục và phân bổ rõ ràng hơn.
- Tích hợp tốt hơn: tiêu chuẩn này phù hợp sạch sẽ với phần còn lại của chuỗi ISO 21940 — Phần 12 cho rôto linh hoạt và Phần 13 cho cân bằng tại chỗ — và tham khảo Tiêu chuẩn ISO 20816 chuỗi cho giới hạn rung động trong dịch vụ.
- Giả định rotor cứng vẫn là người gác cửa: toàn bộ tài liệu chỉ có giá trị trong khi rotor hoạt động cứng; ngay khi nó uốn cong ở tốc độ, nhà phân tích phải chuyển sang Phần 12.
