ISO 21940-12：具柔性行為轉子的程序與公差
ISO 21940-12 是解決 柔性轉子 動平衡校正較難問題的国际標準 臨界轉速不同。其完整標題為 「機械振動 — 轉子動平衡校正 — 第 12 部分：具柔性行為轉子的程序與公差。」 與 剛性轉子不同，剛性轉子只需在低速下校正一次即可信任其保持平衡，而在靜止狀態下完成動平衡校正的柔性轉子，在額定運轉速度下可能會劇烈振動。本標準提供了這些轉子所需的專用多速、多平面程序，並且是 ISO 21940-11的自然補充，後者規範剛性轉子。
1. 範圍與轉子分類
該標準適用於任何不平衡分佈和/或撓曲形狀隨轉速改變的轉子。ISO 21940-12 將工作框架建立在典型的 轉子配置 具有柔性行為及其適用的動平衡校正程序，而非編號的分類系統。下方廣泛引用的五類分類法實際上源自現已廢止的 ISO 11342:1998，並仍作為評估作業複雜度的實用指南；轉子範圍從近剛性到高度柔性：
- 第 1 類 — 剛性轉子： 在整個轉速範圍內表現為剛性，並依據 ISO 21940-11 進行處理。
- 第 2 類 — 準剛性轉子： 可在低轉速下進行動平衡校正，但可能需要在 微調平衡 運轉轉速下進行微調，以消除殘餘彎曲。
- 第 3 類 — 需要在多個轉速下進行動平衡校正的轉子： 通常會通過一個或多個臨界轉速，最常使用 影響係數 方法。
- 第 4 類和第 5 類 — 高度柔性轉子： 例如大型渦輪發電機軸，會激發多個彎曲模態，並需要先進的 模態動平衡校正 來校正每個模態。
將轉子歸入正確的類別，能讓分析師事先了解工作的複雜程度以及應採用哪種程序。
2. 動平衡校正程序：兩種核心方法
本章是該標準的技術核心。其核心訊息是，僅靠低速動平衡校正對柔性轉子而言是不夠的，必須輔以考慮軸彎曲的高速作業。ISO 21940-12 將此工作組織為一系列動平衡校正程序——低速程序（標記為 A 至 F，例如單平面、雙平面及組裝過程中的分階段動平衡校正）與高速程序（G 至 I，在一個或多個較高轉速下執行）。高速程序基於兩項主要技術：
影響係數法
這種多功能且廣泛使用的技術，會將已知的 試重 試重 振動 響應 — 包括 振幅與相位 振幅與相位 影響係數計算器.
模態動平衡
模態動平衡校正是一種更具物理直觀性的方法：它將轉子的每個彎曲 模態 視為獨立的不平衡問題。轉子在選定臨界轉速或附近運轉，以最大程度激發對應的模態形狀；振動測量隨後定位該模態的有效「重點」，並將校正配重放置在撓度最大的點 — 即反節點 — 以抵消不平衡。此過程針對運轉範圍內每個顯著的彎曲模態逐一重複，一次校正一個模態。這兩種方法並非競爭關係；大型機器常採用混合方法，利用模態洞察選擇校正平面，並使用影響係數精確調整配重。
3. 規範動平衡公差
簡單的 G 級 G 級
- 對每個顯著彎曲模態的 殘餘模態不平衡 限制。
- 對每個顯著彎曲模態的 絕對軸振動振幅 在指定位置和轉速下的限制，特別是運轉轉速。
- 對每個顯著彎曲模態的 傳遞至軸承的力.
這些基於振動和力的限制將驗收標準與在役嚴重度標準（如 ISO 20816 ISO 10816/20816
4. 驗證最終動平衡狀態
柔性轉子的驗收與剛性轉子有根本差異。剛性轉子僅在單一轉速下驗證；柔性轉子必須確認在整個 整個 運轉範圍 升速升速過程
5. 現場維度與實用工具
雖然許多柔性轉子工作在高轉速動平衡校正機台上進行，但相同的振幅與相位測量技能同樣適用於 現場動平衡 現場動平衡 Balanset-1A Balanset ISO 21940-13 ISO 21940-21
6. 關鍵概念總結
- 柔性與剛性行為： 一旦轉子的運轉轉速達到其第一彎曲 自然頻率臨界轉速
- 臨界轉速與模態形狀： 了解轉子的臨界轉速及其在各轉速下的彎曲形狀至關重要；每個模態都是獨立的動平衡校正問題。
- 多平面、多轉速： 在多個校正平面進行校正，並依據多個轉速的測量結果，是常態而非例外。
- 模態動平衡： 一種強大的策略，在每個彎曲模態的反節點處添加配重，以專門抵消該模態的不平衡。
