МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ

ИСО1940-1

Второе издание

15-08-2003

Вибрация — Требования к качеству балансировки жестких роторов — Часть 1: Определение допустимого остаточного дисбаланса Mechanical vibration — Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state — Part 1: Specification and verification of balance tolerances

Регистрационный номер ИСО 1940-1:2003

Содержание

Предисловие............................................................................................................................................................. III Введение ...................................................................................................................................................................IV 1 Область применения ..................................................................................................................................1 2 Нормативные ссылки .................................................................................................................................1 3 Термины и определения ............................................................................................................................2 4 Общие основы балансировки ...................................................................................................................4 5 Принцип подобия.........................................................................................................................................8 6 Определение балансировочных допусков ............................................................................................9 7 Распределение допустимого остаточного дисбаланса по плоскостям задания

допуска ........................................................................................................................................................14 8 Распределение допусков по плоскостям коррекции .........................................................................16 9 Сборные роторы........................................................................................................................................17 10 Подтверждение результатов измерений остаточного дисбаланса ................................................18 Приложение А (информационное) Пример определения допустимого остаточного

дисбаланса на основе классов точности балансировки G и его распределения по плоскостям задания допуска .............................................................................................................21

Приложение В (информационное) Определение допустимого остаточного дисбаланса из ограничений на силы в подшипниковых опорах ................................................................................24

Приложение С (информационное) Определение допустимого остаточного дисбаланса из ограничений на вибрацию .......................................................................................................................25

Приложение D (информационное) Определение допустимого остаточного дисбаланса на основе накопленного опыта....................................................................................................................26

Приложение Е (информационное) Правила пересчета допустимых остаточных дисбалансов из плоскостей задания допуска в плоскости коррекции .........................................28

Библиография .........................................................................................................................................................30

ИСО 1940-1:2003

III

Предисловие

Международная организация по стандартизации (ИСО) является всемирной федерацией национальных организаций по стандартизации (комитетов-членов ИСО). Разработка между-народных стандартов обычно осуществляется техническими комитетами ИСО. Каждый на-циональный орган, заинтересованный в деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные и неправительственные, установившие взаимодействие с ИСО, также принимают участие в этой работе. ИСО тесно сотрудничает с Международной электротех-нической комиссией (МЭК) в области стандартизации, связанной с электротехникой.

Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, установленными в Директивах ИСО/МЭК, часть 2.

Проект международного стандарта, одобренный техническим комитетом, рассылается на-циональным органам на голосование. Для того, чтобы проект был опубликован в качестве международного стандарта, необходимо одобрение, по крайней мере, 75 % национальных органов, принявших участие в голосовании.

Следует иметь в виду, что некоторые вопросы настоящей части ИСО 1940 могут быть пред-метом авторских прав. ИСО не несет ответственности за определение круга вопросов, кото-рые могут затрагивать авторские права.

Международный стандарт ИСО 1940-1 подготовлен Подкомитетом 1 "Балансировка, вклю-чая балансировочные станки " Технического комитета ИСО/ТК 108 "Вибрация и удар".

Настоящее второе издание ИСО 1940-1 отменяет и заменяет собой первое издание (ИСО 1940-1-86), в который внесены изменения технического характера. Наиболее существенным из них является введение плоскостей задания допуска вместо задания допустимых значе-ний остаточного дисбаланса в плоскостях коррекции.

ИСО 1940 состоит из следующих частей, объединенных общим заглавием "Вибрация – Тре-бования к качеству балансировки жестких роторов":

⎯ Часть 1: Определение допустимого остаточного дисбаланса

⎯ Часть 2: Точность балансировки

ИСО 1940-1:2003

IV

Введение

Общее руководство по применению стандартов в области балансировки дано в ИСО 194991). Из всех видов дисбаланса для ротора жесткого типа интерес представляют только главный вектор дисбалансов и главный момент дисбалансов, которые в совокупности часто представляют в виде динамического дисбаланса.

Современное балансировочное оборудование дает возможность снизить дисбаланс ротора до весьма низких значений, однако установление чрезмерно завышенных требований к ка-честву балансировки невыгодно с экономической точки зрения. Поэтому важно определить, до какой степени целесообразно снизить дисбаланс ротора, исходя из условий компромисса между техническими и экономическими требованиями.

Важным вопросом является также подтверждение полученных значений остаточных дисба-лансов. При этом необходимо учитывать разного рода погрешности оценки остаточного дисбаланса. В настоящем стандарте рассмотрены новые подходы учета погрешностей оценки дисбаланса, согласованные с ИСО 1940-2.

1) В стадии разработки

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ИСО 1940-1:2003

Вибрация — Требования к качеству балансировки жестких роторов —

Часть 1: Определение допустимого остаточного дисбаланса

1 Область применения

Настоящая часть ИСО 1940 устанавливает требования к жестким роторам и методы

a) определения допустимого остаточного дисбаланса;

b) определения необходимого числа плоскостей коррекции;

c) подтверждения полученных значений остаточного дисбаланса ротора.

Приведены также рекомендации в отношении классов точности балансировки жестких рото-ров для машин разных видов и разных скоростей вращения. Эти рекомендации являются обобщением мирового опыта эксплуатации данных машин.

Настоящая часть ИСО 1940 может быть использована в договорных отношениях между из-готовителями и покупателями в части определения приемочных критериев при оценке оста-точного дисбаланса.

Подробное рассмотрение погрешностей, связанных с процедурой балансировки, и методов определения остаточного дисбаланса с учетом этих погрешностей дано в ИСО 1940-2.

Настоящая часть ИСО 1940 не распространяется на роторы гибкого типа. Требования к ка-честву балансировки гибких роторов установлены в ИСО 11342.

2 Нормативные ссылки

При использовании настоящего документа применяют следующие ссылочные документы. Для жестких ссылок руководствуются только указанным изданием документа. последующие поправки к любой из данных публикаций не применимы. Для плавающих ссылок необходимо использовать самое последнее издание ссылочного документа, включая все изменения к нему.

ИСО 1925:2001, Вибрация. Балансировка. Термины и определения

ИСО 1940-2 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 2. Точность балансировки

ИСО 1940-1:2003

2

3 Термины и определения

В целях настоящего документа применяют термины и определения по ИСО 1925. Некоторые из этих терминов и определений приведены в настоящем разделе для удобства пользова-ния.

3.1 балансировка процедура, во время которой проводят оценку распределения масс ротора и, если необхо-димо, изменяют его таким образом, чтобы остаточный дисбаланс, вибрация или силы, воз-действующие на подшипник на частоте вращения ротора, не выходили за пределы установ-ленных допусков

[ИСО 1925, 4.1]

3.2 дисбаланс состояние ротора, когда в результате действия центробежных сил на его подшипники ока-зывается силовое или кинематическое воздействие

[ИСО 1925, 3.1]

3.3 начальный дисбаланс дисбаланс любого вида, присутствующий у ротора до проведения балансировки

[ИСО 1925, 3.11]

3.4 остаточный дисбаланс дисбаланс любого вида, остающийся после балансировки

[ИСО 1925, 3.10]

3.5 главный вектор дисбалансов rU

r

векторная сумма всех дисбалансов, распределенных вдоль оси ротора. ПРИМЕЧАНИЕ См. примечание к 3.6.

[ИСО 1925, 3.12] ПРИМЕЧАНИЕ 2 Данная величина может быть представлена в виде

∑=

=k

zkr UU

1

rr

где

rUr

- главный вектор дисбалансов, г ⋅ мм;

kUr

- векторы локальных дисбалансов ротора, Kk ...,,1= .

3.6 главный момент дисбалансов rP

векторная сумма всех моментов дисбаланса, распределенных вдоль оси ротора, относи-тельно плоскости главного вектора дисбалансов (Изм.2) ПРИМЕЧАНИЕ 1 Главный вектор дисбалансов вместе с главным моментом дисбалансов полно-

ИСО 1940-1:2003

3

стью характеризуют состояние неуравновешенности ротора жесткого типа.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 Главный вектор дисбалансов не привязан к каким-либо радиальным плоско-стям ротора, но модуль и фазовый угол главного момента дисбалансов зависят от той точки вдоль оси ротора, к которой отнесен главный вектор дисбалансов.

ПРИМЕЧАНИЕ 3 Главный момент дисбалансов представляет собой векторную сумму моментов векторов динамических дисбалансов относительно плоскости главного вектора дисбалансов.

ПРИМЕЧАНИЕ 4 Главный момент дисбалансов часто выражают в виде кососимметричной пары дисбалансов, равных по модулю, но противоположно направленных, в двух произвольных радиаль-ных плоскостях ротора.

ПРИМЕЧАНИЕ 5 Данная величина может быть представлена в виде

( )∑=

×−=K

kkUkr UzzP

r1

rrrr

где rP - главный момент дисбалансов, г ⋅ мм2;

kUr

- векторы локальных дисбалансов ротора;

rUzr

- вектор расстояния от плоскости главного вектора дисбалансов ротора до начала координат;

zzr - вектор расстояния от плоскости локального дисбаланса kUr

до начала координат.

ПРИМЕЧАНИЕ 6 Данное определение модифицировано по отношению к ИСО 1925, 3.13.

3.7 пара кососимметричных дисбалансов ротора

Пара равных по модулю, но противоположенных по направлению дисбалансов в двух за-данных плоскостях ротора на некотором расстоянии друг от друга, заменяющих главный момент дисбалансов.

3.8 динамический дисбаланс

состояние, при котором центральная ось вращения занимает произвольное положение от-носительно оси вала ПРИМЕЧАНИЕ 1 В отдельных случаях центральная ось вращения может быть параллельна или пересекать ось вала

ПРИМЕЧАНИЕ 2 Количественной мерой динамического дисбаланса может служить пара векто-ров дисбаланса в двух заданных плоскостях (перпендикулярных оси вала), которые полностью опре-деляют дисбаланс жесткого ротора.

ПРИМЕЧАНИЕ 6 Данное определение модифицировано по отношению к ИСО 1925, 3.9.

3.9 модуль дисбаланса

Произведение неуравновешенной массы на расстояние от ее центра до оси вращения ПРИМЕЧАНИЕ Измеряют в г ⋅ мм.

[ИСО 1925, 3.3]

3.10 фазовый угол дисбаланса

угол в полярной системе координат в плоскости, перпендикулярной оси вала, под которым видна неуравновешенная масса

[ИСО 1925, 3.4]

ИСО 1940-1:2003

4

3.11 вектор дисбаланса

вектор, модуль которого равен модулю дисбаланса, а фазовый угол - фазовому углу дисба-ланса.

[ИСО 1925, 3.5]

3.12 тип ротора свойство ротора, определяемое по характеру изменения состояния уравновешенности с из-менением скорости вращения, по видам дисбаланса, подлежащим коррекции и по способно-сти сохранять или изменять положение своих частей и их центров масс друг относительно друга в пределах диапазона скоростей вращения. ПРИМЕЧАНИЕ 1 Обычно состояние уравновешенности с изменением скорости вращения изме-няется незначительно. В противоположность действующему определению ИСО 1925 даже модаль-ный дисбаланс с изменением скорости вращения остается постоянным. Только в особых случаях из-менение скорости сопровождается существенным изменением дисбаланса.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 Для описания распределения массы ротора и возможного изменения этого распределения при изменении скорости вращения полезно рассматривать ротор как совокупность элементов массы. Такими элементами могут быть конечные элементы разбиения ротора или его час-ти и детали.

ПРИМЕЧАНИЕ 3 На тип ротора влияют его конструкция, изготовление и сборка.

ПРИМЕЧАНИЕ 4 Отклик ротора на воздействие дисбаланса может изменяться с изменением скорости вращения и состояния опорных подшипников. Допустимость того или иного отклика опреде-ляется соответствующими балансировочными допусками.

ПРИМЕЧАНИЕ 5 Диапазон скоростей вращения охватывает все скорости, начиная с состояния покоя до максимальной рабочей скорости, но может включать в качестве запаса и более высокие скорости, связанные с возможным изменением рабочих условий (температуры, давления, потока).

ПРИМЕЧАНИЕ 6 С точки зрения уравновешенности ротора достаточно рассматривать только изменения положений элементов масса ротора, не симметричных относительно его оси вращения.

3.13 жесткий ротор тип ротора, при котором его дисбаланс не изменяется значительно с изменением скорости вращения, для описания неуравновешенности достаточно использовать только главный вектор и (или) главный момент дисбалансов и положение всех элементов массы сохраняет-ся практически неизменным друг относительно друга во всем диапазоне скоростей враще-ния. ПРИМЕЧАНИЕ Дисбаланс жесткого ротора может быть устранен установкой корректирующих грузов в двух произвольно выбранных плоскостях коррекции.

4 Общие основы балансировки

4.1 Общие положения Балансировка представляет собой процедуру, во время которой проводят оценку распреде-ления масс ротора и, при необходимости, изменяют его таким образом, чтобы остаточный дисбаланс или вибрация ротора или силы, действующие в подшипнике на частоте вращения ротора, находились в установленных пределах.

Дисбаланс ротора может быть обусловлен конструктивными особенностями, применяемым материалом, погрешностями изготовления или сборки. Каждый ротор, даже выпускаемый серийно, имеет свое собственное индивидуальное распределение дисбаланса по длине.

ИСО 1940-1:2003

5

4.2 Различные способы представления дисбаланса Один и тот же дисбаланс жесткого ротора может быть представлен различными способами, как показано на рисунках 1 а) - 1 f).

На рисунках 1 а) - 1 с) показаны различные представления через главный вектор дисбалан-сов и пару кососимметричных дисбалансов, определяющих моментную неуравновешен-ность ротора, а на рисунках 1 d) - 1 f) - в виде динамических дисбалансов в двух плоскостях ротора.

Примечание 1 – Главный вектор дисбалансов может быть отнесен (без изменения его моду-ля и фазового угла) к любой радиальной плоскости ротора, однако от положения главного вектора дисбалансов будет зависеть главный момент дисбалансов.

Примечание 2 – Под центром дисбаланса понимают точку на оси ротора, куда относят глав-ный вектор дисбалансов, так чтобы главный момент дисбалансов достигал своего миниму-ма.

В случаях, когда для достижения уравновешенности ротора достаточно проведения одно-плоскостной балансировки (см. 4.5.2) или когда дисбаланс описывают через главный вектор дисбалансов и пару кососимметричных дисбалансов (см. 4.5.4), предпочтительно использо-вать представления 1 а) - 1 с). В случаях же, когда дисбаланс рассматривают как сосредото-ченный в двух плоскостях ротора, предпочтительно использовать представления 1 d) - 1 f).

4.3 Последствия дисбаланса Главный вектор дисбалансов и главный момент дисбалансов (или пара кососимметричных дисбалансов) по-разному влияют на силы, действующие в подшипниках ротора, и вибрацию машины. Поэтому их часто рассматривают отдельно. Даже в случае представления дисба-ланса в виде динамического дисбаланса в двух плоскостях коррекции обращают внимание на то, что в большей степени сформировало данный динамический дисбаланс – главный вектор дисбалансов или главный момент дисбалансов.

4.4 Плоскости задания допуска Допустимые значения дисбаланса предпочтительно устанавливать в специальных плоско-стях – плоскостях задания допуска. Для любого жесткого ротора всегда существуют две "идеальных" плоскости, характеризующиеся тем, что для них имеет значение выполнение установленных требований только для модулей дисбаланса, в то время как их фазовые уг-лы могут быть любыми.

В большинстве случаев такие плоскости расположены вблизи подшипниковых опор. Кроме того, поскольку целью балансировки является, как правило, снижение вибрации и сил, пере-даваемых вовне на конструкцию машины через подшипники, в настоящей части ИСО под плоскостями задания допуска A и B понимаются плоскости соответствующих подшипнико-вых опор.

4.5 Плоскости коррекции 4.5.1 Общие положения Роторы, дисбаланс которых выходит за пределы допусков, нуждается в коррекции дисба-ланса. Часто эту коррекцию невозможно выполнить в плоскостях задания допуска, и ее при-ходится осуществлять там, где есть возможность добавления, удаления или перемещения соответствующих масс (материала).

Число необходимых плоскостей коррекции зависит от значения и распределения начального дисбаланса, а также от конструкции ротора, которая определяет, в частности, форму плос-костей коррекции и их положение относительно плоскостей задания допуска.

4.5.2 Роторы, для балансировки которых достаточно одной плоскости коррекции Для роторов некоторых видов выходить за пределы допуска может только главный вектор

ИСО 1940-1:2003

6

дисбалансов, в то время как главный момент дисбалансов всегда находится в пределах до-пуска. Типичным примером служат роторы в форме диска при условии выполнения следую-щих требований:

⎯ расстояние между подшипниками ротора достаточно велико;

⎯ диск вращается с незначительными осевыми биениями;

⎯ плоскость коррекции выбрана так, что при внесении в нее корректировочных грузов не происходит значительного увеличения главного момента дисбалансов.

Выполнение вышеперечисленных требований следует проверять в каждом случае отдель-но. Для этого рекомендуется провести одноплоскостную балансировку для значительного числа роторов, в процессе которой определить максимальный главный момент дисбалан-сов, который - после деления на расстояние между подшипниковыми опорами - даст значе-ния пары кососимметричных дисбалансов в плоскостях опор. Если даже в этом наихудшем случае полученные значения кососимметричных дисбалансов будут признаны допустимыми, можно принять решение о возможности проведения для данного ротора балансировки толь-ко в одной плоскости.

Хотя при проведении одноплоскостной балансировки ротор можно не приводить во враще-ние, тем не менее, это обычно делают в целях повышения точности. В процессе баланси-ровки определяют и приводят к допустимому значению главный вектор дисбалансов.

4.5.3 Роторы, для балансировки которых нужны две плоскости коррекции Если ротор жесткого типа не имеет форму диска или для него не выполняются условия, пе-речисленные в 4.5.2, помимо главного вектора дисбалансов в процессе балансировки сле-дует устранять также главный момент дисбалансов. В большинстве случаев эти два вида дисбаланса представляют в виде динамического дисбаланса, т.е. пары дисбалансов, отне-сенных к двум плоскостям ротора (см. рисунок 1 d).

В случае двухплоскостной балансировки ротор необходимо приводить во вращение - только таким способом можно определить значение моментного дисбаланса.

4.5.4 Ротор с тремя и более плоскостями коррекции Хотя теоретически для любого жесткого ротора дисбаланс можно устранить балансировкой в двух плоскостях коррекции, иногда используют большее число плоскостей, например в случаях, когда

⎯ главный вектор дисбалансов и главный момент дисбалансов устраняют по отдельно-сти (т.е. главный вектор дисбалансов устраняют в другой плоскости, чем те, что ис-пользуются для коррекции кососимметричных дисбалансов);

⎯ корректирующие массы вносят (удаляют) по всей длине ротора. ПРИМЕЧАНИЕ В особых случаях распределение корректирующих масс по длине ротора проводят, если имеются какие-либо ограничения на их распределение в плоскостях коррекции (например, ба-лансировка коленчатых валов путем высверливания отверстий в противовесах), или с целью сохра-нения прочностных свойств материала ротора.

4.6 Допустимый остаточный дисбаланс Для простейшего случая межопорного ротора малой длины, кососимметричными дисбалан-сами которого можно пренебречь, состояние неуравновешенности может быть описано че-рез одну векторную величину - дисбаланс U

r.

Чтобы ротор работал удовлетворительно, значение этого дисбаланса (остаточный дисба-ланс resU ) не должно превышать некоторого допустимого значения perU :

perres UU ≤ .

ИСО 1940-1:2003

7

Размеры в миллиметрах

а) Главный вектор дисбалансов с парой кососим-метричных дисбалансов в торцовых плоскостях

ротора

b) Частный случай а): главный вектор дисбалансов, приложенный к центру масс (статический дисба-ланс) с парой кососимметричных дисбалансов в

торцовых плоскостях ротора

с) Частный случай а): главный вектор дисбалансов, приложенный к центру дисбаланса

ротора, с минимальными (по модулю) кососимметричными дисбалансами в плоскости, перпендикулярной направлению вектора главного

дисбалансов

d) Векторы дисбалансов в торцовых плоскостях ротора

CM – центр масс; CU – центр дисбаланса

а Модуль дисбаланса равен 5 г ⋅ мм b Модуль дисбаланса равен 1,41 г ⋅ мм c Модуль дисбаланса равен 3,16 г ⋅ мм d Модуль дисбаланса равен 2,24 г ⋅ мм e Модуль дисбаланса равен 1,12 г ⋅ мм

f Модуль дисбаланса равен 3 г ⋅ мм g Модуль дисбаланса равен 1 г ⋅ мм h Модуль дисбаланса равен 2 г ⋅ мм i Модуль дисбаланса равен 2,69 г ⋅ мм l Модуль дисбаланса равен 2,69 г ⋅ мм

Рисунок 1, лист 1 – Различные представления одного и того же дисбаланса ротора

ИСО 1940-1:2003

8

е) Разложение дисбалансов в торцовых плоскостях ротора на ортогональные

составляющие

f) Векторы дисбалансов, приведенные к двум другим плоскостям ротора

CM – центр масс; CU – центр дисбаланса а Модуль дисбаланса равен 5 г ⋅ мм b Модуль дисбаланса равен 1,41 г ⋅ мм c Модуль дисбаланса равен 3,16 г ⋅ мм d Модуль дисбаланса равен 2,24 г ⋅ мм e Модуль дисбаланса равен 1,12 г ⋅ мм

f Модуль дисбаланса равен 3 г ⋅ мм g Модуль дисбаланса равен 1 г ⋅ мм h Модуль дисбаланса равен 2 г ⋅ мм

Рисунок 1, лист 2 – Различные представления одного и того же дисбаланса ротора

Обобщая, то же самое можно отнести к ротору любого типа.

ПРИМЕЧАНИЕ В системе единиц СИ величину perU измеряют в кг ⋅ м, однако в целях балансировки более практично использовать единицу измерения г ⋅ мм.

perU определяют как общий допуск в плоскости центра масс ротора. В случае двухплоскост-ной балансировки этот общий допуск следует разнести по двум плоскостям задания допуска (см. раздел 7).

5 Принцип подобия

5.1 Общие положения Помочь оценить и рассчитать влияние массы ротора и его рабочей скорости на значение допустимого остаточного дисбаланса может использование некоторых принципов подобия.

5.2 Допустимый остаточный дисбаланс и масса ротора

В общем случае для ротора любого типа допустимый остаточный дисбаланс perU пропор-ционален массе ротора m :

mU per ~ .

Отношение допустимого остаточного дисбаланса к массе ротора дает значение допустимого остаточного удельного дисбаланса pere :

mUe perper =

ИСО 1940-1:2003

9

ПРИМЕЧАНИЕ 1 В системе единиц СИ величину mU per измеряют в кг ⋅ м/кг, однако в целях балансировки более практично использовать единицу измерения г ⋅ мм/кг (или мкм, см. примечание 2).

ПРИМЕЧАНИЕ 2 В системе единиц СИ величину pere измеряют в кг ⋅ м/кг или м. Однако более практичной единицей является мкм, поскольку в большинстве случаев допустимый остаточный удельный дисбаланс находится в пределах от 0,1 до 10 мкм. Величину pere применяют обычно, если хотят сравнить балансировочные допуски с геометрическими допусками (биения ротора, зазор вала).

ПРИМЕЧАНИЕ 3 Если для ротора (например, диска, насаженного перпендикулярно оси вала) существенным является только главный вектор дисбалансов, то pere представляет собой расстояние

от центра масс ротора до оси вала. Для ротора общего вида pere не имеет ясного физического смыс-ла и отражает влияние как главного вектора дисбалансов, так и главного момента дисбалансов.

ПРИМЕЧАНИЕ 4 Существуют некоторые ограничения на достижимые значения остаточного удельного дисбаланса pere , связанные с условиями проведения балансировки, например центровкой вала, характеристиками подшипников и привода.

ПРИМЕЧАНИЕ 5 Малые значения pere на практике удается получить только в случае высокой точности изготовления цапф вала (круглости, прямолинейности). В некоторых случаях необходимо уравновешивать ротор в своих собственных подшипниках с использованием ременного, воздушного или передачи, используемой на месте установки. В других - ротор уравновешивают в сборе в своем корпусе с собственными подшипниками и приводом в нормальных условиях эксплуатации, включая температуру.

5.3 Допустимый остаточный удельный дисбаланс и рабочая скорость Опыт показывает, что, как правило, для роторов одного вида допустимый остаточный удельный дисбаланс pere изменяется обратно пропорционально рабочей скорости вращения

ротора n : neper 1~ .

Та же зависимость, выраженная через угловую скорость вращения ротора Ω на максималь-ной рабочей скорости, принимает вид

consteper =Ω⋅

Это соотношение следует также из общих соображений, что для геометрически подобных роторов с равными тангенциальными скоростями движения поверхности возникающие в них напряжения и удельные нагрузки на подшипник (вследствие центробежных сил) будут оди-наковы. На этом соотношении установлены классы точности балансировки (см. 6.2, таблицу 1 и рисунок 2). ПРИМЕЧАНИЕ Если максимальная скорость ротора, для которой он был спроектирован, существенно превышает его рабочую скорость (например, ротор двигателя переменного тока, изначально рассчи-танный на скорость вращения 3000 об/мин, применяют в сборе со статором, допускающим вращение со скоростью 1000 об/мин), то следование вышеприведенным соображениям подобия может привес-ти к чрезмерно большим ограничениям на pere . В этом случае могут быть допустимы более высокие

значения pere (для приведенного примера, увеличенные в отношении 3000/1000).

6 Определение балансировочных допусков

6.1 Общие положения Балансировочные допуски могут быть определены пятью различными способами (см. 6.2 - 6.5). Эти способы основаны на

ИСО 1940-1:2003

10

⎯ классах точности балансировки, установленных по многолетнему опыту работы с ро-торами различных видов (см. 6.2);

⎯ экспериментальных оценках (см. 6.3);

⎯ требовании ограничения сил, действующих на подшипники вследствие дисбаланса (см. 6.4.1);

⎯ требовании ограничения вибрации, вызываемой дисбалансом (см. 6.4.2);

⎯ собственном опыте организации.

Выбор конкретного способа является предметом соглашения между производителем и по-требителем.

6.2 Классы точности балансировки G 6.2.1 Классификация На основе мирового опыта и учета правила подобия (см. раздел 5) были установлены клас-сы точности балансировки G, которые определяют классификацию требований к качеству балансировки для типичных групп машин (см. таблицу 1).

Классы точности балансировки G построены на основе значения произведения Ω⋅pere , вы-раженного в мм/с. Если, например, это значение равно 6,3 мм/с, класс точности балансиров-ки обозначают G 6,3.

Границы классов точности балансировки образуют геометрическую прогрессию со знамена-телем 2,5. В некоторых случаях может потребоваться более точная классификация, особен-но когда требуется проведение балансировки высокой точности, но в любом случае знаме-натель геометрической прогрессии, используемый для такой классификации, не должен быть меньше, чем 1,6.

На рисунке 2 изображен график зависимости pere от максимальной рабочей скорости вра-щения ротора. ПРИМЕЧАНИЕ Рисунок 2 содержит некоторую дополнительную информацию, полученную опытным путем, в отношении областей параметров (сочетание рабочей скорости и класса точности баланси-ровки G), наиболее часто используемых на практике.

6.2.2 Машины особой конструкции Построенные классы точности основаны на типичных конструкциях машин, для которых масса ротора составляет определенную долю общей массы машины. В особых случаях ука-занные значения нуждаются в некоторой модификации. ПРИМЕР Электродвигатели с высотой оси вала менее 80 мм отнесены к классу G 6,3, на основе чего рассчитывают соответствующий допустимый дисбаланс (см. 6.2.3). Полученные значения допус-тимых дисбалансов применимы в случаях, когда масса ротора составляет некоторую типичную долю массы машины, например 30 %. Для легких роторов эта доля может падать до 10 %. Как следствие, допустимое значение дисбаланса может быть увеличено в три раза. И наоборот, доля массы ротора в общей массе машины может быть чрезмерно высока - до 90 % (например, у двигателей с вынесен-ным ротором). В этом случае может потребоваться уменьшение допустимого остаточного дисбаланса в три раза.

ИСО 1940-1:2003

11

Таблица 1 – Рекомендуемые классы точности балансировки для жестких роторов

Виды машин (роторов) Класс точности баланси-ровки

Значение Ω⋅pere ,

мм/с Приводные коленчатые валы для крупных низкоскоростных судовых дизельных двигателей (скорость движения поршня менее 9 м/с), конструктивно неуравнове-шенные

G 4000 4000

Приводные коленчатые валы для крупных низкоскоростных судовых дизельных двигателей (скорость движения поршня менее 9 м/с), конструктивно уравнове-шенные

G 1600 1600

Приводные коленчатые валы (конструктивно неуравновешенные) на виброизоля-торах

G 630 630

Приводные коленчатые валы (конструктивно неуравновешенные) на жестких опо-рах

G 250 250

Двигатели возвратно-поступательного действия в сборе для легковых автомоби-лей, грузовиков и локомотивов

G 100 100

Детали автомобилей: колеса, колесные диски, колесные пары, трансмиссии Приводные коленчатые валы (конструктивно уравновешенные) на виброизолято-рах

G 40 40

Сельскохозяйственные машины Приводные коленчатые валы (уравновешенные) на жестких опорах Дробилки Приводные валы (карданные валы, винтовые валы)

G 16 16

Авиационные газовые турбины Центрифуги (сепараторы, отстойники) Электрические двигатели и генераторы (с высостой оси вала не менее 80 мм) с макс. номинальной скоростью до 950 об/мин Электрические двигатели с высотой оси вала менее 80 мм Вентиляторы Зубчатые передачи Машины общего назначения Металлорежущие станки Бумагоделательные машины Насосы Турбонагнетатели Водяные турбины

G 6,3 6,3

Компрессоры Приводы с управлением от компьютера Электрические двигатели и генераторы (с высотой оси вала не менее 80 мм) с макс. номинальной скоростью свыше 950 об\мин Газовые и паровые турбины Приводы металлорежущих станков Текстильные станки

G 2,5 2,5

Приводы аудио- и видеоаппаратуры Приводы шлифовальных станков (машин)

G 1 1

Шпиндели и приводы высокоточного оборудования Гироскопы

G 0,4 0,4

Примечание 1 – Данные относятся к роторам в сборе. Рекомендации для частей роторов даны в разделе 9. Примечание 2 – Если иное специально не оговорено или не самоочевидно (как например в случае приводных

коленчатых валов), предполагается, что данные приведены для машин и оборудования вращательного действия.

Примечание 3 – В отношении ограничений, связанных с условиями установки (балансировочные станки, инстру-менты) см. примечания 1 и 2 к 5.1.

Примечание 4 – Некоторая дополнительная информация в отношении выбора класса точности приведена на рисунке 2; там указаны типичные области применения (в параметрах рабочей скорости и класса точно-сти G), основанные на накопленном опыте.

Примечание 5 – В состав приводных коленчатых валов могут входить коленчатый вал, маховик, муфта сцепле-ния, виброизоляторы, вращающиеся элементы шатунов. "Конструктивно неуравновешенные коленчатые валы" означает, что такие валы теоретически не могут быть уравновешены, "конструктивно уравнове-шенные коленчатые валы" означает, что такие валы теоретически могут быть уравновешены.

Примечание 6 – Для некоторых видов машин балансировочные допуски могут быть установлены в соответст-вующих стандартах ИСО (см., например, Библиографию).

ИСО 1940-1:2003

12

Примечание – Белым цветом выделена область параметров, наиболее часто используемых на прак-тике.

Рисунок 2 – Допустимый остаточный удельный дисбаланс для разных классов точности G и рабочих скоростей n (см. 6.2)

ИСО 1940-1:2003

13

6.2.3 Допустимый остаточный дисбаланс На основе выбранного класса точности балансировки G допустимый остаточный дисбаланс

perU может быть получен по формуле

( )Ω

⋅Ω⋅=

meU per

per 1000 ,

где perU - численное значение допустимого остаточного дисбаланса, г ⋅ мм;

( )Ω⋅pere - численное значение, определяющее выбранный класс точности балансировки, мм/с;

m - численное значение массы ротора, кг;

Ω - численное значение угловой скорости вращения ротора, рад/с; эта величина может быть получена из рабочей скорости вращения ротора n , об/мин, по формуле: 10n≈Ω .

Другим способом является использование рисунка 2 для определения значения pere ,

тогда

meU perper = .

ПРИМЕЧАНИЕ Следует обратить внимание на то, что в приведенные выше формулы допус-тимый остаточный дисбаланс perU , класс точности балансировки ( )Ω⋅pere и допустимый остаточный

удельный дисбаланс pere входят с соответствующими размерностями. Пример расчета допустимого дисбаланса приведен в приложении А.

perU определяют как общий допуск в плоскости центра масс ротора. В случае двухплоскост-ной балансировки этот общий допуск следует разнести по двум плоскостям (см. раздел 7).

6.3 Экспериментальное определение балансировочных допусков Для продукции массового производства часто бывает возможно установить требования к качеству балансировки на основе экспериментальных данных. Испытания проводят обычно на месте эксплуатации изделия. Последовательно устанавливая различные дисбалансы в каждой плоскости коррекции, определяют допустимые остаточные дисбалансы на основе наиболее представительного критерия (например, уровня вибрации, силы или шума, свя-занных с дисбалансом).

Если при проведении двухплоскостной балансировки плоскости, в которых определены до-пуски, не заданы, следует сравнить влияние пар дисбалансов, фазовые углы которых сна-чала совпадают, а затем отличаются на 1800.

6.4 Специальные случаи 6.4.1 Ограничение сил, действующих на подшипники В ряде случаев основной целью балансировки может быть ограничение действия на под-шипники сил, обусловленных дисбалансом. Это ограничение может сначала быть установ-лено в виде предельных значений силы, но потом его необходимо преобразовать в соответ-ствующие значения дисбаланса. В случае достаточно жестких (неподвижных) подшипников данное преобразование может быть осуществлено с помощью уравнения для центробежной силы (см. приложение В).

Во всех других случаях следует принимать в расчет динамическое поведение опорной кон-струкции в заданных условиях. Простых универсальных правил пересчета силы в дисбаланс

ИСО 1940-1:2003

14

не существует.

6.4.2 Ограничения вибрации Задачей балансировки может быть ограничение вибрации в заданных плоскостях ротора. Это может представлять интерес, например, для ручных машин. На основе установленных пределов для уровней вибрации могут быть получены требования к качеству балансировки (см. приложение С).

6.5 Использование опыта предприятия Организации, имеющие хорошо документированный опыт в оценке качества балансировки собственной продукции, могут использовать его для установления требований к балансиро-вочным допускам. Некоторые рекомендации даны в приложении D.

7 Распределение допустимого остаточного дисбаланса по плоскостям задания допуска

7.1 Одна плоскость

В случае одноплоскостной балансировки perU полностью относят к этой плоскости (см.

4.5.2). Во всех остальных случаях perU необходимо распределить между двумя плоскостями задания допуска.

7.2 Две плоскости 7.2.1 Общие положения

Доля perU , отнесенная к одной из плоскостей допуска, пропорциональна расстоянию от цен-тра масс до другой плоскости (см. рисунки 3 и 4). Если такими плоскостями являются плос-кости подшипниковых опор A и B , справедливы следующие формулы:

LLU

U BperperA = ,

LLU

U AperperB = ,

где

perAU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости подшипника A ;

perBU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости подшипника B ;

perU - (общий) допустимый остаточный дисбаланс (отнесенный к центру масс ротора);

AL - расстояние от центра масс до плоскости подшипника A ;

BL - расстояние от центра масс до плоскости подшипника B ;

L - расстояние между подшипниковыми опорами.

ИСО 1940-1:2003

15

1 – плоскости задания допуска (плоскости подшипников); CM – центр масс

Рисунок 3 – Межопорный ротор с асимметричным расположением центра масс

7.2.2 Ограничения для межопорного ротора Общий вид ротора и обозначения указаны на рисунке 3. Если центр масс расположен близко к одному из подшипников, расчетное значение допуска в плоскости этого подшипника может

стать очень большим, близким к perU , в то время как в плоскости другого подшипника значе-ние допуска будет близким к нулю. Чтобы избежать чрезмерно больших и чрезмерно малых значений балансировочных допусков в плоскостях ротора, принято, что

⎯ наибольшее значение допуска не должно превышать 0,7 perU ;

⎯ наименьшее значение допуска не должно быть менее 0,3 perU .

7.2.3 Ограничения для консольного ротора Общий вид ротора и обозначения указаны на рисунке 4.

ИСО 1940-1:2003

16

1 – плоскости задания допуска (плоскости подшипников); CM – центр масс

Рисунок 4 – Консольный ротор с центром масс в консольной части ротора

Значения допусков рассчитывают в соответствии с формулами, приведенными в 7.2, однако, чтобы избежать задания чрезмерно больших и чрезмерно малых значений балансировоч-ных допусков, принято, что

⎯ наибольшее значение допуска не должно превышать 1,3 perU ;

⎯ наименьшее значение допуска не должно быть менее 0,3 perU .

Максимальное значение допуска превышает то, что установлено для межопорного ротора. Это сделано с учетом тех соображений, что подшипник B и вся опорная конструкция вы-браны таким образом, чтобы выдерживать повышенную статическую нагрузку консольной части ротора. При этом естественно предположить, что они смогут выдерживать также и по-вышенную нагрузку, обусловленную дисбалансом. Если это не так, предельные значения допусков для консольного ротора должны быть теми же, что и для межопорного.

8 Распределение допусков по плоскостям коррекции

8.1 Общие положения Настоятельно рекомендуется устранять дисбаланс непосредственно в плоскостях задания допуска, однако существующая практика такова, что коррекцию дисбаланса осуществляют в плоскостях коррекции.

Поскольку критерием выбора плоскостей коррекции является, в первую очередь, удобство внесения (удаления) корректировочных масс, обычно такие плоскости не являются «иде-альными» с точки зрения задания в них допусков (см. 4.4). Если все же необходимо распре-делить допуски по плоскостям коррекции, необходимо принять во внимание следующее:

⎯ хотя общая оценка уравновешенности ротора определяется не только значениями мо-

ИСО 1940-1:2003

17

дулей дисбалансов в плоскостях коррекции, но и их фазовыми углами, тем не менее, значение допусков в этих плоскостях обычно задают только в форме абсолютных зна-чений, т.е. без учета фазовых углов;

⎯ в связи с изложенным выше любое правило распределения балансировочных допус-ков по плоскостям коррекции представляет собой компромисс: необходимо рассматри-вать наихудший случай соотношения фазовых углов остаточных дисбалансов в плос-костях коррекции – для всех других соотношений дисбалансы с теми же самыми абсо-лютными значениями будут оказывать меньшее воздействие на ротор.

В результате оказывается, что при устранении дисбаланса внесением грузов в плоскости коррекции многие роторы будут уравновешены более необходимого.

Допустимые значения остаточного дисбаланса могут быть определены одним из способов, описанных в разделе 6. Если такие значения определяют экспериментально (см. 6.3), то, скорее всего, это делают непосредственно для плоскостей коррекции, - тогда никакого дальнейшего распределения дисбаланса не требуется. Если же допуски задают в специ-альных плоскостях задания допуска, например, на основе классов точности (см. 6.2), специ-альных ограничений (см. 6.4) или собственного опыта (см. 6.5),то после этого может потре-боваться последующее распределение допусков по плоскостям коррекции.

8.2 Одна плоскость Если для балансировки ротора необходима только одна плоскость коррекции, допустимый остаточный дисбаланс в этой плоскости perU будет равен сумме значений допусков в плос-костях задания допуска.

Примечание – В данном случае, если для определения perU используют классы точности балансировки (см. 6.2), процедуру распределения допустимого остаточного дисбаланса по двум плоскостям задания допуска (см. раздел 7) опускают.

8.3 Две плоскости

Если плоскости коррекции I и II расположены близко к плоскостям определения допусков A и B , то для пересчета значений допусков используют коэффициент 1, т.е. значение до-пуска в плоскости коррекции будет тем же, что и в ближайшей плоскости A или B . Для дру-гих случаев данный вопрос рассмотрен в приложении Е.

9 Сборные роторы

9.1 Общие положения Сборные роторы можно уравновешивать как единое целое или покомпонентно. Для каждой сборки дисбалансы ее частей будут суммироваться и, кроме того, погрешности самой сбор-ки, связанные с появлением биений или зазоров, внесут дополнительный дисбаланс (более подробно об этом см. в ИСО 1940-2). ПРИМЕЧАНИЕ Если погрешности сборки не оказывают решающего влияния, выбор одного из двух вышеуказанных способов балансировки может определяться возможностями используемого балан-сировочного станка.

9.2 Балансировка ротора как единого целого Лучший способ сразу учесть дисбалансы всех частей ротора и все погрешности сборки – это провести балансировку ротора как единого целого.

Если ротор уравновешивают в сборе, но после этого требуется его разборка – например, для установки в корпус, - рекомендуется пометить угловое положение каждой разбираемой части, чтобы обеспечить точное повторение взаимного расположения частей при оконча-тельной сборке.

ИСО 1940-1:2003

18

ПРИМЕЧАНИЕ Это, однако, не в полной степени снимает проблемы погрешности сборки.

9.3 Покомпонентная балансировка Если балансировку частей ротора необходимо проводить по отдельности, необходимо при-нимать во внимание следующее:

⎯ обычно все части уравновешивают до одного и того же значения удельного дисбалан-са (см. раздел 5), но возможность внесения дополнительной погрешности сборки (см. ИСО 1940-2) означает, что остаточный удельный дисбаланс для каждой части должен быть меньше того, что определен для всей сборки;

⎯ при возникновении проблем, например в случае легкой крыльчатки или шкива на тяже-лом якоре, возможно применение любых правил перераспределения грузов при усло-вии, что общий дисбаланс сборки будет поддерживаться в установленных пределах;

⎯ должно быть достигнуто предварительное соглашение о способе соединения отдель-ных частей ротора, например, посредством шпонки (см. ИСО 8821).

Если покомпонентная балансировка не дает возможности обеспечить уравновешенность ротора в пределах установленного допуска, ротор следует уравновешивать как единое це-лое. При этом рекомендуется повторно вернуться к рассмотрению вопроса, нужно ли сохра-нять процедуру предварительной покомпонентной балансировки, или ее можно опустить.

10 Подтверждение результатов измерений остаточного дисбаланса

10.1 Общие положения Проверку полученных значений остаточного дисбаланса желательно осуществлять для плоскостей задания допуска (см. 4.4), а не для плоскостей коррекции.

Результаты любых измерений содержат погрешности. Погрешностями балансировки при оценке истинного значения остаточного дисбаланса пренебречь нельзя; их необходимо учи-тывать в соответствии с ИСО 1940-2.

10.2 Критерии приемки 10.2.1 Общие положения При определении критериев приемки будем исходить из следующих условий: систематиче-ские погрешности в результатах измерений исключены, неустраненная совокупная погреш-ность (см. ИСО 1940-2) равна UΔ . Введем следующие обозначения для плоскостей под-шипников A и B :

perAU - модуль допустимого остаточного дисбаланса в плоскости A ;

perBU - модуль допустимого остаточного дисбаланса в плоскости B ;

rmAU - результат однократного измерения модуля остаточного дисбаланса в плоскости A ;

rmBU - результат однократного измерения модуля остаточного дисбаланса в плоскости B ;

AUΔ - модуль совокупной погрешности в плоскости A ;

BUΔ - модуль совокупной погрешности в плоскости B .

10.2.2 Критерий изготовителя После процедуры балансировки ротор может быть признан годным при одновременном вы-полнении следующих соотношений :

ИСО 1940-1:2003

19

AperArmA UUU Δ−≤ ,

BperBrmB UUU Δ−≤ .

10.2.3 Критерий потребителя Если потребитель проводит дополнительный контроль результатов балансировки, то ротор следует признать годным при одновременном выполнении следующих соотношений:

AperArmA UUU Δ+≤ ,

BperBrmB UUU Δ+≤ .

10.2.4 Дополнительные замечания

Если значения погрешностей AUΔ ( BUΔ ) составляют менее 5 % perAU ( perBU ), ими можно пренебречь.

Значения AUΔ и BUΔ обычно различны для разных балансировочных станков. Поэтому из-готовителем и потребителем могут применяться разные значения этих погрешностей.

Погрешность балансировки можно уменьшить, если повторять измерения несколько раз, различными специалистами, на разном балансировочном оборудовании.

10.3 Подтверждение качества балансировки на балансировочных станках Сначала необходимо в соответствии с ИСО 1940-2 найти и устранить систематическую по-грешность измерений.

При проверке качества балансировки на балансировочных станках возможно непосредст-венное измерение остаточных дисбалансов. Обе характеристики – коэффициент уменьше-ния дисбаланса и минимально достижимый остаточный дисбаланс – должны удовлетворять заданным значениям (см. ИСО 2953).

Процедура, описанная в 10.4, может быть также реализована на балансировочном станке, но только если он позволяет воспроизвести рабочую скорость ротора, поскольку на низких скоростях сигнал вибрации может быть слишком мал.

10.4 Подтверждение качества балансировки без использования балансировочных станков Остаточный дисбаланс может быть определен без использования балансировочных стан-ков, например на месте эксплуатации с помощью устройств, измеряющих амплитуду и фазу вибрации на оборотной частоте.

Для этого реализуют следующую последовательность измерений вибрации в отсутствии и с применением испытательных грузов:

⎯ проводят измерения вибрации, создаваемой ротором в его исходном состоянии;

⎯ устанавливают груз в одну плоскость и повторяют измерения вибрации;

⎯ удаляют испытательный груз, возвращая ротор в исходное состояние, помещают ис-пытательный груз в другую плоскость и повторяют измерения вибрации;

⎯ оценивают полученные результаты, используя значения коэффициентов влияния или другой аналогичный метод.

Этот процесс аналогичен процедуре балансировки на месте, только без окончательной кор-рекции дисбаланса. Важно проследить, чтобы все изменения вибрации были вызваны ис-ключительно внесением или удалением испытательных грузов. Поэтому измерения необхо-

ИСО 1940-1:2003

20

димо проводить в повторяющихся условиях, в частности, на одной и той же скорости после достижения вибрацией стационарного режима.

Если точность измерений, особенно линейность зависимости вибрации от дисбаланса вы-зывают сомнения, рекомендуется повторить измерения с другими испытательными грузами, варьируя как их модуль, так и угловое положение.

ИСО 1940-1:2003

21

Приложение А (информационное)

Пример определения допустимого остаточного дисбаланса на основе классов точности балансировки G и его распределения

по плоскостям задания допуска

А.1 Параметры ротора Рассмотрим ротор турбины со следующими параметрами (рисунок А.1):

Масса ротора: m = 3600 кг

Рабочая скорость: n = 3000 об/мин

Геометрические параметры: AL = 1500 мм

BL = 900 мм

L = 2400 мм

1 – плоскости задания допуска (плоскости подшипников); CM – центр масс

Рисунок А.1 – Геометрические размеры ротора

Выбор класса точности: класс точности балансировки выбирается из таблицы 1 для группы роторов: "газовые и паровые турбины": G 2,5.

Расчет: Угловая скорость, соответствующая рабочей скорости вращения ротора:

ИСО 1940-1:2003

22

303000

30⋅

=⋅

=Ωππ n

, Ω = 314,2 рад/с

А.2 Определение perU по формуле (6)

Из формулы (6) следует:

( ) 3106,282,314

36005,210001000 ⋅=⋅

=Ω

⋅Ω⋅=

meU per

per г ⋅ мм,

где perU - численное значение допустимого остаточного дисбаланса, г ⋅ мм;

( )Ω⋅pere - численное значение, определяющее выбранный класс точности балансировки, мм/с;

m - численное значение массы ротора, кг;

Ω - численное значение угловой скорости вращения ротора, соответствующей максималь-ной рабочей скорости, рад/с. ПРИМЕЧАНИЕ При использовании данной формулы следует обратить внимание на то, что допусти-мый остаточный дисбаланс perU и класс точности балансировки ( )Ω⋅pere входят в нее с соответст-вующими размерностями.

А.3 Определение perU по рисунку 2

Для заданной рабочей скорости и заданного класса точности из рисунка А.2 получаем: 8≈pere г ⋅ мм/кг

Умножая на массу ротора, находим значение допустимого остаточного дисбаланса: 3108,2836008 ⋅=⋅≈perU г ⋅ мм

А.4 Распределение допустимого остаточного дисбаланса по плоскостям за-дания допуска (плоскостям подшипников) В соответствии с 7.2 допустимый остаточный дисбаланс (полученный в А.2) может быть распределен по плоскостям подшипниковых опор следующим образом:

33

107,102400

900106,28⋅=

⋅⋅==

LLU

U BperAper г ⋅ мм

33

109,172400

1500106,28⋅=

⋅⋅==

LLU

U AperperB г ⋅ мм

А.5 Проверка ограничений Проверка выполнения требований по предельным значениям допусков для межопорного ро-тора (см. 7.2.1) дает следующее:

Значение допуска не должно превышать 0,7 perU : 3max 100,20 ⋅≤perU г ⋅ мм

Значение допуска не должно быть меньше 0,3 perU : 3max 106,8 ⋅≥perU г ⋅ мм

ИСО 1940-1:2003

23

А.6 Результат Видим, что perAU больше, чем minperU , а perBU меньше, чем maxperU . Поскольку оба расчет-ных значения удовлетворяют заданным ограничениям, их принимают в качестве оконча-тельных.

Примечание – Белым цветом выделена область параметров, наиболее часто используемых на прак-тике.

Рисунок А.2 – Пример определения pere с помощью рисунка 2

ИСО 1940-1:2003

24

Приложение В (информационное)

Определение допустимого остаточного дисбаланса из ограничений

на силы в подшипниковых опорах

B.1 Общие положения Одной из задач, решаемых с помощью балансировки, может быть ограничение сил, дейст-вующих на подшипники (см. 6.4.1). Если заданы предельные значения таких сил, их необхо-димо преобразовать в значения дисбалансов. Только в случае жестких (неподвижных) под-шипников данное преобразование может быть осуществлено с помощью уравнения для цен-тробежной силы:

2Ω= AperA FU

2Ω= BperB FU

где

perAU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости подшипника A ;

perBU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости подшипника B ;

AF - допустимое силовое воздействие на подшипник A , вызванное дисбалансом;

BF - допустимое силовое воздействие на подшипник B , вызванное дисбалансом;

Ω - угловая скорость, соответствующая максимальной рабочей скорости. ПРИМЕЧАНИЕ редполагается, что входящие в уравнение величины измеряются в единицах системы СИ по ИСО 1000. Обычно при расчетах используют значения допустимого остаточного дисбаланса заданной размерности (см. 4.6) – на это надо обращать особое внимание.

B.2 Пример В.2.1 Исходные данные для расчета Для ротора, описанного в приложении А, установлены следующие максимально допустимые силы в подшипниковых опорах, обусловленные дисбалансом:

⎯ для подшипника A : 1200=AF Н,

⎯ для подшипника B : 2000=BF Н.

В.2.2 Расчет Допустимые остаточные дисбалансы в плоскостях подшипников:

22 2,3141200

=Ω

= AperA

FU 3102,12 ⋅= кг ⋅ м 3102,12 ⋅= г ⋅ мм

22 2,3142000

=Ω

= BperB

FU 3103,20 ⋅= кг ⋅ м 3103,20 ⋅= г ⋅ мм

ИСО 1940-1:2003

25

Приложение С (информационное)

Определение допустимого остаточного дисбаланса из ограничений

на вибрацию

Исследования динамического поведения ротора в составе машины и вибрационного откли-ка, обусловленного дисбалансом, как правило, требуют применения сложных, детализиро-ванных моделей. Такой подход требует учета большого количества параметров и не может быть удовлетворительно описан в настоящей части ИСО 1940.

В ряде случаев могут быть использованы упрощенные модели расчета, однако критерии применимости таких моделей в настоящее время еще не разработаны.

ИСО 1940-1:2003

26

Приложение D (информационное)

Определение допустимого остаточного дисбаланса на основе

накопленного опыта

D.1 Общие положения Предприятие, собравшее достаточно документированных данных, чтобы оценить качество балансировки своей продукции, может использовать свой опыт для назначения допусков, в том числе, когда изменение конструкции машины требует применения в них роторов новой конструкции.

D.2 Почти идентичные роторы Для новых роторов, незначительно отличающихся по размерам от тех, что до этого успешно проходили процедуру балансировки, могут быть установлены те же самые допуски. Причем расположение плоскостей задания допуска также должно быть идентичным.

D.3 Роторы, близкие по размерам D.3.1 Общие положения Для новых роторов, близких по размерам к тем, что до этого успешно проходили процедуру балансировки, балансировочные допуски могут быть получены различными способами, два из которых описаны ниже.

D.3.2 Интерполяция На графике (рисунок D.1) показана полученная опытным путем зависимость допуска от раз-меров ротора (эта обобщенная характеристика объединяет такие параметры, как диаметр, масса, развиваемая мощность). На основе построенной зависимости может быть получено значение балансировочного допуска и для нового ротора в соответствии с его размером. ПРИМЕЧАНИЕ ля роторов разных видов может потребоваться построение разных графиков.

Полученные предельные значения используют для аналогично расположенных плоскостей задания допусков.

D.3.3 Расчетный способ Для ряда роторов одного вида может быть использовано правило подобия в отношении их масс и рабочих скоростей (см. раздел 5). Допустимый остаточный дисбаланс perU прямо пропорционален массе ротора m и обратно пропорционален рабочей скорости n .

Для вычисления допустимого остаточного дисбаланса для нового ротора newperU на основе

собранных данных для другого ротора knownperU можно использовать следующую формулу:

new

known

known

newknownpernewper n

nmmUU =

Если известно распределение допустимого остаточного дисбаланса по плоскостям задания допуска, для вычисления этих значений для нового ротора могут быть использованы фор-мулы, аналогичные вышеприведенной.

Полученные предельные значения используют для аналогично расположенных плоскостей задания допуска.

ИСО 1940-1:2003

27

D.4 Роторы разного вида После оценки разницы в функционировании, конструкции, установке нового ротора может оказаться возможным установить скорректированные требования для допусков, однако эта задача много сложнее, чем рассмотренные в настоящем приложении ранее, и требует го-раздо большего опыта и знаний. Никаких общих рекомендаций в данном случае дать невоз-можно.

● – данные по известным роторам, □ – размер нового ротора

Рисунок D.1 – Интерполяционная кривая для значений балансировочных допусков

ИСО 1940-1:2003

28

Приложение Е (информационное)

Правила пересчета допустимых остаточных дисбалансов из

плоскостей задания допуска в плоскости коррекции

Е.1 Общие положения Как указано в 4.4 и 8.1, допустимые остаточные дисбалансы рекомендуется задавать в спе-циальных плоскостях задания допуска (часто совпадающими с плоскостями подшипников), а не в плоскостях коррекции. Но учитывая, что современные методы балансировки зачастую требуют знания допусков в плоскостях коррекции, в настоящем приложении приведены не-которые основные правила пересчета.

Е.2 Плоскости коррекции внутри плоскостей задания допусков Для случая, изображенного на рисунке Е.1, способ пересчета аналогичен тому, что указан в 8.3, а именно, в плоскостях коррекции устанавливают те же допуски, что и в ближайших плоскостях задания допуска:

perAIper UU = ;

perBIIper UU = ,

где

IperU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости коррекции I;

IIperU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости коррекции II;

perAU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости задания допуска A;

perBU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости задания допуска B

A, B – плоскости задания допуска (плоскости подшипников); I, II – плоскости коррекции

Рисунок Е.1 – Пересчет для плоскостей коррекции, расположенных между плоскостями задания допуска

ИСО 1940-1:2003

29

Е.3 Плоскости коррекции снаружи плоскостей задания допусков Для случая, изображенного на рисунке Е.2, рекомендуется уменьшить значение допуска пропорционально отношению пролета ротора между подшипниками к расстоянию между плоскостями коррекции:

bLUU perAIper = ;

bLUU perBIIper = ,

где

IperU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости коррекции I;

IIperU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости коррекции II;

perAU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости задания допусков A;

perBU - допустимый остаточный дисбаланс в плоскости задания допусков B

L - расстояние между подшипниками ротора;

b - расстояние между плоскостями коррекции ротора I и II

A, B – плоскости задания допуска (плоскости подшипников); I, II – плоскости коррекции

Рисунок Е.2 – Пересчет для плоскостей коррекции, расположенных снаружи

Е.4 Более сложные случаи взаимного расположения плоскостей Для роторов более сложной геометрии нет простых правил перераспределения допусков. Для таких роторов допустимые остаточные дисбалансы рекомендуется устанавливать в плоскостях подшипников (см 4.4).

ИСО 1940-1:2003

30

Библиография

[1] ИСО 1000 Единицы измерения СИ и рекомендации по применению кратных

или дольных единиц, а также некоторых других единиц измерения

[2] ИСО 2041 Вибрация и удар. Термины и определения

[3] ИСО 2953 Вибрация. Станки балансировочные. Характеристики и методы их проверки

[4] ИСО 8821 Вибрация. Балансировка. Соглашение об учете влияния шпонки при балансировке валов и насаживаемых деталей

[5] ИСО 11342 Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов

[6] ИСО 14694 Вентиляторы промышленные. Требования к качеству балансировки и производимой вибрации