ISO 21940 Balans Kalitesi Hesaplayıcısı

Balans kalite derecesi, izin verilen eksantriklik ile açısal hızın çarpımını sabitler; dolayısıyla izin verilen artık dengesizlik, derecenin açısal hıza bölünüp rotor kütlesiyle çarpılmasıyla bulunur. Sonuç gram milimetre cinsinden çıkar; hiçbir terazi bu birimi okumadığından son adım, ulaşabildiğiniz yarıçapa bölüp gram cinsinden bir ağırlık elde etmektir.

Derece aslında nedir

ISO 1940-1 yerine geçen ISO 21940-11, rotorları ne oldukları üzerinden sınıflandırır ve her aileye G harfi ile bir sayıdan oluşan bir derece verir. Bu sayı tek başına bir tolerans değildir. Çalışma devrinde, izin verilen özgül dengesizlik ile açısal hızın çarpımıdır ve birimi milimetre bölü saniyedir.

Belirli bir makinenin hangi dereceye hak kazandığı standardın bir parçasıdır ve bu sayfa o eşleştirmeyi yeniden yayımlamaz. Hesaplayıcı G serisini, hesap yapacak bir şeyi olsun diye sunar; serinin hangi üyesinin sizin rotorunuza uyduğuna ise standart, makine üreticisi ya da makinenin kendi geçmişi karar verir, bu sırayla.

Devir bu çarpımın içinde olduğu için aynı derece, yavaş bir rotorda hızlı bir rotordakinden daha gevşek bir istektir. Çalışma devri iki katına çıktığında izin verilen eksantriklik yarıya iner. G 6,3 derecesine göre balans edilen aynı fan rotoru, 740 dev/dak’ta 1480 dev/dak’takinin iki katı artık dengesizliğe izinlidir ve iki durum da doğrudur.

Hesabın kendisi

Milimetre bölü saniye cinsinden G derecesi, dev/dak cinsinden n çalışma devri ve kilogram cinsinden m rotor kütlesi ile:

• Açısal hız: ω = 2π × n / 60, radyan bölü saniye
• İzin verilen eksantriklik: e_per = G × 1000 / ω, mikrometre
• İzin verilen dengesizlik: U_per = e_per × m, gram milimetre
• r yarıçapındaki (mm) kütle karşılığı: U_per / r, gram

İkinci satırdaki bin çarpanı, milimetreyi mikrometreye taşır. Bilinmeye değer bir birim özdeşliği vardır ve her seferinde bir dönüşümden kurtarır: bir mikrometre eksantriklik, rotorun her kilogramı için bir gram milimetre dengesizliğe eşittir. Aynı sayı iki türlü de okunur.

Dereceyi seçmek

Dereceler 0,4, 1, 2,5, 6,3, 16, 40, 100, 250 ve 630 diye gider; her biri bir öncekinin kabaca iki buçuk katıdır. Dikkat edilecek şey bu orandır: tek bir kademe, izin verilen artık dengesizlikte iki buçuk katlık bir fark demektir ve bu da bir saha balansının ne kadar emek isteyeceğini gerçekten değiştirir. Daha sıkı dereceyi benimsemeden önce makinenin buna gerçekten hak kazanıp kazanmadığından emin olmakta fayda vardır.

Hangi derecenin hangi makine tipine gittiği ISO 21940-11’de yazılıdır ve burada yeniden verilmez. Dereceyi standarttan alın. Makine üreticisi kendi artık dengesizlik değerini veriyorsa geçerli olan o değerdir ve derece işin içine hiç girmez. Makine yıllardır bilinen bir artık değerde sorunsuz çalışıyorsa, o geçmiş de bir kanıttır.

İki düzlem arasında paylaştırmak

Disk biçimli bir rotorun tek düzeltme düzlemi vardır. Kuvvet çifti oluşturacak kadar uzun olan her şeyin iki düzlemi vardır ve makinelerin çoğu bu gruptadır.

İki düzeltme düzlemi ağırlık merkezine göre yaklaşık simetrik yerleşmiş bir rotorda izin verilen dengesizliğin yarısı her düzleme düşer; iki düzlem seçildiğinde hesaplayıcının varsaydığı da budur. Düzlemler simetrik değilse standart her düzleme, diğer düzlemin ağırlık merkezine uzaklığıyla orantılı bir pay verir; çünkü kütle merkezine daha yakın düzlemdeki dengesizliğin kaldıracı azdır ve daha az önem taşır. Bu orantı kuralı tek başına uca gider: kütle merkezi bir düzlemin üzerine geldiğinde bütün payı o düzleme verir. Bu yüzden standart, paylaşımın ne kadar uca gidebileceğini ayrıca sınırlar. Sınırları standarttan okuyun ve kuralın verdiği paylara uygulayın; özellikle belirgin biçimde asimetrik bir rotorda.

Gram milimetreden kaynak edilecek ağırlığa

İzin verilen dengesizlik bir momenttir ve moment, ancak bir yarıçap adı konduğunda ağırlığa dönüşür. Yarıçapı yarıya indirmek takılacak kütleyi iki katına çıkarır. Burada geçerli olan yarıçap, bir ağırlığın fiilen bağlanabileceği yarıçaptır: bir cıvata dairesi, bir arka plaka, bir fan göbeği. Sırf teknik resimde yazan sayı olduğu için rotorun dış çapını kullanmak, gerçekte çalıştığınızdan daha sıkı görünen bir tolerans üretir.

Sayısal bir örnek

1480 dev/dak’ta çalışan, G 6,3 derecesine balans edilen, düzeltme ağırlıkları 200 mm yarıçapta ve iki düzlemde takılan 120 kg’lık bir fan rotoru.

• ω = 2π × 1480 / 60 = 154,98 rad/s
• e_per = 6,3 × 1000 / 154,98 = 40,65 µm; bu aynı zamanda kilogram başına 40,65 g·mm demektir
• U_per = 40,65 × 120 = toplam 4878 g·mm, yani düzlem başına 2439 g·mm
• 200 mm’deki kütle karşılığı: 4878 / 200 = toplam 24,39 g, yani düzlem başına 12,19 g

Hedef, her düzlemde on iki gramdır. Sonucu moment olarak değil elde tutulan bir ağırlık olarak görmek, yöntemin sunduğu en iyi akıl kontrolüdür. Bu boyutta bir rotorda sonuç gramın altında ya da kilogram mertebesinde çıkıyorsa, hesap daha başlamadan bir değer yanlış birimle girilmiş demektir.

Derece bir başlangıç noktasıdır, şartname değil

Makine üreticisi bir artık dengesizlik veriyorsa geçerli olan o sayıdır. Makinenin belirli bir artık değerde sorunsuz çalıştığı bir servis geçmişi varsa, o geçmiş her dereceden daha sağlam bir kanıttır.

Derece tek ölçüt de değildir ve bazen belirleyici olan da o değildir. Bir rotor balans derecesini tutturup makinenin titreşim kabul sınırını yine de aşabilir; çünkü okuma, dengesizlik olmayan her şeyi de içinde taşır. İkisi birden geçerliyse ikisi birden sağlanmalıdır ve farklı sorulara cevap verirler: biri rotorla, diğeri makineyle ilgilidir.

Bir rotoru derecenin istediğinden daha sıkı balans etmek, karşılığı olmayan bir emektir. Aynı zamanda balans işinin yakınsamayı bıraktığı noktadır: makinenin tutabildiği artık değerin ötesinde okumada kalan şey artık dengesizlik değildir. Salgı, gevşek bir ayak, eğik bir mil ya da yük altında hareket eden bir mesnettir. Ağırlıklar ne kadar özenle yerleştirilirse yerleştirilsin aşağı inmeyen bir rotor, genellikle içinde kalan titreşimin en baştan beri dengesizlik olmadığını söylüyordur.

Sık sorulan sorular

G 6,3 gibi bir balans kalite derecesi ne anlama gelir?

G 6,3, izin verilen özgül dengesizlik ile açısal hızın çarpımının çalışma devrinde saniyede 6,3 milimetre olması demektir. Derece, tek başına bir tolerans değil, bu çarpımın kendisidir. Devir çarpımın içinde yer aldığı için aynı derece, yavaş bir rotorda hızlı bir rotordakinden daha kaba bir balansa izin verir ve çalışma devri her iki katına çıktığında izin verilen eksantriklik yarıya iner.

İzin verilen artık dengesizlik balans derecesinden nasıl hesaplanır?

Dereceyi açısal hıza bölüp izin verilen eksantrikliği bulun, sonra rotor kütlesiyle çarpın. Derece milimetre bölü saniye, açısal hız radyan bölü saniye cinsindeyken izin verilen eksantriklik mikrometre olarak derece çarpı 1000 bölü açısal hıza eşittir; açısal hız da 2 pi çarpı devir sayısı bölü 60 ile bulunur. Bu değerin kilogram cinsinden rotor kütlesiyle çarpımı, gram milimetre cinsinden izin verilen dengesizliği verir.

Belirli bir makineye hangi balans kalite derecesi uygulanır?

Makine tiplerini derecelere ISO 21940-11 atar; bu eşleştirme standarda aittir ve bir web sayfasından alınacak bir şey değildir. Yetki sırası şudur: önce makine üreticisinin verdiği artık dengesizlik değeri, sonra standardın o makine tipine atadığı derece, sonra da makinenin belirli bir artık değerde sorunsuz çalıştığı servis geçmişi. Bu hesaplayıcı bir derece seçmenize izin verir çünkü derece olmadan hesap yapamaz; makinenizin hangi dereceye hak kazandığı konusunda ise taraf tutmaz.

İzin verilen dengesizlik iki düzleme nasıl paylaştırılır?

İki düzeltme düzlemi ağırlık merkezine göre yaklaşık simetrik olan bir rotorda, izin verilen dengesizliğin yarısı her düzleme düşer; hesaplayıcının varsaydığı da budur. Düzlemler simetrik değilse ISO 21940-11 her düzleme, diğer düzlemin ağırlık merkezine uzaklığıyla orantılı bir pay verir; ayrıca bu paylaşımın ne kadar uca gidebileceğini sınırlar, böylece hiçbir düzlem paysız kalmaz. Sınırlar standardın içindedir ve belirgin biçimde asimetrik bir rotorda paylaşım kullanılmadan önce bu sınırlara karşı denetlenmelidir.

Gram milimetre cinsinden dengesizlik düzeltme ağırlığına nasıl çevrilir?

Gram milimetre cinsinden izin verilen dengesizliği, ağırlığın gerçekten takılabileceği milimetre cinsinden yarıçapa bölün; sonuç gram olarak kütledir. 4878 gram milimetrelik bir tolerans, 200 mm yarıçapta 24,4 gram, 400 mm yarıçapta ise yalnızca 12,2 gramdır. Kullanılacak yarıçap, ağırlığın fiilen bağlanabileceği yarıçaptır; rotorun dış çapı değildir.