مقدمه: چرا بالانس طبق استاندارد مهم است؟
بالانس قطعات دوار یکی از مراحل حیاتی در ساخت و بهره‌برداری تجهیزات صنعتی است. اگر یک قطعه دوار (مانند روتور، پروانه، فن یا درام) دارای توزیع جرم ناهمگون باشد، در حین چرخش نیروهای گریز از مرکز ایجاد می‌کند که منجر به:
- لرزش شدید
- سایش زودرس یاتاقان‌ها
- افزایش مصرف انرژی
- کاهش عمر مفید دستگاه
برای جلوگیری از این مشکلات، استاندارد ISO 1940-1 چارچوبی را برای تعیین سطح مجاز نابالانسی قطعات در حالت بهره‌برداری ارائه می‌دهد. این استاندارد "گریدهای بالانس" را معرفی می‌کند که سطح مجاز نابالانسی را بر حسب کاربرد تعیین می‌کند.
استاندارد ISO 1940-1 چیست؟
استاندارد ISO 1940-1 (با عنوان کامل: Mechanical vibration — Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state — Part 1: Specification and verification of balance tolerances) یک مرجع جهانی برای تعیین تلرانس‌های نابالانسی مجاز برای روتورهای صلب است.
این استاندارد رابطه‌ای میان:
- جرم روتور (m)
- شعاع دوران نابالانسی (r)
- سرعت زاویه‌ای (ω)
و سطح مجاز نابالانسی (U<sub>perm</sub>) برقرار می‌کند. این سطح مجاز با یک پارامتر به نام گرید بالانس (Balance Quality Grade) نشان داده می‌شود.
گرید بالانس چیست؟
گرید بالانس (G)، عددی است که میزان دقت مورد انتظار در بالانس یک قطعه را مشخص می‌کند. واحد آن [mm/s] (میلی‌متر بر ثانیه) است و نمایانگر سرعت خطی مجاز نابالانسی جرم در نقطه‌ای از روتور است.
فرمول کلی:
Uperm=G⋅mωU_{perm} = \frac{G \cdot m}{\omega}Uperm=ωG⋅m
که در آن:
- U<sub>perm</sub>: مقدار نابالانسی مجاز [g·mm]
- G: گرید انتخاب‌شده [mm/s]
- m: جرم روتور [kg]
- ω: سرعت زاویه‌ای (rad/s)
- r: شعاع مرکز جرم از محور دوران [mm]
جدول گریدهای استاندارد ISO 1940-1 و کاربرد آن‌ها
گرید (G)سطح دقتکاربردها
| G4000 | بسیار کم‌دقت | چرخ‌های آسیاب، سانتریفیوژهای ابتدایی |
| G1600 | خیلی پایین | ماشین‌آلات کشاورزی، میل‌لنگ‌های دیزلی سنگین |
| G630 | پایین | روتورهای دیزلی، غلتک‌های چاپ صنعتی |
| G250 | متوسط پایین | فن‌های صنعتی سنگین، ژنراتورهای بزرگ |
| G100 | متوسط | ماشین‌های ابزار بزرگ، کمپرسورها |
| G40 | متوسط خوب | شفت‌های خودرو، پروانه‌های صنعتی |
| G16 | خوب | فن‌های دقیق، الکتروموتورها با RPM بالا |
| G6.3 | دقیق | قطعات معمول موتورها، ژنراتورهای استاندارد، پمپ‌ها |
| G2.5 | بسیار دقیق | موتورهای الکتریکی با سرعت بالا، ماشین‌ابزار با دقت بالا |
| G1.0 | بسیار بسیار دقیق | ابزارهای آزمایشگاهی، موتورهای پرسرعت، دندانپزشکی |
| G0.4 | فوق‌دقیق | ابزارهای دقیق پزشکی، ژیروسکوپ‌ها |
| G0.16 – G0.01 | سطح فضایی | تجهیزات هوافضا و نظامی با تحمل فوق دقیق |
نحوه انتخاب گرید مناسب
انتخاب گرید مناسب باید بر اساس:
- نوع کاربرد
- سرعت چرخش
- حساسیت تجهیزات اطراف
- جرم و ابعاد قطعه
باشد. به طور کلی، هرچه سرعت دوران بالاتر یا حساسیت کاربرد بیشتر باشد، گرید پایین‌تر (یعنی دقت بالاتر) مورد نیاز است.
چگونه نمودار استاندارد ISO 1940-1 را بخوانیم؟
نمودار اصلی این استاندارد محورهای زیر را دارد:
- محور افقی: سرعت چرخش (RPM)
- محور عمودی: نابالانسی مجاز (e·m یا U<sub>perm</sub>) به واحد [g·mm]
بر روی این نمودار، خطوط منحنی مربوط به گریدهای مختلف (G40، G6.3، G2.5 و غیره) ترسیم شده‌اند.
این نمودار نشان‌دهنده میزان نابالانسی مجاز (g·mm) برای هر گرید بالانس طبق استاندارد ISO 1940-1 است، در بازه‌ای از سرعت چرخش بین ۳۰ تا ۳۰,۰۰۰ دور بر دقیقه (RPM). همان‌طور که می‌بینید:
- در سرعت‌های پایین‌تر، مقدار نابالانسی مجاز بیشتر است.
- گریدهای پایین‌تر مثل G0.4 یا G1.0 دقت بالاتری دارند و نابالانسی مجاز آن‌ها بسیار کمتر است.
- گریدهای بالا مانند G4000 فقط برای کاربردهای بسیار خشن و غیرحساس مناسب هستند.
📌 تطبیق گریدها با کاربردهای رایج تجهیزات دوار
در جدول زیر، تجهیزات صنعتی مختلف با گرید پیشنهادی طبق ISO 1940-1 ارائه شده‌اند:
تجهیزات دوارگرید پیشنهادی (G)توضیحات
| کمپرسورهای سانتریفیوژ دقیق | G2.5 | سرعت بالا و نیاز به دقت بالا |
| کمپرسورهای اسکرو صنعتی | G6.3 | دقت متوسط، کاربرد گسترده |
| فن‌های تهویه صنعتی | G6.3 – G16 | بستگی به اندازه و سرعت فن |
| فن‌های کوچک با سرعت پایین | G40 | در کاربردهای عمومی |
| پمپ‌های گریز از مرکز | G6.3 | عملکرد پایدار با دقت قابل قبول |
| پمپ‌های دقیق فرآیندی | G2.5 – G1.0 | برای کاربردهای حساس |
| روتور موتورهای الکتریکی | G6.3 | استاندارد رایج در صنعت |
| پروانه توربین گازی | G1.0 – G0.4 | نیاز به دقت بسیار بالا |
| شفت ماشین‌آلات سنگین | G40 – G100 | سرعت پایین، جرم بالا |
| ابزار ماشین‌کاری (CNC Tools) | G2.5 – G1.0 | بسته به دور اسپیندل |
گام‌های خواندن نمودار:
- سرعت کاری روتور را روی محور افقی مشخص کنید.
- گرید مورد نظر (مثلاً G6.3) را انتخاب و منحنی آن را بیابید.
- نقطه تقاطع این دو مقدار را پیدا کنید.
- مقدار نابالانسی مجاز (g·mm) را روی محور عمودی بخوانید.
- از این مقدار برای بالانس کردن روتور در دستگاه بالانس استفاده کنید.
مثال کاربردی
یک روتور 10 کیلوگرمی با سرعت 3000 دور در دقیقه:
- سرعت زاویه‌ای: ω = 2π × (3000/60) = 314 rad/s
- انتخاب گرید: G = 6.3
- محاسبه نابالانسی مجاز:
Uperm=6.3×10314≈0.2 g\cdotpmmU_{perm} = \frac{6.3 \times 10}{314} \approx 0.2 \, \text{g·mm}Uperm=3146.3×10≈0.2g\cdotpmm
یعنی باید مجموع نابالانسی جرم در قطعه کمتر از 0.2 گرم در فاصله 1 میلی‌متر از محور باشد.
نکات کلیدی در اجرای بالانس بر اساس ISO 1940-1
✅ انتخاب گرید دقیق بر اساس سرعت و کاربرد
✅ استفاده از دستگاه بالانس معتبر با نرم‌افزار دارای استاندارد
✅ در صورت امکان، استفاده از بالانس دینامیکی در دو صفحه برای قطعات بلند
✅ پس از بالانس، اندازه‌گیری لرزش با آنالایزر و تأیید عدد مجاز
✅ در صورت نیاز به دقت بیشتر، اجرای بالانس مجدد یا بالانس به صورت نرم (Soft-Bearing)
مزایای رعایت استاندارد ISO 1940-1
- کاهش قابل‌توجه لرزش دستگاه
- افزایش عمر مفید تجهیزات مکانیکی و الکتریکی
- کاهش صدای تولیدی و آلودگی صوتی
- افزایش ایمنی کاربر و اپراتور
- صرفه‌جویی در مصرف انرژی و استهلاک کمتر
- پیشگیری از خرابی ناگهانی در تجهیزات حساس
جمع‌بندی
استاندارد ISO 1940-1 پایه‌ای‌ترین مرجع جهانی برای تعیین سطح مجاز نابالانسی قطعات دوار است. با تعیین گرید بالانس مناسب بر اساس نوع قطعه، سرعت، جرم و حساسیت کاربرد، می‌توان عملکرد بهتر و عمر بیشتر تجهیزات را تضمین کرد. هر گرید نشان‌دهنده دقت مجاز نابالانسی است و به شما کمک می‌کند تا تصمیم‌گیری مهندسی دقیق‌تری داشته باشید.
ثبت سفارش و همکاری فنی
برای استعلام قیمت، مشاوره فنی یا ارسال نقشه، از راه‌های زیر با ما در تماس باشید:
📧 ایمیل: info@enerpin.ir
📞 مشاوره فنی: 09120561092
🌐 وب‌سایت: www.enerpin.ir
دیدگاه خود را بنویسید