轉子設備有哪些規範可以參考?
常見問題|轉子設備有哪些規範可以參考?#轉子馬達
固德開發的轉子品質系統與儀器,皆內建 ISO 規範,只需套用適合的規範即可開始量測,使用者無需專業背景也能輕鬆上手。
規範說明
ISO 1940動平衡等級:不同型式轉子設備之動平衡等級指南
平衡等級 | 轉子類型舉例 |
---|---|
G 0.4 | 機密磨床心軸、主軸、陀螺儀。 |
G 1 | 磨床的驅動軸、特殊要求的小電機。 |
G 2.5 | 燃氣輪機、蒸氣輪機、船用主渦輪機(商用)、剛性渦輪發電機轉子、 轉子、壓縮機、機床驅動部件、工具機主軸、有特殊要求的中型和大型電機轉子、小型電機轉子、渦輪泵。 |
G 6.3 | 加工設備零件、船用主渦輪機(商用)、分離機鼓輪、航空燃氣渦輪機 、無特殊要求中大型電動機和發電機(軸高至少80毫米)、風扇、齒輪、機床、紙捲、印刷滾輪、泵浦、渦輪增壓器。 |
G 16 | 特殊要求的傳動軸、滾壓式部件、農用機械部件,汽車、卡車、 機車的引擎部件,特殊要求的六缸四衝程引擎的曲軸和傳動軸。 |
G 40 | 撓性連接的六缸或六缸以上的柴油機的曲軸和驅動軸。車輪、輪架、 輪座、驅動軸。汽車、卡車、機車的曲軸和傳動軸。 |
G 100 | 高速六缸或六缸以上的柴油機的曲軸和驅動軸,汽車、卡車、 機車的引擎。 |
G 250 | 剛性連接四衝程柴油機的引擎。 |
G 630 | 四缸引擎的曲軸和驅動軸,撓性連接的船用柴油機的曲軸和驅動軸。 |
G 1600 | 大型二衝程引擎的曲軸和驅動軸。 |
G 4000 | 低速柴油機的剛性曲軸和驅動軸。 |
規範說明
ISO 機械轉子振動規範
ISO 10816
ISO 10816-3
Zone A 優良新機 新機械,振動品質優良,沒有特定期限。
Zone B 正常機械 可接受的振動值,機械可長時間使用,沒有特定期限。
Zone C 警告狀態 不可長時間使用,必須找適當的時間進行保養修復。
Zone D 危險狀態 異常的振動值,足以造成機械損壞,建議即刻修復。
ISO 2372
分類:
Class I :15kW以下設備,Class II:15kW以下設備
Class III:75kW以上有剛性基礎設備,Class IV:75kW以上有撓性基礎設備
ISO 17243
Zone A 優良新機 新機械,振動品質優良,沒有特定期限。
Zone B 正常機械 可接受的振動值,機械可長時間使用,沒有特定期限。
Zone C 警告狀態 不可長時間使用,必須找適當的時間進行保養修復。
Zone D 危險狀態 異常的振動值,足以造成機械損壞,建議即刻修復。
備註: ISO 17243是經由許多家相關大型企業,共同花費超過15年的時間,累積非常大量機械種類,以及實驗數據所制定而成的經驗標準
轉子特徵
頻譜振動特徵表
平衡不良的振動特徵
- 振動頻譜主要發生於一倍轉速。
- 振動方向通常都發生於徑向。
- 軸向振幅很小,遠小於徑向之1/3。
- 不論在徑向或軸向,2倍、3倍、4倍或其他倍頻之振動,幾乎沒有。
軸彎曲的振動特徵
- 軸中心處彎曲會造成1倍轉速頻率之振動,振動方向主要發生於軸向。
- 靠近聯軸器的彎曲造成2倍轉速頻率之振動,振動方向亦發生於軸向。
對心不良的振動特徵
- 振動頻率主要發生於1倍、2倍或3倍轉速上。
- 因大部分之不對心乃混合式不對心(角度式+平行式),故振動方向同時來自於徑向和軸向。
機械鬆動的振動特徵
不論外鬆動或內鬆動,頻譜均會顯示明顯之1x、2x、3x...7x、8x或更高之轉速頻率,且徑向和軸向都有相同特徵。而外鬆動與內鬆動的頻譜通常還是有些微不同之處。
轉軸摩擦的振動特徵
- 當旋轉件與固定件摩擦時,其頻譜與鬆動相似。
- 通常會激發轉速的整數分數的次簡諧振動頻率(1/2、1/3、1/4...)。
滾動軸承損壞
- 軸承滾動件損壞頻率(BSF)BSF=1/2 xRPM x Pd/Bb x(1-Bd/Pd x cosø)2)
- 軸承內環軌道損壞頻率(BPFI)BSFI=1/2 xRPM x N x(1-Bd/Pd x cosø)
- 軸承外環軌道損壞頻率(BPFO)BSFO=1/2 xRPM x N x(1+Bd/Pd x cosø)
- 軸承保持器損壞頻率(FTF)FTF=1/2 xRPM x (1xBd/Pd x cosø)
葉片振動
- 葉片頻率(BPF)=葉片數x轉速,此為泵浦,風車和壓縮機的固有頻率。
- 但若設計不當,擴散片磨損,管路陡彎,擾流阻礙或轉軸偏心,皆會引起高BPF。
流體擾流
- 當空氣在進出風車,壓力或速度產生突然之變化時,會引起擾流現象。
- 擾流通常會產生隨機,低頻的振動,範圍約在1~30Hz間。
孔蝕現象
- 當泵浦入口壓力不足時,易產生孔蝕(氣穴)現象。
- 孔蝕通常會產生隨機,高頻且寬頻域的振動,會對泵浦內部造成腐蝕。
齒輪振動(正常)
- 齒輪嚙合頻率(GMF)=齒輪x轉速
- GMF為齒輪機構固有之頻率,其大小代表負荷之多寡,而非磨耗。
齒輪振動(異常)
- 齒輪磨耗、偏心或兩軸不平行時的頻譜特徵為:齒輪自然頻率會被激發出來 fn。
- GMF 變大,並伴隨著磨耗齒輪轉速之旁波磨耗增加,旁波亦會增多加大,偏心或兩軸不平行時,會有2倍 GMF 出現。
皮帶及皮帶輪(一)
- 皮帶頻率= 3.14 x皮帶輪直徑x轉速/皮帶長度。
- 皮帶發生磨破、鬆動、或配合錯誤時,常會引發 1x、2x、3x、4x 的皮帶頻率。
皮帶及皮帶輪(二)
- 皮帶輪不對心時,會在1x轉速顯現高振動軸尤其明顯。
- 被傳動件之轉速頻率會發現在傳動件頻譜上。
皮帶及皮帶輪(二)
- 當皮帶輪有偏心問題時,其振動頻譜特徵和平衡不良問題一樣,振福主要發生於徑向之一倍頻。
馬達定子偏心
- 定子偏心會產生氣隙不均而引起振動。
- 氣隙不均會產生局部發熱而使馬達軸彎曲,故振動會隨操作時間而變大,會在2倍線頻率(120或100Hz)產生高振動。
馬達定子異常
- 定子槽頻率=定子槽數x轉速。
- 定子槽產生異常時,會產生定子槽頻率高振動。
- 定子槽頻率同時伴隨馬達轉速之旁波。
馬達轉子偏心
- 轉子偏心會產生2倍線頻率,並伴隨著極通頻率(FP= P x 遲滯頻率)。
- FP 會在低頻區出現(約0.3~2.0 Hz)。
馬達轉子棒鬆動
- 轉子棒通過頻率(RBPF)=轉子棒數*轉速。
- 轉子棒鬆動時會產生 RBPF 及 2xRBPF,並伴隨著 2x FL(120或100Hz)之旁波。
直流馬達異常
- 磁場繞組破損、不良的SCR、聯結器鬆動會產生6倍線頻(360或300Hz)之高振動。
規範說明
廠區環境微振動可適用何種振動規範
為了避免因為設備機能表現所造成的產品不良,關於環境振動建築物結構已有制定振動規範標準,不僅僅是要求不能傾斜、倒塌,更不能有會影響設備運作的任何微小振動,這種規範國際標準組織有制定一系列跟機械振動有關的 ISO-10816 標準,而國外學者依據不同設備的需求提出振動規範,Vibration Criteria,簡稱 VC,定義可參考如下表:
振動規範 | 最大振動值 微米/秒(rms) | 加工尺寸微米 | 建議適用環境描述 |
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商業區 Office | 400 (84dB) | 無 |
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一般工業區 Workshop | 800 (90dB) | 無 |
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住宅區 Residential Day | 200 (78dB) | 75 |
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音樂廳或實驗室 Op. Theatre | 100 (72dB) | 25 |
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VC-A | 50 (66dB) | 8 |
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VC-B | 25 (60dB) | 3 |
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VC-C | 12.5 (54dB) | 1 |
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VC-D | 6 (48dB) | 0.3 |
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VC-E | 3 (42dB) | 0.1 |
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在半導體工業進入奈米級線路以後,對建物的要求再加上了NIST-A跟NIST-A1的規範 :這兩個規範可以說主要目的是在補充 VC 規範在低頻範圍的不足。
設備發生異常振動?
振動服務量測
在實驗室或廠房中,振動的產生常會對於儀器設備有直接或間接的影響。輕微的可能造成實驗數據上的問題,嚴重的話則會使設備機台損壞而造成更大的損失。
固德科技推出振動量測服務,可以藉由量測環境、機台找出振動來源,避免影響實驗或製程結果,甚至可以藉由量測馬達轉子等機具的振動以評估機台品質,達到預知保養的目的!為您把錢花在刀口上,並提升產能及工作效率!