ISO 1940-2 — Balance Errors (now ISO 21940-14)
The historical standard for assessing balance errors of rigid rotors — systematic, randomly variable and scalar error sources in the balancing process. Withdrawn and replaced by ISO 21940-14:2012. The balancing vocabulary itself is defined in ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) and is summarised below.
Ključni Pojmovi Balansiranja na Jedan Pogled
The most important definitions from the ISO balancing vocabulary — ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) — the terms every balancing practitioner must know
Kompletan Referentni Pojmovnik
All major terms from the balancing vocabulary, ISO 21940-2 (formerly ISO 1925), organised by category
| Term | Definition | Significance |
|---|---|---|
| Rotor Rotor | Tijelo sposobno rotirati oko definisane ose. U kontekstu balansiranja, uključuje bilo koju rotirajuću komponentu: vratila, radijalne lopatice, armature, bubnjeve, vretena. | Osnovni predmet balansiranja. Svi ostali pojmovi opisuju svojstva ili radnje na rotoru. |
| Rotor Rigid Rotor | Rotor čija neuravnoteženost može biti ispravljena u bilo koja dva proizvoljno odabrana balansirna ravnina, a nakon ispravke, preostala neuravnoteženost se ne mijenja značajno na bilo kojoj brzini do maksimalne brzine rada. | Određuje da ISO 1940-1 (sistem G-klase) važi. Balansiranje pri maloj brzini na radioničnoj mašini je validno. Velika većina industrijskih rotora je kruta. |
| Rotor Flexible Rotor | Rotor koji se elastično deformira pri svojoj brzini rada tako da se njegov stanja neuravnoteženosti mijenja. Mora biti ispravljen pri ili blizu brzine rada u više od dvije balansirne ravnine. | Zahtijeva ISO 21940-12. Turbine velikih brzina, veliki generatori, turbokompresori sa više stepeni. Potrebna je specijalizovana oprema za balansiranje pri velikim brzinama. |
| Rotor Shaft Axis | Prava linija koja spaja centre ležajnih čepova. Geometrijska osa rotacije. | Referentna osa za sva mjerenja neuravnoteženosti. Izvođenje čepova ležaja utječe na točnost mjerenja. |
| Rotor Glavna osa tromosti | Osa oko koje bi se rotor rotirao slobodno, bez stvaranja centrifugalne sile ili momenta. Poklapa se sa osom vratila za savršeno izbalansiran rotor. | Neusklađenost između glavne ose i ose vratila is neuravnoteženost. Svi ciljevi ispravke su poravnati ove dvije ose. |
| Rotor Centar mase (težišta) | Točka u kojoj se može smatrati da je koncentrirana cijela masa rotora. Za izbalansiran rotor, nalazi se točno na osi vratila. | Static unbalance = CoM displaced from shaft axis. Specific unbalance (e) = displacement distance. |
| Rotor Service Speed | Maksimalna brzina rotacije pri kojoj rotor radi u svojoj namjenskoj primjeni. | Kritično za izračunavanje tolerancije: Uper = (9 549 × G × M) / n. Always use service speed, not balancing speed. |
| Rotor Critical Speed | Brzina rotacije pri kojoj sistem rotor-ležaj doživljava rezonancu, što rezultira značajno pojačanom vibracijom. | Određuje klasifikaciju krut/fleksibilan. Krut rotor radi dobro ispod prve brzine kritičnog savijanja. |
| Term | Definition | Formula / Mjerne jedinice |
|---|---|---|
| Unbalance Unbalance | Stanje u kojem glavna os inercije nije supostavljena s osom rotacije. Uzrokuje centripetalnu silu proporcionalnu masi, ekscentrićnosti i kvadratu brzine. | U = m × r (g·mm or kg·m) |
| Unbalance Statička nebalansiranost | Glavna os paralelna s osom rotacije ali pomaknuta. Ekvivalentna jednoj masi na jednom radijusu. Otkriva se bez rotacije (brušeni oslonci). Vibracijska amplituda u fazi u osloncima. | Corrected in 1 plane |
| Unbalance Parnjačka nebalansiranost | Glavna os siječe osu rotacije u centru mase, ali je nagnuta. Dva jednaka, suprotna teška mjesta u različitim ravninama stvaraju moment ljuljanja. Otkriva se samo tijekom rotacije. | Corrected in 2 planes |
| Unbalance Dinamička nebalansiranost | Opšti slučaj: glavna os nije paralelna niti siječe osu rotacije. Kombinacija statične neravnoteže i momenta. Najčešće stanje u praksi. | Corrected in 2 planes |
| Unbalance Specifična nebalansiranost | Odnos neravnoteže prema masi rotora. Predstavlja ekscentrićnost — pomak centra mase od ose vratila. Omogućava usporedbu kvalitete između različitih veličina rotora. | e = U / M (µm or g·mm/kg) |
| Unbalance Zaostala neuravnoteženost | Neravnoteža koja ostaje u rotoru nakon procesa balansiranja. Ne smije biti veća od dozvoljene vrijednosti (Uper) za navedeni G-grade. | Ures ≤ Uper |
| Unbalance Inicijalna nebalansiranost | Neravnoteža rotora prije bilo kakve korekcije balansiranja. Mjerena pri prvom pokretanju. | Polazna osnova za proces balansiranja |
| Unbalance Vektor neravnoteže | The magnitude and angular position of unbalance in a given plane. Represented as a polar vector with amplitude (g·mm) and phase angle (°). | U∠θ (g·mm at ° from ref) |
| Term | Definition | Praktične napomene |
|---|---|---|
| Process Balancing | Proces provjere i podešavanja raspodjele mase rotora tako da rezidualna neravnoteža bude u dozvoljenim granicama tolerancije. | Iterative: measure → calculate → correct → verify. |
| Process Korekcijska Ravnina | Ravnina okomita na osu rotora u koju se dodaje ili uklanja masa. Fizički dostupno mjesto za postavljanje teške mase. | Može se razlikovati od ravnina tolerancije (oslonci) — zahtijeva geometrijsku konverziju. |
| Process Ravnina tolerancije | Ravnina u kojoj je dozvoljava neravnoteža — obično ravnina oslonca. Neravnoteža ovdje izravno utječe na opterećenja oslonaca. | Uper se navodi za ravnine tolerancije; mora se konvertovati u ravnine korekcije. |
| Process Korekcijska masa | Fizička masa (težina) dodata ili oduzeta rotoru na određenom radijusu i kutu unutar ravnine korekcije. | Dodano: fiksiranje sponama, bolcima, zavarivanjem, epoksidom. Uklonjeno: bušenjem, glodanjem, brušenjem. |
| Process Trial Weight | Poznata masa privremeno pričvršćena na rotor na poznatom radijusu i kutu tijekom postupka balansiranja. Koristi se za određivanje odziva rotora (koeficijent uticaja). | The Balanset-1A trial-weight method: run → attach trial → run → software calculates correction. |
| Process Koeficijent uticaja | Promjena odziva vibracija (amplituda i faza) na mjestu mjerenja uzrokovana jediničnom nebalansiranosti na određenoj lokaciji. Karakterizira osjetljivost rotor-ležaja. | Izračunato iz pokusa sa probnom masom. Balansiranje u dvije ravnine zahtijeva matricu uticaja 2×2. |
| Process Balansiranje u jednoj ravnini | Postupak korekcije statičke nebalansiranosti u jednoj ravnini korekcije. Prikladan za kratke (diskoidne) rotore sa L/D < 0,5. | Balanset-1A F2 način. Jedan senzor, jedna ravnina. |
| Process Balansiranje u dvije ravnine | Postupak korekcije statičke i sprežne nebalansiranosti u dvije ravnine korekcije. Obavezan za izdužene rotore ili kada je sprežna nebalansinost značajna. | Balanset-1A F3 način. Dva senzora, dvije ravnine. |
| Process Trim Balancing | Finalno, precizno prilagođavanje balansiranja na montiranom rotoru kako bi se nadoknadila nebalansinost uvedena montažom (izlaznost spojnice, tolerancije preklopa). | Često se provodi na terenu na instaliranoj mašini. |
| Process Rastavljanje mase | Raspodjela izračunate korekcijske mase između dvije susjedne dostupne lokacije (npr. dvije rupe za bolce ili položaja lopatica) kada tačan ugaoni položaj nije dostupan. | Balanset-1A omogućava automatski proračun rastavljanja mase. |
| Term | Definition | Comparison |
|---|---|---|
| Machine Mašina za balansiranje | Uređaj koji mjeri nebalansiranost u rotoru (veličina i ugaoni položaj) tako da se raspodjela mase može ispraviti. | Pogonska (stacionarna) ili terenska (portabilna poput Balanset-1A). |
| Machine Mašina sa mekim ležajevima | Suspenzija je veoma fleksibilna. Rotor se vrti iznad prirodne frekvencije suspenzije. Mjeri fizički pomak. Mora se kalibrirati za svaku geometriju rotora. | Manje česta danas. Niža cijena, ali operater mora ponovno kalibrirati za svaki rotor. Senzor pomaka. |
| Machine Mašina s krutom osloncom | Suspenzija je veoma kruta. Rotor se vrti ispod prirodne frekvencije suspenzije. Senzori mjere centrifugalnu silu direktno. Trajno kalibrirana — prihvaća širok raspon rotora bez rotora-specifične kalibracije. | Dominant type u modernoj industriji. Svestranije, brža postavka. Senzor sile. |
| Machine Field Balancer | Prenosivi instrument korišten za balansiranje rotora in-situ (instaliranog u mašini) bez demontaže. Koristi vibracijske senzore i tahometar. Metoda pokusne težine. | Balanset-1A (2-kanalni) i Balanset-4 (4-kanalni). Ugrađeni kalkulator tolerancije ISO 1940. |
| Machine Vreteno (Arbor) | Vratilo ili adapter na kojem se rotor montira za balansiranje na mašini. Mora biti točno koncentrično i imati zanemariv runout. | Ekscentričnost vretena je veliki izvor sistematske greške balansiranja. Provjerena indeks testom. |
| Term | Definition | Formula / Standard |
|---|---|---|
| Quality Klasa Kvalitete Balansa (G) | Klasifikacija koja specificira maksimalnu dopuštenu brzinu centra mase rotora. G = eper × ω. Grades form a logarithmic scale with factor 2.5. | G 0.4 … G 4000 Defined in ISO 1940-1 |
| Quality Dopušteni rezidualni nebalans (Uper) | Maksimalni rezidualni nebalans dozvoljeno za navedenu G-klasu, masu rotora i brzinu rada. Kriterij prihvaćanja. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| Quality Tolerancija balansa | Raspon u kojem rezidualni nebalans mora biti kako bi se ispunio navedeni zahtjev kvalitete. Jednak je Uper. | Specificirano po ravnini nakon alokacije |
| Quality Omjer smanjenja nebalansa (URR) | Omjer početnog neravnoteže prema rezidualnoj neravnoteži nakon jednog ciklusa korekcije. Pokazuje efikasnost balansne mašine/postupka. | URR = Uinitial / Uresidual Typical: 5–50× |
| Measurement Phase Angle | Kutni položaj vektora neravnoteže u odnosu na referentnu oznaku na rotoru (izmjeren tahometrom). U kombinaciji s amplitudom, u potpunosti određuje vektor neravnoteže. | ° (stepeni, 0–360) |
| Measurement Brzina vibracija (RMS) | Efektivna vrijednost brzine vibracija na kućištu ležaja. Standardni parametar mjerenja za procjenu stanja mašine prema ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| Measurement Index Test | Postupak provjere: okrenite rotor za definirani kut (npr. 180°) u odnosu na oslonce mašine i ponovno izmjerite. Otkriva greške mandre i uređaja. | Obavezno za formalnu provjeru prema ISO 1940-1 poglavlje 10 |
| Measurement Najmanja dostižna rezidualna neravnoteža (Umar) | Najmanja rezidualna neravnoteža koju je moguće postići na datoj balansnoj mašini za specifičan rotor. Određena osjetljivošću mašine, razinom šuma i stanjem ležajeva. | Umar must be ≤ Uper kako bi mašina bila pogodna za traženu G-klasu. |
Što je ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 2: Balance errors) was the international standard for identifying, assessing and taking into account the errors that arise when balancing rigid rotors — from mandrel and drive-shaft unbalance to component runout and instrumentation scatter. It has been withdrawn and replaced by ISO 21940-14:2012 (Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 14: Procedures for assessing balance errors), which extends the same procedures to rotors with flexible behaviour. Note: it is often confused with the balancing vocabulary — that is a different standard, ISO 21940-2 (formerly ISO 1925), whose terminology this page summarises below.
When an engineer in Germany specifies "dynamic unbalance correction to G 6.3 in two planes," a technician in Japan must understand exactly what is required — the same rotor condition, the same balancing procedure, and the same acceptance criterion. The ISO balancing vocabulary — ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) — makes this possible by providing a single, internationally agreed vocabulary for the entire field.
ISO 1940-2 itself, by contrast, was neither a dictionary nor a tolerance specification — it dealt with balance errors. It classified the error sources of the balancing process as systematic (magnitude and angle can be evaluated — e.g. mandrel or drive-shaft unbalance, radial and axial runout, keys and keyways, residual magnetism, reassembly and instrumentation errors), randomly variable (loose parts, entrapped liquids, thermal distortion, windage) and scalar (only the maximum magnitude can be estimated, the angle is indeterminate — e.g. fitting clearances and manufacturing tolerances), and gave procedures for assessing them and taking them into account so that the residual unbalance genuinely stays within the permissible value Uper from ISO 1940-1 (now ISO 21940-11). Its successor, ISO 21940-14, keeps exactly this role within the ISO 21940 series.
Detaljnа analiza termina
Razlika između krute i fleksibilne rotacije
Ovo je najjednostavnija i najvažnija klasifikacija u balanseranju. Ova razlika određuje sve: koji standard se primjenjuje, koja oprema je potrebna, koliko ravni korekcije je potrebno, i na kojoj brzini se balanseranje mora izvršiti.
Rotor čija neuravnoteženost može biti korigovana u bilo koje dvije proizvoljne ravni korekcije i, nakon korekcije, rezidualna neuravnoteženost se ne menja značajno na bilo kojoj brzini do maksimalne radne brzine. Praktični test: ako je prvi modo savijanja critical speed značajno iznad maksimalne radne brzine (obično > 1,5× ili više), rotor je krut.
Rotor koji se elastično deformira na svojoj radnoj brzini tako da se njegovu stanje neuravnoteženosti menja. Mora biti balansiraj na ili blizu radne brzine u više od dvije ravni korekcije. Applies to: veliki turbogeneratori, viškostepeni brzotkrajni kompresori, duge valjake za papirnare na visokoj brzini. Pokriveni ISO 21940-12.
Velika većina industrijskih rotora — elektromotori, ventilatori, pumpe, zamašnjaci, vratila — su kruti rotori. Sistem ISO 1940-1 G-klase se primjenjuje direktno na krute rotore.
Tri tipa neuravnoteženosti
The vocabulary (ISO 21940-2) defines three fundamental types based on the geometric relationship between the principal inertia axis and the rotation axis. Understanding these is essential for selecting the correct balancing procedure:
- Static unbalance produces a force — oba ležaja vibriraju u fazi na 1× RPM. Rotor se može detektovati kao neuravnotežen bez rotacije (gravitacija ga otkriva na nožicama). Jedna ravan korekcije je dovoljna. Tipično za uske diskaste rotore (L/D < 0,5): uski kaišnici, ventilatorske lopatice, tanki zamašnjaci.
- Neuravnoteženost momenta produces a moment — bearings vibrate 180° out of phase at 1× RPM. The net force is zero (centre of mass is on the axis), but two equal and opposite heavy spots in different axial positions create a rocking couple. Only detectable while spinning. Requires two correction planes.
- Dinamička neuravnoteža = static + couple combined. The general case for all real rotors that are not perfectly symmetric. Both force and moment are present. Bearings vibrate at 1× with neither in-phase nor exactly 180° out-of-phase relationship. Requires two-plane balancing.
Specifična neuravnoteženost i veza sa G-klasom
Specifična neuravnoteženost (e = U/M) is the key metric that enables universal balance quality comparison. A 5 kg rotor with 50 g·mm unbalance has e = 10 µm. A 500 kg rotor with 5 000 g·mm unbalance also has e = 10 µm — identical balance quality despite 100× mass difference.
The G-grade extends this by incorporating speed: G = e × ω, giving a single number (mm/s) that characterises balance quality independently of both mass and speed. This is the foundation of the ISO 1940-1 sistem tolerancije.
Ravnine korekcije u odnosu na ravnine tolerancije
The vocabulary draws a critical distinction that is often missed in practice:
- Ravnine tolerancije = ravnine ležaja gdje su vibracije i dinamička opterećenja najkritičnija. Dozvoljeni neuravnoteženost Uper je specificirana ovdje.
- Ravnine korekcije = fizički dostupna mjesta gdje se mogu postaviti utezi (ventilatorna glavčina, krajnji prsteni motora, plećice osovine). Često na različitim aksijalnim pozicijama od ležajeva.
Converting Uper od ravnina tolerancije na ravnine korekcije zahtijeva poznavanje geometrije rotora. Za asimetrične ili prepuštene rotore, ova konverzija može značajno promijeniti tolerancije po ravnini. Balanset Balanset-1A automatski vrši ovu konverziju kada se unesu dimenzije rotora.
Tipovi uređaja za balansiranje
Dva temeljna tipa uređaja odražavaju različite fizičke principe mjerenja:
- Soft-bearing: Prirodna frekvencija suspenzije znatno ispod brzine rada → uređaj mjeri displacement. Zahtijeva kalibraciju za svaki novi rotor. Historijski značajno; u padu korištenja.
- Hard-bearing: Prirodna frekvencija suspenzije znatno iznad brzine rada → uređaj mjeri force. Trajno kalibriran — prihvaća različite rotore bez pojedinačne kalibracije. Dominantni moderni tip.
Terenski instrumenti za balansiranje poput Balanset-1A koriste drugačiji princip: nisu "uređaj" u smislu ISO standarda već koriste vlastite ležaje rotora i oslonac kao mjerni sustav, primjenjujući metodu pokušnog utega (koeficijent utjecaja) za određivanje korekcije bez potrebe za namjenskim uređajem za balansiranje.
Međusobna uputa: gdje se koristi svaki termin
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Koristi sve kriterije tolerancije i kvalitete — G-klasu, Uper, toleranciju balansiranja, rezidualnu neuravnoteženost. Primarni potrošač ovog vokabulara.
ISO 14694: Uses rotor terms (rigid), unbalance terms, and extends with fan-specific BV application categories, balance grades and vibration-limit tables.
ISO 10816 / ISO 20816: Koristi termine mjerenja — brzinu vibracija, RMS, točke mjerenja na kućištima ležaja.
ISO 21940-12: Proširuje definiciju fleksibilnog rotora sa procedurama za više brzina i više ravnina.
API 610 / API 617: Naftni standardi referiraju ISO 1940 G-klase i terminologiju neuravnoteženosti za specifikacije pumpi i kompresora.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Transition
ISO 21940-14:2012 has formally cancelled and replaced ISO 1940-2:1997, of which it constitutes a technical revision — the main change being the extension of its applicability to rotors with flexible behaviour. The balancing vocabulary followed a separate path: ISO 1925 was revised as ISO 21940-2. The ISO 21940 numbering reflects integration into the comprehensive ISO 21940 series covering all aspects of rotor balancing. The old designations still appear widely in industry literature.
Zvanični standard: ISO 21940-14:2012 (replaces ISO 1940-2) on ISO Store →
Često postavljena pitanja — ISO 1940-2
Balance errors, the ISO 21940 transition, and balancing terminology
Povezani Članci Leksikona
Govorite Jezik — Sa Odgovarajućim Alatima
Balanseri Vibromera direktno primjenjuju ISO terminologiju: izbor G-razreda, vektori neuravnoteže, ravnine korekcije, poređenje residualne i dozvoljene neuravnoteže — sve u jednom prenosivom instrumentu.
Pregledaj Opremu za Balanciranje →
