ISO 1940-1 — Požadavky na kvalitu rovnováhy pro pevné rotory
Základní mezinárodní norma definující systém kvality vyvážení třídy G – od G 0,4 (gyroskopy) do G 4000 (lodní dieselové motory). Nyní začleněna do normy ISO 21940-11 s identickými hodnotami a metodikou třídy G.
Vibromera zabudovává do přístroje Balanset-1A kompletní tabulku tříd od G 0.4 do G 4000, takže přístroj okamžitě po zkušebním běhu se zkušebním závažím hlásí dosaženou kvalitu vyvážení podle ISO 1940-1.
Přípustná zbytková nevyváženost
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — zadejte data rotoru, získejte Uza
Výsledky — ISO 1940-1
Přípustná zbytková nevyváženost
vypočítat toleranci
Třídy kvality vyvážení G-Grade
Logaritmická stupnice s faktorem 2,5 mezi sousedními stupni – od ultrapřesné G 0,4 do námořní G 4000
📋 Kompletní tabulka G-tříd — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| třída G | e·ω (mm/s) | Typické typy rotorů | Poznámky |
|---|---|---|---|
| G 0,4 | 0.4 | Gyroskopy, přesné vřetena, optické diskové mechaniky | Téměř na hranici konvenčního vyvažování |
| G 1.0 | 1.0 | Pohony brusných vřeten, magnetofony, malé přesné armatury | Vyžaduje ultračisté podmínky |
| G 2,5 | 2.5 | Plynové & parní turbíny, turbogenerátory, turbokompresory, vysokorychlostní motory | Zabraňuje předčasnému poškození ložisek |
| G 6,3 | 6.3 | Ventilátory, čerpadla, setrvačníky, elektromotory, obráběcí stroje, papírové role | Nejběžnější – výchozí stupeň |
| G 16 | 16 | Kardanové hřídele (speciální), zemědělské stroje, drtiče, důlní ventilátory | Těžké, náročné podmínky |
| G 40 | 40 | Kola a ráfky automobilů, kardanové hřídele (standardní), pomalé ventilátory | Dominuje variace pneumatik |
| G 100 | 100 | Kompletní motory automobilů, nákladních automobilů a lokomotiv | Spalovací motory jako sestavy |
| G 250 | 250 | Klikové hřídele vysokorychlostních vznětových motorů | Na úrovni komponent |
| G 630 | 630 | Klikové hřídele velkých čtyřtaktních motorů, lodní dieselové motory na elastických úchytech | Velký nízkorychlostní vratný pohyb |
| G 1600 | 1600 | Klikové hřídele velkých dvoutaktních motorů | Velmi pomalé, masivní základy |
| G 4000 | 4000 | Klikové hřídele nízkorychlostních lodních dieselových motorů na tuhých základech | Nejvolnější požadavky |
📊 Předvypočítané tolerance pro běžné průmyslové rotory
| Typ rotoru | Hmotnost (kg) | RPM | G | Uza (g·mm) | Na rovinu | eza (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Malý motor | 8 | 2 900 | G 6,3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilátor HVAC | 45 | 1 480 | G 6,3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Oběžné kolo čerpadla | 25 | 2 950 | G 6,3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbokompresor | 120 | 8 000 | G 2,5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Papírová role | 2 000 | 300 | G 6,3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilátor elektrárny | 350 | 990 | G 2,5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Brusné vřeteno | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Kolo auta | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metody přidělování tolerancí — ISO 1940-1 Kapitola 7
| Typ rotoru | Přidělení | Vzorec | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Symetrický | Rovné rozdělení | UL=UR=Uza/2 | Nejjednodušší případ. Motory, nějaké ventilátory. |
| Asymetrické mezi ložisky | Úměrný | UL=Uza-(b/L) | Nejběžnější metoda. |
| Převislé (konzolové) | Momentová metoda | Statické rovnice | Užší tolerance v převislé rovině. |
| Úzký (roviny blízko sebe) | Samostatný statický + pár | Dle normy ISO 21940-12 | Různé vibrační efekty. |
Co je norma ISO 1940-1?
Rychlá odpověď
ISO 1940-1 (Mechanické vibrace – Požadavky na kvalitu vyvážení rotorů v konstantním (tuhém) stavu) definuje Systém kvality vyvážení třídy G pro tuhé rotory. Vzorec Uza = (9 549 × G × M) / n vypočítává přípustnou zbytkovou nevyváženost. Nahrazeno ISO 21940-11:2016 s identickými hodnotami. Výchozí třída pro průmyslové stroje: G 6,3.
Norma ISO 1940-1 je základním dokumentem pro vyvažování rotorů na celém světě. Její systém třídy G je de facto jazykem pro vyvažování: "vyvažování podle G 6.3" je srozumitelné pro každého odborníka na celém světě. Norma se vztahuje na tuhé rotory od malých přesných vřeten až po masivní klikové hřídele a poskytuje univerzální rámec pro specifikaci, výpočet a ověřování kvality vyvážení.
Norma se vztahuje pouze na tuhý rotory – ty, jejichž elastické deformace vlivem odstředivých sil jsou v celém rozsahu provozních otáček zanedbatelné. Pružné rotory (pracující nad první kritickou rychlostí ohybu) jsou zahrnuty v normě ISO 21940-12.
Koncept tuhého rotoru
Rotor je klasifikován jako tuhý, pokud se jeho rozložení hmotnosti významně nemění s měnícími se otáčkami od nuly do maximálních provozních otáček. Hlavní důsledek: Rotor vyvážený při nízkých otáčkách na vyvažovacím stroji zůstává vyvážený při svých provozních otáčkách. To umožňuje vyvažování při 300–600 otáčkách za minutu na dílenském stroji a zároveň splnění tolerancí při více než 3 000 otáčkách za minutu v provozu.
Pokud rotor pracuje v superkritické oblasti (kde první ohybová kritická rychlost je překročena) nebo blízko rezonance, výchylky mění efektivní rozložení hmotnosti a vyvažování při nízkých otáčkách může být při vysokých otáčkách neúčinné. Takové rotory jsou klasifikovány jako flexibilní.
Co norma ISO 1940-1 NEPOKRÝVÁ
Rotory s proměnnou geometrií (kloubové hřídele, listy vrtulníku). Rezonance v systémech rotor-nosník-základ. Aerodynamické a hydrodynamické síly nesouvisející s rozložením hmotnosti. Konkrétně pro ventilátory viz ISO 14694 (kategorie BV specifické pro ventilátory a limity vibrací).
Typy nevyváženosti
Nevyváženost = osa setrvačnosti rotoru ≠ osa otáčení. Ve vektorovém tvaru: U = m × r (g·mm). Norma ISO 1940-1 klasifikuje tři typy:
- Statická nevyváženost: Osa setrvačnosti rovnoběžná s osou otáčení, ale posunutá. Ekvivalentní hmotnost jedné nevyvážené hmoty. Korektivní v jedné rovině. Typické: řemenice, úzká ozubená kola, oběžná kola ventilátorů (L/D < 0,5).
- Párová nevyváženost: Osa setrvačnosti prochází těžištěm, ale je nakloněna. Čistá síla je nulová, ale dvojice sil kymácí rotor. Požaduje dvě roviny.
- Dynamická nevyváženost: Obecný případ – kombinace statické a párové osy. Osa setrvačnosti není ani rovnoběžná, ani neprotíná osu rotace. Vyžaduje dvě roviny. Většina skutečných rotorů má dynamickou nevyváženost.
Specifická nevyváženost (excentricita)
G-grade je definován jako produkt e × ω (mm/s) — lineární rychlost těžiště rotoru obíhajícího kolem osy otáčení. Toto jediné číslo charakterizuje kvalitu vyvážení nezávisle na velikosti a otáčkách rotoru.
Systém G-Grade – fyzikální základ
Hmotnostní podobnost
Pro geometricky podobné rotory: Uza ∝ M → specifická nevyváženost eza by měla být konstantní. Pro všechny velikosti platí jeden standard.
Podobnost rychlosti
Odstředivá síla F = M·e·ω². Pro udržení přijatelného zatížení ložiska při různých rychlostech, eza musí klesat s rostoucím ω:
Výpočet přípustné zbytkové nevyváženosti
Příklad výpočtu: Rotor ventilátoru, G 6.3
Vzhledem k: Oběžné kolo odstředivého ventilátoru, M = 200 kg, n = 1 500 ot./min, G 6,3.
Celkem: Uza = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Excentricita: eza = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Na rovinu (symetrickou, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
Při R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g na rovinu
Vždy používejte maximální provozní rychlost
Otáčky ve vzorci musí být nejvyšší otáčky za provozu – nikoli otáčky vyvažovacího stroje. Mnoho rotorů je vyváženo při 300–600 otáčkách za minutu, ale tolerance musí používat skutečné provozní otáčky (např. 1 480 ot./min). Použití otáček vyvažovacího stroje vede k nebezpečně volným tolerancím.
Přidělení korekčním rovinám
Uza platí pro těžiště rotoru. V praxi vyvažování ve dvou rovinách (v blízkosti ložisek). Pravidla kapitoly 7:
Symetrické rotory
CoM ve středu → stejné: UL = UR = Uza / 2.
Asymetrické meziložisko
Převislé rotory
Převislá hmota vytváří ohybový moment zatěžující obě ložiska. Je nutný přepočet na základě momentu → obvykle mnohem užší tolerance v převislé rovině. Běžné pro čerpadla, jednostupňové kompresory a konzolová oběžná kola ventilátorů.
Chyby a ověření
Zdroje chyb
- Systematický: Kalibrační drift stroje, excentrické trny, vliv drážky pro pero (ISO 8821), tepelná deformace.
- Náhodný: Hluk senzoru, vůle v podpěře, odchylka usazení rotoru.
Celková chyba nesmí překročit 10–15 % tolerance. Pokud je větší, zúžte pracovní toleranci odpovídajícím způsobem.
Efekty sestavy
Vyvažování součástí ≠ vyvážení sestavy. Excentricita spojky, radiální házení a volné uložení mohou negativně ovlivnit práci součástí. Dolaďovací vyvážení smontovaného rotoru.
Metody ověřování
- Indexový test: Otočte rotor na trnu o 180°, znovu změřte. Změna = chyba upínacího přípravku.
- Zkušební test hmotnosti: Přidejte známou hmotnost a ověřte, zda naměřená změna vektoru odpovídá očekávání.
- Kontrola v terénu: Měření vibrací na ložiscích dle ISO 10816.
Balanset-1A: Vestavěná shoda s normou ISO 1940-1
Balanset-1A automatizuje ISO 1940-1: zadání hmotnosti, rychlosti, stupně G → okamžité Uza s automatickým přidělováním roviny. Po vyvážení porovnává reziduum s limitem. Funkce F6 Reports generuje formální protokol dokumentující dosažený stupeň G. Přesnost ±5 % rychlost, ±1° fáze – dostatečná pro G 16 až G 2,5. Balanset-4 rozšiřuje se na čtyři kanály pro komplexní rotory s více ložisky.
Pracovní příklady
Případ 1: Elektromotor — G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 ot./min, 35 kg, symetrické mezi ložisky.
Tolerance: Uza = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/rovina.
Při R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/rovina. Vyváženo v dílně: zbytková nerovnováha 180 g·mm. ✅
Případ 2: Čerpadlo – zavěšené oběžné kolo, G 6.3
Rotor: Hřídel + oběžné kolo 18 kg, 2 950 ot./min. Oběžné kolo 6 kg, vyložení 120 mm. Rozteč ložisek 250 mm.
Celkem: Uza = 367 g-mm. Rozložení momentu: přední ≈ 202, zadní ≈ 165 g·mm.
Vyváženo v terénu s Balanset-1A jedna rovina: 8,5 g při 230°. Konečná hmotnost: 95 g·mm. ✅
Případ 3: Turbokompresor — G 2.5
Rotor: 3stupňová, 65 kg, 12 000 ot./min. Mírně asymetrická.
Tolerance: Uza = 129 g-mm → 65/rovina → při R = 95 mm: 0,68 g/rovina.
Přesnost v subgramech → pouze pro dílenský vysokorychlostní stroj. Indexová zkouška: chyba trnu < 5 g·mm. Konečná hodnota: 28 g·mm/rovina. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Hodnoty stupně G, vzorce, aplikační tabulky — identický. Žádné technické změny.
- Řada ISO 21940: Část 11 (kvalita), Část 12 (flexibilita), Část 14 (postupy), Část 21 (popisy), Část 31 (náchylnost), Část 32 (klíče).
- Obě označení se v praxi používají zaměnitelně.
- ISO 14694 Kategorie BV odkazují přímo na stupně G.
Související normy
- ISO 21940-11: Tento standard je systém třídy G.
- ISO 21940-12: Flexibilní vyvážení rotoru.
- ISO 10816 / ISO 20816: Vyhodnocení vibrací – provozní výsledek kvality vyvážení.
- ISO 14694: Kategorie BV specifické pro ventilátory, třídy vyvážení a limity vibrací.
- Norma ISO 8821: Vliv drážky pro pero (konvence polovičního pera).
- API 610 / API 617: Ropná čerpadla/kompresory s odkazem na ISO 1940.
Oficiální norma: ISO 1940-1 v obchodě s ISO →
Na této stránce
Kalkulačka tolerancí Tabulka třídy G Co je norma ISO 1940-1? Koncept tuhého rotoru Typy nevyváženosti Statický / Párový / Dynamický Specifická nevyváženost Systém G-Grade Zákony podobnosti Vzorec tolerance Přidělení rovin Symetrické / Asymetrické Převislé rotory Chyby a ověření Případové studie (3) Přechod k normě ISO 21940-11 Často kladené otázky (8 otázek)Vyvažovací zařízení
Přenosné vyvažování v terénu s vestavěnou kalkulačkou tolerancí ISO 1940 a ověřením stupně G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Často kladené otázky – ISO 1940-1
Systém vyvážení třídy G pro pevné rotory
▸ Jaký je rozdíl mezi normami ISO 1940-1 a ISO 21940-11?
▸ Jak vypočítám přípustnou zbytkovou nevyváženost?
▸ Co je to tuhý rotor?
▸ Jaká třída G je vhodná pro čerpadla, ventilátory nebo motory?
▸ Jak rozdělit toleranci mezi rovinami?
▸ Jaké jsou tři typy nevyváženosti?
▸ Proč jsou známky G na logaritmické stupnici?
▸ Mohu ověřit shodu s požadavky pomocí přenosného vyvažovače?
Vyvážení dle normy ISO 1940-1 – V terénu
Přenosné vyvažovačky Vibromera zahrnují vestavěné kalkulačky tolerancí dle normy ISO 1940, automatické přidělování rovin a formální zprávy o vyvážení dokumentující dosažený stupeň G.
Procházet vyvažovací zařízení →
