ISO 1940-1 — Krav til balancekvalitet til stive rotorer
Den grundlæggende internationale standard, der definerer G-klassesystemet for balancekvalitet — fra G 0,4 (gyroskoper) til G 4000 (marine dieselmotorer). Nu indarbejdet i ISO 21940-11 med identiske G-klasseværdier og samme metode.
Vibromera indbygger hele klassetabellen fra G 0.4 til G 4000 i Balanset-1A, så instrumentet viser den opnåede afbalanceringskvalitet iht. ISO 1940-1 umiddelbart efter prøvevægtkørslen.
Tilladt restubalance
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — indtast rotordata, få Upr.
Resultater — ISO 1940-1
Tilladt restubalance
at beregne tolerance
G-klasser for balancekvalitet
Logaritmisk skala med faktor 2,5 mellem tilstødende kvaliteter — fra ultrapræcision G 0,4 til marine G 4000
📋 Komplet G-klassetabel — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| G-klasse | e·ω (mm/s) | Typiske rotortyper | Noter |
|---|---|---|---|
| G 0,4 | 0.4 | Gyroskoper, præcisionsspindler, optiske diskdrev | Nær grænsen for konventionel afbalancering |
| G 1.0 | 1.0 | Slibespindeldrev, båndoptagere, små præcisionsarmaturer | Kræver ultra-rene forhold |
| G 2,5 | 2.5 | Gas- og dampturbiner, turbogeneratorer, turbokompressorer, højhastighedsmotorer | Forhindrer for tidlig lejeskade |
| G 6.3 | 6.3 | Ventilatorer, pumper, svinghjul, elektriske motorer, værktøjsmaskiner, papirruller | Mest almindelige — standardkarakter |
| G 16 | 16 | Kardanaksler (special), landbrugsmaskiner, knusere, minedriftsblæsere | Kraftige, barske forhold |
| G 40 | 40 | Bilhjul og fælge, kardanaksler (standard), langsomme ventilatorer | Dækvariation dominerer |
| G 100 | 100 | Komplette motorer til biler, lastbiler, lokomotiver | Forbrændingsmotorer som samlinger |
| G 250 | 250 | Krumtapaksler i højhastighedsdieselmotorer | Komponentniveau |
| G 630 | 630 | Krumtapaksler i store 4-taktsmotorer, marinedieselmotorer på elastiske ophæng | Stor lavhastigheds frem- og tilbagegående |
| G 1600 | 1600 | Krumtapaksler på store 2-taktsmotorer | Meget langsomme, massive fundamenter |
| G 4000 | 4000 | Krumtapaksler på lavhastigheds marinedieselmotorer på stive fundamenter | De løseste krav |
📊 Forberegnede tolerancer for almindelige industrielle rotorer
| Rotortype | Masse (kg) | Omdrejninger i minuttet | G | Upr. (g-mm) | Pr. plan | epr. (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lille motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| HVAC-ventilator | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pumpehjul | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbokompressor | 120 | 8 000 | G 2,5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Papirrulle | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Kraftværksventilator | 350 | 990 | G 2,5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Slibespindel | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Bilhjul | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Fordelingsmetoder for tolerancer — ISO 1940-1 kapitel 7
| Rotortype | Tildeling | Formel | Noter |
|---|---|---|---|
| Symmetrisk | Lige fordeling | UL=UR=Upr./2 | Simpelste tilfælde. Motorer, nogle ventilatorer. |
| Asymmetrisk mellemleje | Proportionel | UL=Upr.-(b/L) | Den mest almindelige metode. |
| Overhængt (konsol) | Momentbaseret | Statiske ligninger | Strammere tolerancer på udhængsplan. |
| Smal (planer tæt på hinanden) | Separat statisk + parubalance | I henhold til ISO 21940-12 | Forskellige vibrationseffekter. |
Hvad er ISO 1940-1?
Hurtigt svar
ISO 1940-1 (Mekanisk vibration — krav til balancekvalitet for rotorer i stiv tilstand) definerer G-kvalitetsbalancesystem for stive rotorer. Formlen Upr. = (9549 × G × M) / n beregner tilladt restubalance ubalance. Erstattet af ISO 21940-11:2016 med identiske værdier. Standardkvalitet for industrimaskiner: G 6.3.
ISO 1940-1 er det grundlæggende dokument for rotorbalancering på verdensplan. Dets G-grade-system er de facto-sproget for balancering: "balancering til G 6.3" forstås af alle specialister globalt. Standarden dækker stive rotorer fra små præcisionsspindler til massive krumtapaksler og giver en universel ramme for at specificere, beregne og verificere balancekvalitet.
Standarden gælder kun for stiv rotorer — dem, hvis elastiske deformationer under centrifugalkræfter er ubetydelige i hele driftshastighedsområdet. Fleksible rotorer (der arbejder over den første kritiske bøjningshastighed) er dækket af ISO 21940-12.
Konceptet med den stive rotor
En rotor klassificeres som stiv, hvis dens massefordeling ikke ændrer sig væsentligt, når hastigheden varierer fra nul til maksimal driftshastighed. Den vigtigste konsekvens: En rotor, der er afbalanceret ved lav hastighed på en afbalanceringsmaskine, forbliver afbalanceret ved sin driftshastighed. Dette muliggør afbalancering ved 300-600 o/min på en værkstedsmaskine, samtidig med at tolerancer overholdes ved 3000+ o/min i drift.
Hvis en rotor opererer i det superkritiske område (over den første bøjnings kritisk hastighed) eller i nærheden af resonans, ændrer udbøjninger den effektive massefordeling, og balancering ved lav hastighed kan være ineffektiv ved høj hastighed. Sådanne rotorer klassificeres som fleksible.
Hvad ISO 1940-1 IKKE dækker
Rotorer med skiftende geometri (leddelte aksler, helikopterblade). Resonans i rotor-understøtnings-fundamentsystemer. Aerodynamiske og hydrodynamiske kræfter, der ikke er relateret til massefordeling. For ventilatorer specifikt, se ISO 14694 (ventilatorspecifikke BV-kategorier og vibrationsgrænser).
Typer af ubalance
Ubalance = rotorens inertiakse ≠ rotationsakse. I vektorform: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 klassificerer tre typer:
- Statisk ubalance: Inertiakse parallel med rotationsaksen, men forskudt. Enkelt ubalanceret masseækvivalent. Korrigerbar i ét plan. Typisk: remskiver, smalle gear, ventilatorhjul (L/D < 0,5).
- Ubalance i parforholdet: Inertiaksen gennem massemidtpunktet, men vippet. Nettokraften er nul, men et par rokker rotoren. Kræver to planer.
- Dynamisk ubalance: Generelt tilfælde - statisk + momentubalance kombineret. Inertiaksen er hverken parallel med rotationsaksen eller skærer den. Kræver to planer. De fleste rigtige rotorer har dynamisk ubalance.
Specifik ubalance (excentricitet)
G-kvaliteten er defineret som produktet e × ω (mm/s) — den lineære hastighed af rotorens massemidtpunkt i kredsløb om rotationsaksen. Dette ene tal karakteriserer balancekvaliteten uafhængigt af rotorstørrelse og hastighed.
G-klassesystemet — Fysisk grundlag
Massemæssig lighed
For geometrisk ensartede rotorer: Upr. ∝ M → specifik ubalance epr. bør være konstant. Én standard gælder for alle størrelser.
Hastighedsmæssig lighed
Centrifugalkraft F = M·e·ω². For at opretholde acceptable lejebelastninger ved forskellige hastigheder, epr. skal falde, når ω stiger:
Beregning af tilladt restubalance
Udarbejdet eksempel: Ventilatorrotor, G 6,3
Givet: Centrifugalventilatorhjul, M = 200 kg, n = 1.500 o/min, G 6,3.
I alt: Upr. = 9.549 × 6,3 × 200 / 1.500 = 8021 g·mm
Excentricitet: epr. = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Pr. plan (symmetrisk, 2): 8 021 / 2 = 4011 g·mm
Ved R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g pr. plan
Brug altid maksimal servicehastighed
Hastigheden i formlen skal være den højeste omdrejningstal i drift – ikke afbalanceringsmaskinens hastighed. Mange rotorer er afbalanceret ved 300-600 omdr./min., men tolerancen skal bruge den faktiske driftshastighed (f.eks. 1480 omdr./min.). Brug af afbalanceringsmaskinens hastighed giver farligt løse tolerancer.
Allokering til korrektionsplaner
Upr. gælder rotorens massemidtpunkt. I praksis afbalanceres der i to planer (nær lejer). Kapitel 7 regler:
Symmetriske rotorer
CoM ved midtpunktet → lig med: UL = UR = Upr. / 2.
Asymmetrisk mellem lejer
Overhængende rotorer
Udhængsmasse skaber et bøjningsmoment, der belaster begge lejer. Momentbaseret genberegning nødvendig → typisk meget strammere tolerance på udhængsplanet. Almindeligt for pumper, ettrinskompressorer og udkragede ventilatorhjul.
Fejl og verifikation
Fejlkilder
- Systematisk: Maskinkalibreringsdrift, excentriske dorne, noteffekter (ISO 8821), termisk forvrængning.
- Tilfældig: Sensorstøj, støtteslør, variation i rotorsæde.
Den samlede fejl må ikke overstige 10-15 % af tolerancen. Hvis den er større, skal arbejdstolerancen strammes tilsvarende.
Samlingseffekter
Komponentbalancering ≠ samlingsbalance. Koblingens excentricitet, radial kast og løse pasformer kan ophæve komponentarbejdet. Trimbalancér den samlede rotor.
Bekræftelsesmetoder
- Indekstest: Drej rotoren 180° på dornen, og mål igen. Ændring = fiksturfejl.
- Prøvevægttest: Tilføj kendt masse, verificér at den målte vektorændring stemmer overens med forventningen.
- Kontrol i marken: Mål vibrationer på lejer pr. ISO 10816.
Balanset-1A: Indbygget ISO 1940-1-overensstemmelse
Balanset-1A automatiserer ISO 1940-1: indtast masse, hastighed, G-klasse → øjeblikkelig Upr. med automatisk planallokering. Efter afbalancering sammenlignes restubalance med grænsen. F6-rapportfunktionen genererer en formel protokol, der dokumenterer den opnåede G-klasse. Nøjagtighed ±5 % hastighed, ±1° fase - tilstrækkelig for G 16 til G 2.5. Balanset-4 strækker sig til fire kanaler til komplekse rotorer med flere lejer.
Udarbejdede eksempler
Tilfælde 1: Elmotor — G 6.3
Rotor: 15 kW, 1.460 o/min, 35 kg, symmetrisk mellem lejerne.
Tolerance: Upr. = 9.549 × 6,3 × 35 / 1.460 = 1442 g·mm → 721/plan.
Ved R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plan. Afbalanceret i værksted: 180 g·mm restubalance. ✅
Tilfælde 2: Pumpe — overhængt pumpehjul, G 6.3
Rotor: Aksel + pumpehjul 18 kg, 2950 o/min. Pumpehjul 6 kg med udhæng på 120 mm. Lejeafstand 250 mm.
I alt: Upr. = 367 g-mm. Momentfordeling: for ≈ 202, bag ≈ 165 g·mm.
Afbalanceret i felten med Balanset-1A enkeltplan: 8,5 g ved 230°. Slutresultat: 95 g·mm. ✅
Tilfælde 3: Turbokompressor — G 2.5
Rotor: 3-trins, 65 kg, 12.000 o/min. Lidt asymmetrisk.
Tolerance: Upr. = 129 g-mm → 65/plan → ved R = 95 mm: 0,68 g/plan.
Præcision på under gram → kun til højhastighedsmaskiner i værkstedet. Indekstest: dornfejl < 5 g·mm. Endelig: 28 g·mm/plan. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- G-klasseværdier, formler, anvendelsestabeller — identisk. Ingen tekniske ændringer.
- ISO 21940-serien: Del 11 (kvalitet), del 12 (fleksible rotorer), del 14 (procedurer), del 21 (beskrivelser), del 31 (modtagelighed), del 32 (kiler).
- Begge betegnelser bruges i flæng i praksis.
- ISO 14694 BV-kategorier refererer direkte til G-klasser.
Relaterede standarder
- ISO 21940-11: Denne standard — G-klassesystem.
- ISO 21940-12: Fleksibel rotorbalancering.
- ISO 10816 / ISO 20816: Vibrationsevaluering — operationelt resultat af balancekvalitet.
- ISO 14694: Ventilatorspecifikke BV-kategorier, balancekvaliteter og vibrationsgrænser.
- ISO 8821: Kilegangindflydelse (halvkilekonvention).
- API 610 / API 617: Petroleumpumper/kompressorer i henhold til ISO 1940.
Officiel standard: ISO 1940-1 på ISO Store →
På denne side
Toleranceberegner G-klasse tabel Hvad er ISO 1940-1? Koncept med stiv rotor Typer af ubalance Statisk / Par / Dynamisk Specifik ubalance G-klassesystem Lighedslove Toleranceformel Planallokering Symmetrisk / Asymmetrisk Overhængende rotorer Fejl og verifikation Casestudier (3) ISO 21940-11 Overgang Ofte stillede spørgsmål (8 spørgsmål)Balanceringsudstyr
Bærbar feltbalancering med indbygget ISO 1940 toleranceberegner og G-klasseverifikation.
Balanset-1A → Balanset-4 →Ofte stillede spørgsmål — ISO 1940-1
G-kvalitetsbalancesystem til stive rotorer
▸ Hvad er forskellen mellem ISO 1940-1 og ISO 21940-11?
▸ Hvordan beregner jeg den tilladte restubalance?
▸ Hvad er en stiv rotor?
▸ Hvilken G-klasse til pumper, ventilatorer eller motorer?
▸ Hvordan fordeler man tolerancer mellem planer?
▸ Hvad er de tre typer ubalance?
▸ Hvorfor er G-klasser på en logaritmisk skala?
▸ Kan jeg verificere overholdelse af en bærbar balancer?
Afbalancering i henhold til ISO 1940-1 - I felten
Vibromeras bærbare afbalanceringsapparater inkluderer indbyggede ISO 1940-toleranceberegnere, automatisk planallokering og formelle balancerapporter, der dokumenterer den opnåede G-klasse.
Gennemse balanceringsudstyr →
