Analytischer Bericht: Eingehende Analyse der Norm ISO 1940-1 “Auswuchtungsanforderungen für starre Rotoren” und Integration von Balanset-1A-Messsystemen in die Schwingungsdiagnostik

Einführung

In der modernen Ingenieurpraxis und industriellen Fertigung ist das dynamische Auswuchten rotierender Anlagen ein grundlegender Prozess, der die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und den sicheren Betrieb von Maschinen gewährleistet. Unwuchten rotierender Massen sind die häufigste Ursache für schädliche Vibrationen, die zu einem beschleunigten Verschleiß von Lagerbaugruppen, Ermüdungsbrüchen an Fundamenten und Gehäusen sowie erhöhten Geräuschen führen. Auf globaler Ebene spielt die Standardisierung der Auswuchtanforderungen eine Schlüsselrolle bei der Vereinheitlichung von Fertigungsprozessen und Abnahmekriterien für Anlagen.

Das zentrale Dokument, das diese Anforderungen seit Jahrzehnten regelt, ist die internationale Norm ISO 1940-1. Auch wenn die Branche in den letzten Jahren schrittweise auf die neuere ISO 21940-Reihe umgestellt hat, bilden die in ISO 1940-1 verankerten Grundsätze, physikalischen Modelle und Methoden weiterhin die Grundlage für die technische Praxis im Bereich der Wuchtung. Das Verständnis der internen Logik dieser Norm ist nicht nur für Konstrukteure von Rotoren von entscheidender Bedeutung, sondern auch für Wartungsspezialisten, die moderne tragbare Wuchtgeräte wie Balanset-1A verwenden.

Dieser Bericht zielt darauf ab, eine umfassende, detaillierte Analyse jedes Kapitels der Norm ISO 1940-1 zu liefern, die physikalische Bedeutung ihrer Formeln und Toleranzen aufzudecken und zu zeigen, wie moderne Hardware-Software-Systeme (am Beispiel von Balanset-1A) die Anwendung der Anforderungen der Norm automatisieren, wodurch menschliche Fehler reduziert und die Genauigkeit der Auswuchtverfahren verbessert werden.

Kapitel 1. Umfang und grundlegende Konzepte

Das erste Kapitel der Norm definiert ihren Anwendungsbereich und führt eine wichtige Unterscheidung zwischen verschiedenen Rotortypen ein. ISO 1940-1 gilt nur für Rotoren in einem konstanten (starren) Zustand. Diese Definition ist der Grundstein der gesamten Methodik, da sich das Verhalten von starren und flexiblen Rotoren grundlegend unterscheidet.

Phänomenologie des starren Rotors

Ein Rotor wird als starr klassifiziert, wenn seine elastischen Verformungen unter Zentrifugalkräften im gesamten Betriebsdrehzahlbereich im Vergleich zu den festgelegten Unwuchttoleranzen vernachlässigbar gering sind. In der Praxis bedeutet dies, dass sich die Massenverteilung des Rotors nicht wesentlich ändert, wenn die Drehzahl von Null auf die maximale Betriebsdrehzahl variiert.

Eine wichtige Konsequenz dieser Definition ist die Invarianz der Auswuchtung: Ein Rotor, der bei niedriger Drehzahl (z. B. auf einer Auswuchtmaschine in einer Werkstatt) ausgewuchtet wurde, bleibt auch bei seiner Betriebsdrehzahl im Einsatz ausgewuchtet. Dadurch kann die Auswuchtung bei Drehzahlen durchgeführt werden, die deutlich unter der Betriebsdrehzahl liegen, was den Prozess vereinfacht und kostengünstiger macht.

Wenn ein Rotor im überkritischen Bereich (bei Drehzahlen über der ersten Biege-Kritischen Drehzahl) oder nahe der Resonanz arbeitet, ist er erheblichen Auslenkungen ausgesetzt. In diesem Fall hängt die effektive Massenverteilung von der Drehzahl ab, und eine bei einer Drehzahl durchgeführte Auswuchtung kann bei einer anderen Drehzahl unwirksam oder sogar schädlich sein. Solche Rotoren werden als flexibel bezeichnet, und die Anforderungen an sie sind in einer anderen Norm – ISO 11342 – festgelegt. ISO 1940-1 schließt flexible Rotoren bewusst aus und konzentriert sich ausschließlich auf starre Rotoren.

Ausschlüsse und Einschränkungen

Die Norm legt auch klar fest, was nicht in ihren Anwendungsbereich fällt:

• Rotoren mit veränderlicher Geometrie (z. B. Gelenkwellen, Hubschrauberrotoren).
• Resonanzphänomene im Rotor-Stütz-Fundamentsystem, sofern sie die Einstufung des Rotors als starr nicht beeinträchtigen.
• Aerodynamische und hydrodynamische Kräfte, die Vibrationen verursachen können, die nicht direkt mit der Massenverteilung zusammenhängen.

Daher konzentriert sich ISO 1940-1 auf Trägheitskräfte, die durch die Fehlanpassung zwischen der Massenachse und der Drehachse verursacht werden.

Kapitel 2. Normative Verweise

Um eine eindeutige Auslegung ihrer Anforderungen zu gewährleisten, verweist die ISO 1940-1 auf eine Reihe verwandter Normen. Die wichtigste davon ist ISO 1925 “Mechanische Schwingungen – Auswuchten – Begriffe”. Dieses Dokument fungiert als Wörterbuch, das die Semantik der Fachsprache festlegt. Ohne ein gemeinsames Verständnis von Begriffen wie “Hauptträgheitsachse” oder “Unwuchtmoment” ist eine effektive Kommunikation zwischen einem Gerätekäufer und einem Auswuchtdienstleister unmöglich.

Eine weitere wichtige Referenz ist ISO 21940-2 (ehemals ISO 1940-2), die sich mit Unwuchtfehlern befasst. Sie analysiert methodische und instrumentelle Fehler, die bei der Unwuchtmessung auftreten, und zeigt, wie diese bei der Überprüfung der Einhaltung von Toleranzen zu berücksichtigen sind.

Kapitel 3. Begriffe und Definitionen

Das Verständnis der Terminologie ist eine notwendige Voraussetzung für eine gründliche Analyse der Norm. Dieses Kapitel enthält strenge physikalische Definitionen, auf denen die spätere Berechnungslogik basiert.

3.1 Ausgleich

Auswuchten ist der Prozess der Verbesserung der Massenverteilung eines Rotors, damit dieser in seinen Lagern rotiert, ohne dass unausgeglichene Zentrifugalkräfte entstehen, die die zulässigen Grenzwerte überschreiten. Es handelt sich um einen iterativen Vorgang, der die Messung des Ausgangszustands, die Berechnung von Korrekturmaßnahmen und die Überprüfung des Ergebnisses umfasst.

3.2 Unwucht

Unwucht ist der physikalische Zustand eines Rotors, bei dem seine zentrale Trägheitsachse nicht mit der Drehachse übereinstimmt. Dies führt zu Zentrifugalkräften und Momenten, die Vibrationen in den Lagerungen verursachen. In Vektorform wird die Unwucht U als Produkt aus der unausgeglichenen Masse m und ihrem radialen Abstand r von der Drehachse (der Exzentrizität) definiert:

U = m · r

Die SI-Einheit ist Kilogramm-Meter (kg·m), aber in der Praxis des Wägens ist Gramm-Millimeter (g·mm) eine praktischere Einheit.

3.3 Spezifische Unwucht

Die spezifische Unwucht ist ein äußerst wichtiges Konzept für den Vergleich der Auswuchtqualität von Rotoren mit unterschiedlichen Massen. Sie ist definiert als das Verhältnis des Hauptunwuchtvektors U zur Gesamtmasse des Rotors M:

e = U / M

Diese Größe hat die Dimension Länge (in der Regel ausgedrückt in Mikrometern, µm, oder g·mm/kg) und stellt physikalisch die Exzentrizität des Rotormassenschwerpunkts relativ zur Drehachse dar. Die spezifische Unwucht ist die Grundlage für die Einstufung von Rotoren in Auswuchtqualitätsklassen.

3.4 Arten von Unwuchten

Die Norm unterscheidet mehrere Arten von Unwuchten, für die jeweils eine eigene Korrekturstrategie erforderlich ist:

• Statische Unwucht. Die Hauptträgheitsachse verläuft parallel zur Drehachse, ist jedoch gegenüber dieser versetzt. Dies kann durch ein einziges Gewicht in einer einzigen Ebene (durch den Schwerpunkt) korrigiert werden. Typisch für schmale, scheibenförmige Rotoren.
• Ungleichgewicht in der Partnerschaft. Die Hauptträgheitsachse verläuft durch den Schwerpunkt, ist jedoch gegenüber der Drehachse geneigt. Der resultierende Unwuchtvektor ist null, aber ein Drehmoment (ein Kräftepaar) neigt dazu, den Rotor zu “kippen”. Dies kann nur durch zwei Gewichte in unterschiedlichen Ebenen beseitigt werden, die ein ausgleichendes Drehmoment erzeugen.
• Dynamische Unwucht. Der allgemeinste Fall, der eine Kombination aus statischer Unwucht und Drehmomentunwucht darstellt. Die Hauptträgheitsachse ist weder parallel zur Drehachse noch schneidet sie diese. Die Korrektur erfordert eine Auswuchtung in mindestens zwei Ebenen.

Kapitel 4. Relevante Aspekte des Ausgleichs

Dieses Kapitel befasst sich mit der geometrischen und vektoriellen Darstellung von Unwuchten und legt Regeln für die Auswahl von Mess- und Korrekturebenen fest.

4.1 Vektordarstellung

Jede Unwucht eines starren Rotors lässt sich mathematisch auf zwei Vektoren reduzieren, die in zwei beliebig gewählten Ebenen senkrecht zur Drehachse liegen. Dies ist die theoretische Begründung für das Zweiflächenauswuchten. Das Balanset-1A-Gerät nutzt genau diesen Ansatz und löst ein System von Vektorgleichungen, um die Korrekturgewichte in den Ebenen 1 und 2 zu berechnen.

4.2 Referenzebenen und Korrekturebenen

Die Norm unterscheidet grundsätzlich zwischen Ebenen, in denen Toleranzen angegeben sind, und Ebenen, in denen Korrekturen vorgenommen werden.

Toleranzflächen. Dies sind in der Regel die Lagerflächen (A und B). Hier sind Vibrationen und dynamische Belastungen für die Zuverlässigkeit der Maschine am kritischsten. Zulässige Unwucht U_pro wird normalerweise relativ zu diesen Ebenen angegeben.

Korrekturflächen. Dies sind die physisch zugänglichen Stellen am Rotor, an denen Material hinzugefügt oder entfernt werden kann (durch Bohren, Anbringen von Gewichten usw.). Sie stimmen möglicherweise nicht mit den Lagerflächen überein.

Die Aufgabe des Ingenieurs (oder der Auswuchtsoftware) besteht darin, die zulässige Unwucht aus den Lagerflächen in entsprechende Toleranzen in den Korrekturflächen umzuwandeln, wobei die Rotorgeometrie berücksichtigt wird. Fehler in dieser Phase können dazu führen, dass ein Rotor in den Korrekturflächen formal ausgewuchtet ist, aber unzulässige Belastungen auf die Lager ausübt.

4.3 Rotoren, die eine oder zwei Korrekturebenen erfordern

Die Norm enthält Empfehlungen zur Anzahl der für den Ausgleich erforderlichen Ebenen:

• Ein Flugzeug. Ausreichend für kurze Rotoren, deren Länge deutlich kleiner als der Durchmesser ist (L/D < 0,5) und deren Axialschlag vernachlässigbar ist. In diesem Fall kann die Unwucht des Drehmoments vernachlässigt werden. Beispiele: Riemenscheiben, schmale Zahnräder, Lüfterräder.
• Zwei Flugzeuge. Erforderlich für längliche Rotoren, bei denen die Unwucht des Drehmoments erheblich sein kann. Beispiele: Motoranker, Papiermaschinenwalzen, Kardanwellen.

Kapitel 5. Überlegungen zur Ähnlichkeit

Kapitel 5 erläutert die physikalische Logik hinter den G-Balance-Qualitätsstufen. Warum gelten für eine Turbine andere Unwuchtgrenzen als für ein Autorad? Die Antwort liegt in der Analyse von Spannungen und Belastungen.

Gesetz der Massenähnlichkeit

Für geometrisch ähnliche Rotoren, die unter ähnlichen Bedingungen betrieben werden, beträgt die zulässige Restunwucht U_pro ist direkt proportional zur Rotormasse M:

U_pro ∝ M

Das bedeutet, dass die spezifische Unwucht e_pro = U_pro / M sollte für solche Rotoren gleich sein. Dadurch können einheitliche Anforderungen auf Maschinen unterschiedlicher Größe angewendet werden.

Geschwindigkeitsähnlichkeitsgesetz

Die durch Unwucht erzeugte Zentrifugalkraft F ist definiert als:

F = M · e · Ω²

wobei Ω die Winkelgeschwindigkeit ist.

Um bei Rotoren, die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, die gleiche Lagerlebensdauer und ähnliche mechanische Belastungen zu erreichen, müssen die Zentrifugalkräfte innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben. Wenn wir wollen, dass die spezifische Belastung konstant bleibt, dann muss bei steigendem Ω die zulässige Exzentrizität e_pro muss sinken.

Theoretische und empirische Studien haben zu folgender Beziehung geführt:

e_pro · Ω = konstant

Das Produkt aus spezifischer Unwucht und Winkelgeschwindigkeit hat die Dimension der linearen Geschwindigkeit (mm/s). Es charakterisiert die lineare Geschwindigkeit des Massenschwerpunkts des Rotors um die Drehachse. Dieser Wert wurde zur Grundlage für die Definition der G-Auswuchtqualitätsklassen.

Kapitel 6. Spezifikation der Gleichgewichtstoleranzen

Dies ist das praktisch wichtigste Kapitel, in dem Methoden zur quantitativen Bestimmung von Auswucht-Toleranzen beschrieben werden. Die Norm schlägt fünf Methoden vor, wobei die vorherrschende Methode auf dem G-Qualitätsstufensystem basiert.

6.1 G-Balance-Qualitätsstufen

ISO 1940-1 führt eine logarithmische Skala für die Qualität der Auswuchtung ein, die mit dem Buchstaben G und einer Zahl bezeichnet wird. Die Zahl steht für die maximal zulässige Geschwindigkeit des Rotormassenschwerpunkts in mm/s. Der Abstand zwischen benachbarten Klassen beträgt den Faktor 2,5.

Die folgende Tabelle gibt einen detaillierten Überblick über die G-Klassen mit typischen Rotortypen. Diese Tabelle ist das wichtigste Hilfsmittel für die Auswahl der Auswuchtanforderungen in der Praxis.

Tabelle 1. ISO 1940-1 Qualitätsklassen für Gleichgewichte (detailliert)

G-Klasse	epro · Ω (mm/s)	Typische Rotortypen	Expertenkommentar
G 4000	4000	Kurbelwellen von langsam laufenden Schiffsdieselmotoren auf starren Fundamenten.	Geräte mit sehr geringen Anforderungen, bei denen Vibrationen durch massive Fundamente absorbiert werden.
G 1600	1600	Kurbelwellen großer Zweitaktmotoren.
G 630	630	Kurbelwellen großer Viertaktmotoren; Schiffsdieselmotoren auf elastischen Lagerungen.
G 250	250	Kurbelwellen von Hochgeschwindigkeits-Dieselmotoren.
G 100	100	Komplette Motoren von Autos, Lastwagen, Lokomotiven.	Typische Güteklasse für Verbrennungsmotoren.
G 40	40	Autoreifen und Felgen, Kardanwellen.	Die Räder werden relativ grob ausgewuchtet, da der Reifen selbst erhebliche Abweichungen verursacht.
G 16	16	Kardanwellen (spezielle Anforderungen); Landmaschinen; Brecherkomponenten.	Maschinen, die unter schwierigen Bedingungen betrieben werden, aber Zuverlässigkeit erfordern.
G 6.3	6.3	Allgemeiner Industriestandard: Ventilatoren, Pumpen, Schwungräder, gewöhnliche Elektromotoren, Werkzeugmaschinen, Papiermaschinenwalzen.	Die gängigste Güteklasse. Wenn keine besonderen Anforderungen bestehen, wird in der Regel G 6.3 verwendet.
G 2.5	2.5	Hochpräzise: Gas- und Dampfturbinen, Turbogeneratoren, Kompressoren, Elektromotoren (>80 mm Mittenhöhe, >950 U/min).	Erforderlich für Hochgeschwindigkeitsmaschinen, um vorzeitige Lagerschäden zu verhindern.
G 1	1	Präzisionsgeräte: Schleifspindelantriebe, Tonbandgeräte, kleine Hochgeschwindigkeitsanker.	Erfordert besonders genaue Maschinen und Bedingungen (Sauberkeit, geringe externe Vibrationen).
G 0.4	0.4	Ultrapräzisionsgeräte: Gyroskope, Präzisionsspindeln, optische Laufwerke.	Nahe der Grenze des konventionellen Auswuchtens; erfordert oft das Auswuchten in den eigenen Lagern der Maschine.

6.2 Methode zur Berechnung von U_pro

Die zulässige Restunwucht U_pro (in g·mm) wird anhand der G-Klasse nach folgender Formel berechnet:

U_pro = (9549 · G · M) / n

wo:

• G ist die Gleichlaufgenauigkeit (mm/s), zum Beispiel 6,3.,
• M ist die Rotormasse (kg),
• n ist die maximale Betriebsdrehzahl (U/min),
• 9549 ist ein Einheitenumrechnungsfaktor (abgeleitet von 1000 · 60 / 2π).

Beispiel. Betrachten Sie einen Lüfterrotor mit einer Masse M = 200 kg, der mit n = 1500 U/min und einer spezifizierten Genauigkeit G 6.3 betrieben wird.

U_pro ≈ (9549 · 6,3 · 200) / 1500 ≈ 8021 g·mm

Dies ist die zulässige Restunwucht für den Rotor insgesamt. Sie muss dann auf die Ebenen verteilt werden.

6.3 Grafische Methode

Die Norm enthält ein logarithmisches Diagramm (Abbildung 2 in ISO 1940-1), das die Drehzahl mit der zulässigen spezifischen Unwucht für jede G-Klasse in Beziehung setzt. Mithilfe dieses Diagramms kann ein Ingenieur die Anforderungen schnell und ohne Berechnungen abschätzen, indem er den Schnittpunkt der Rotordrehzahl mit der gewünschten G-Klasse-Linie ermittelt.

Kapitel 7. Zuweisung der zulässigen Restunsymmetrie zu Korrekturebenen

Das U_pro Die in Kapitel 6 berechnete Toleranz gilt für den Schwerpunkt des Rotors. In der Praxis wird das Auswuchten jedoch in zwei Ebenen (in der Regel in der Nähe der Lager) durchgeführt. Kapitel 7 regelt, wie diese Gesamttoleranz auf die Korrekturebenen aufgeteilt wird – ein äußerst wichtiger Schritt, bei dem häufig Fehler auftreten.

7.1 Symmetrische Rotoren

Im einfachsten Fall eines symmetrischen Rotors (Massezentrum genau in der Mitte zwischen den Lagern und relativ dazu symmetrischen Korrekturebenen) wird die Toleranz gleichmäßig aufgeteilt:

U_{pro, L} = U_pro / 2
U_pro,R = U_pro / 2

7.2 Asymmetrische Rotoren (Zwischenlagerrotoren)

Wenn der Schwerpunkt zu einem Lager hin verlagert ist, wird die Toleranz proportional zu den statischen Reaktionen an den Lagern (umgekehrt proportional zu den Abständen) verteilt.

Sei L der Abstand zwischen den Toleranzebenen (Lagern), a der Abstand vom Schwerpunkt zum linken Lager, b zum rechten Lager.

U_{pro, links} = U_pro · (b / L)
U_{pro, richtig} = U_pro · (a / L)

Daher wird dem Lager, das die größere statische Last trägt, ein größerer Anteil der Unwuchttoleranz zugewiesen.

7.3 Überhängende und schmale Rotoren

Dies ist der komplexeste Fall, der in der Norm behandelt wird. Bei Rotoren mit einer erheblichen Auslenkmassse (z. B. einem Pumpenlaufrad auf einer langen Welle) oder wenn die Korrekturebenen nahe beieinander liegen (b < L/3), ist eine einfache Zuordnung nicht mehr ausreichend.

Eine unausgewogene Masse an einem überhängenden Teil erzeugt ein Biegemoment, das sowohl das nahe als auch das entfernte Lager belastet. Die Norm führt Korrekturfaktoren ein, die die Toleranzen verschärfen.

Bei überhängenden Rotoren sollten die Toleranzen durch äquivalente Lagerreaktionen neu berechnet werden. Dies führt häufig zu einer deutlich geringeren zulässigen Unwucht in der überhängenden Ebene im Vergleich zu einem Rotor mit gleicher Masse zwischen den Lagern, um übermäßige Lagerbelastungen zu vermeiden.

Tabelle 2. Vergleichende Analyse der Toleranzzuweisungsmethoden

Rotortyp	Zuteilungsmethode	Eigenschaften
Symmetrisch	50% / 50%	Einfach, aber in seiner reinen Form selten.
Asymmetrisch	Proportional zu Entfernungen	Berücksichtigt die Verlagerung des Schwerpunkts. Hauptmethode für Wellen zwischen Lagern.
Überhängend	Momentbasierte Umverteilung	Erfordert die Lösung statischer Gleichungen. Die Toleranzen werden häufig erheblich reduziert, um das entfernte Lager zu schützen.
Schmal (b ≪ L)	Getrennte statische und Drehmomentgrenzen	Es wird empfohlen, statische Unwucht und Drehmomentunwucht separat anzugeben, da sie unterschiedliche Auswirkungen auf die Vibration haben.

Kapitel 8. Gleichgewichtsstörungen

Dieses Kapitel befasst sich mit der praktischen Umsetzung der Theorie. Selbst wenn die Toleranzberechnung perfekt ist, kann die tatsächliche Restunwucht aufgrund von Fehlern im Prozess diese überschreiten. ISO 1940-1 klassifiziert diese Fehler wie folgt:

• Systematische Fehler: Ungenauigkeiten bei der Maschinenkalibrierung, exzentrische Vorrichtungen (Dorn, Flansche), Keilnut-Effekte (siehe ISO 8821).
• Zufällige Fehler: Instrumentengeräusche, Spiel in den Halterungen, Abweichungen beim Einsetzen und Positionieren des Rotors beim Wiedereinbau.

Die Norm schreibt vor, dass der Gesamtmessfehler einen bestimmten Bruchteil der Toleranz (in der Regel 10–15%) nicht überschreiten darf. Bei großen Fehlern muss die beim Auswuchten verwendete Arbeitstoleranz verschärft werden, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Restunwucht einschließlich des Fehlers weiterhin den festgelegten Grenzwert einhält.

Kapitel 9 und 10. Montage und Überprüfung

Kapitel 9 warnt davor, dass das Auswuchten einzelner Komponenten nicht garantiert, dass die Baugruppe insgesamt ausgewuchtet ist. Montagefehler, Radialschlag und Kupplungsexzentrizität können das sorgfältige Auswuchten der Komponenten zunichte machen. Es wird empfohlen, den vollständig montierten Rotor abschließend auszuwuchten.

Kapitel 10 beschreibt die Prüfverfahren. Für eine rechtsgültige Bestätigung der Auswuchtqualität reicht es nicht aus, einen Auswuchtmaschinenbeleg auszudrucken. Es muss eine Überprüfung stattfinden, die Maschinenfehler ausschließt – beispielsweise ein Index-Test (Drehen des Rotors in Bezug auf die Stützen) oder die Verwendung von Prüfgewichten. Das Gerät Balanset-1A kann verwendet werden, um solche Überprüfungen vor Ort durchzuführen, indem es die Restvibration misst und mit den berechneten ISO-Grenzwerten vergleicht.

Integration von Balanset-1A in das ISO 1940-1-Ökosystem

Das tragbare Gerät Balanset-1A (hergestellt von Vibromera) ist eine moderne Lösung, die die Umsetzung der Anforderungen der Norm ISO 1940-1 vor Ort ermöglicht, oft ohne Demontage der Anlage (Auswuchten vor Ort).

1. Automatisierung von Berechnungen nach ISO 1940-1

Eines der größten Hindernisse bei der Anwendung der Norm ist die Komplexität der Berechnungen in den Kapiteln 6 und 7. Ingenieure verzichten oft auf strenge Berechnungen und verlassen sich stattdessen auf ihre Intuition. Balanset-1A löst dieses Problem durch seinen integrierten Toleranzrechner nach ISO 1940.

Arbeitsablauf: Der Benutzer gibt die Rotormasse und die Betriebsgeschwindigkeit ein und wählt einen G-Wert aus einer Liste aus.

Ergebnis: Die Software berechnet sofort U._pro und, was am wichtigsten ist, verteilt es automatisch zwischen den Korrekturebenen (Ebene 1 und Ebene 2) unter Berücksichtigung der Rotorgeometrie (Radien, Abstände). Dadurch werden menschliche Fehler beim Umgang mit asymmetrischen und überhängenden Rotoren vermieden.

2. Einhaltung der messtechnischen Anforderungen

Gemäß seinen Spezifikationen bietet Balanset-1A eine Genauigkeit bei der Schwinggeschwindigkeitsmessung von ±5% und eine Phasengenauigkeit von ±1°. Für die Klassen G16 bis G2.5 (Ventilatoren, Pumpen, Standardmotoren) ist dies für eine zuverlässige Auswuchtung mehr als ausreichend.

Für die Klasse G1 (Präzisionsantriebe) ist das Gerät ebenfalls geeignet, erfordert jedoch eine sorgfältige Vorbereitung (Minimierung externer Vibrationen, Sicherung der Halterungen usw.).

Der Lasertachometer sorgt für eine präzise Phasensynchronisation, die für die Trennung von Unwuchtkomponenten beim Zweiflächenauswuchten, wie in Kapitel 4 der Norm beschrieben, von entscheidender Bedeutung ist.

3. Ausgleichsverfahren und Berichterstattung

Der Algorithmus des Geräts (Versuchsgewicht/Einflusskoeffizientenmethode) entspricht vollständig der in ISO 1940-1 beschriebenen Physik eines starren Rotors.

Typische Abfolge: Anfangsvibration messen → Testgewicht anbringen → messen → Korrekturmasse und -winkel berechnen.

Überprüfung (Kapitel 10): Nach der Installation der Korrekturgewichte führt das Gerät eine Kontrollmessung durch. Die Software vergleicht die resultierende Restunwucht mit der ISO-Toleranz. Wenn die Bedingung U_Res ≤ U_pro ist erfüllt, wird auf dem Bildschirm eine Bestätigung angezeigt.

Berichterstattung: Die Funktion “Berichte” der F6 erstellt einen detaillierten Bericht mit Ausgangsdaten, Unwuchtvektoren, Korrekturgewichten und einer Schlussfolgerung zur erreichten G-Klasse (z. B. “Balance Quality Grade G 6.3 erreicht”). Damit wird das Gerät von einem Wartungswerkzeug zu einem echten Qualitätskontrollwerkzeug, das für die formelle Übergabe an den Kunden geeignet ist.

Tabelle 3. Zusammenfassung: Umsetzung der Anforderungen der ISO 1940-1 in Balanset-1A

Anforderung gemäß ISO 1940-1	Implementierung in Balanset-1A	Praktischer Nutzen
Festlegen der Toleranz (Kap. 6)	Integrierter G-Grade-Rechner	Sofortige Berechnung ohne manuelle Formeln oder Tabellen.
Toleranzzuweisung (Kap. 7)	Automatische Zuordnung nach Geometrie	Berücksichtigt Asymmetrie und überhängende Geometrie.
Vektorzerlegung (Kap. 4)	Vektordiagramme und Polardiagramme	Visualisiert Unwuchten; vereinfacht die Platzierung von Ausgleichsgewichten.
Restunwuchtprüfung (Kap. 10)	Echtzeitvergleich von URes gegen Upro	Objektive Bewertung nach dem Prinzip “bestanden/nicht bestanden”.
Dokumentation	Automatische Berichterstellung	Fertiges Protokoll zur formellen Dokumentation der Gleichgewichtsqualität.

Schlussfolgerung

ISO 1940-1 ist ein unverzichtbares Instrument zur Sicherung der Qualität von rotierenden Maschinen. Seine solide physikalische Grundlage (Ähnlichkeitsgesetze, Vektoranalyse) ermöglicht die Anwendung gemeinsamer Kriterien auf sehr unterschiedliche Maschinen. Gleichzeitig hat die Komplexität seiner Bestimmungen – insbesondere die Zuweisung von Toleranzen – lange Zeit seine exakte Anwendung unter Feldbedingungen eingeschränkt.

Das Aufkommen von Instrumenten wie Balanset-1A schließt die Lücke zwischen ISO-Theorie und Wartungspraxis. Durch die Einbettung der Logik der Norm in eine benutzerfreundliche Oberfläche ermöglicht das Instrument dem Wartungspersonal, Auswuchtungen auf Weltklasseniveau durchzuführen, wodurch die Lebensdauer der Anlagen verlängert und die Ausfallraten reduziert werden. Mit solchen Werkzeugen wird das Auswuchten zu einem präzisen, wiederholbaren und vollständig dokumentierten Prozess und nicht mehr zu einer “Kunst”, die nur von wenigen Experten beherrscht wird.

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Offizieller ISO-Standard

Den vollständigen offiziellen Standard finden Sie hier: ISO 1940-1 im ISO Store

Anmerkung: Die obigen Informationen bieten einen Überblick über die Norm. Den vollständigen offiziellen Text mit allen technischen Spezifikationen, detaillierten Tabellen, Formeln und Anhängen erhalten Sie in der Vollversion, die bei der ISO erworben werden muss.

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