ISO 1940-1 — Zahtjevi za kvalitetu uravnoteženja za krute rotore
Osnovni međunarodni standard koji definira sustav kvalitete ravnoteže G-klase — od G 0,4 (žiroskopi) do G 4000 (morski dizeli). Sada uključen u ISO 21940-11, s identičnim vrijednostima i metodologijom G-klase.
Vibromera ugrađuje potpunu tablicu razreda od G 0.4 do G 4000 u Balanset-1A, tako da instrument odmah nakon prolaza s probnom masom prikazuje postignutu kvalitetu balansiranja u odnosu na ISO 1940-1.
Dopuštena preostala neravnoteža
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — unesite podatke o rotoru, dobit ćete Upo
Rezultati — ISO 1940-1
Dopuštena preostala neravnoteža
izračunati toleranciju
G-razredi kvalitete uravnoteženja
Logaritamska skala s razmakom od 2,5 stupnjeva između susjednih razreda — od ultra-precizne G 0,4 do morske G 4000
📋 Potpuna tablica ocjene G — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| G-razred | e·ω (mm/s) | Tipične vrste rotora | Bilješke |
|---|---|---|---|
| G 0,4 | 0.4 | Žiroskopi, precizni vreteni, optički diskovni pogoni | Blizu granice konvencionalnog balansiranja |
| G 1.0 | 1.0 | Pogoni vretena za brušenje, diktafoni, male precizne armature | Zahtijeva izuzetno čiste uvjete |
| G 2,5 | 2.5 | Gasne i parne turbine, turbogeneratori, turbokompresori, visokobrzinski motori | Sprječava prijevremeno oštećenje ležaja |
| G 6.3 | 6.3 | Ventilatori, pumpe, zamajci, električni motori, strojevi alati, role papira | Najčešći — zadani razred |
| G 16 | 16 | Kardan osovine (posebne), poljoprivredni strojevi, drobilice, rudarski ventilatori | Za teške uvjete rada |
| G 40 | 40 | Automobilske gume i felge, kardanski vratovi (standardni), sporiji ventilatori | Varijacija guma dominira |
| G 100 | 100 | Kompletni motori automobila, kamiona, lokomotiva | IC motori kao sklopovi |
| G 250 | 250 | Kotorni vratovi visokobrzinskih dizelskih motora | Na razini komponenti |
| G 630 | 630 | Kozuljice velikih četverotaktnih motora, morskih dizela na elastičnim ležajevima | Veliki klipni niskih okretaja |
| G 1600 | 1600 | Kratke radilice velikih dvotaktnih motora | Vrlo spori, masivni temelji |
| G 4000 | 4000 | Kratkovratilci niskobrzinskih morskih dizelskih motora na krutim temeljima | Najslabiji zahtjevi |
📊 Unaprijed izračunate tolerancije za uobičajene industrijske rotore
| Vrsta rotora | Masa (kg) | RPM | G | Upo (gram-milimetar) | Po ravnini | epo (mikrometar) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mali motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilator za grijanje i hlađenje | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Rotor pumpe | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbokompresor | 120 | 8 000 | G 2,5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Rolna papira | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilator elektrane | 350 | 990 | G 2,5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Brusno vreteno | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Automobilski kotač | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metode raspodjele tolerancija — ISO 1940-1, poglavlje 7
| Vrsta rotora | Raspodjela | Formula | Bilješke |
|---|---|---|---|
| Simetričan | Jednaki udio | UL=UR=Upo/2 | Najjednostavniji slučaj. Motori, neki ventilatori. |
| Asimetrično između ležajeva | Proporcionalan | UL=Upo·(b/L) | Najčešća metoda. |
| Nadvišeni (konzole) | Trenutkovno | Statičke jednadžbe | Uže tolerancije na visećoj ravnini. |
| Sužavanje (završi) | Odvojiti statički par | Prema ISO 21940-12 | Različiti efekti vibracije. |
Što je ISO 1940-1?
Kratki odgovor
ISO 1940-1 (Mehanička vibracija — zahtjevi za kvalitetu balansa rotora u stalnom (krutom) stanju) definira Sustav kvalitete ravnoteže G-razreda za krute rotore. Formula Upo = (9 549 × G × M) / n izračunava dopuštenu preostalu neravnoteža. Zamijenjeno ISO 21940-11:2016 s identičnim vrijednostima. Zadana ocjena za industrijske strojeve: G 6.3.
ISO 1940-1 je temeljni dokument za balansiranje rotora diljem svijeta. Njegov sustav G-klase de facto je jezik balansiranja: "balance to G 6.3" razumije svaki stručnjak na svijetu. Standard obuhvaća krute rotore, od sićušnih preciznih vretena do masivnih radilica, pružajući univerzalni okvir za specificiranje, izračunavanje i provjeru kvalitete balansiranja.
Standard se primjenjuje samo na krut rotore — oni čije su elastične deformacije pod centrifugalnim silama zanemarive u rasponu radnih brzina. Fleksibilni rotori (koji rade iznad prve kritične brzine savijanja) obuhvaćeni su normom ISO 21940-12.
Koncept krutog rotora
Rotor se klasificira kao kruti ako se njegova raspodjela mase ne mijenja značajno dok se brzina kreće od nule do maksimalne radne brzine. Ključna posljedica: Rotor uravnotežen pri niskoj brzini na uređaju za balansiranje ostaje uravnotežen pri radnoj brzini. Ovo omogućuje balansiranje na 300–600 o/min na radioničkom stroju uz zadovoljavanje tolerancija pri 3 000+ o/min u radu.
Ako rotor radi u superkritičnoj regiji (iznad prve savojne kritična brzina) ili blizu rezonancija, odstupanja mijenjaju učinkovitu raspodjelu mase, a balansiranje pri malim brzinama može biti neučinkovito pri velikim brzinama. Takvi rotori klasificiraju se kao fleksibilni.
Što ISO 1940-1 ne pokriva
Rotori s promjenjivom geometrijom (zglobljene osovine, helikopterska krila). Rezonancija u sustavima rotor–oslonac–temelj. Aerodinamičke i hidrodinamičke sile koje nisu povezane s raspodjelom mase. Za ventilatore posebno, vidi ISO 14694 (BV kategorije i granice vibracija specifične za ventilatore).
Vrste neravnoteže
Neravnoteža = os inercije rotora ≠ os rotacije. U vektorskom obliku: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 klasificira tri tipa:
- Statička neuravnoteženost: Os inercije je paralelna s osi rotacije, ali pomaknuta. Ekvivalent jednostruke neuravnotežene mase. Ispravljivo u jednoj ravnini. Tipično: remenice, uski zupčanici, ventilatorski impeleri (L/D < 0,5).
- Neravnoteža para: Os inercije prolazi kroz središte mase, ali je nagnuta. Neto sila je nula, ali moment (par) nagnje rotor. Zahtijeva dvije ravnine.
- Dinamička neravnoteža: Opći slučaj — statički + kombinirani par. Os inercije nije ni paralelna ni presijecajuća s osi rotacije. Zahtijeva dvije ravnine. Većina stvarnih rotora ima dinamičku neuravnoteženost.
Specifična neravnoteža (ekscentricitet)
G-razred definiran je kao umnožak e × ω (mm/s) — linearna brzina središta mase rotora u kruženju oko osi rotacije. Ovaj jedini broj karakterizira kvalitetu uravnoteženja neovisno o veličini i brzini rotora.
Sustav G-razreda — fizička osnova
Masovna sličnost
Za geometrijski slične rotore: Upo ∝ M → specifični neuravnoteženost epo trebao bi biti stalan. Jedan standard vrijedi za sve veličine.
Sličnost brzine
Centrifugalna sila F = M·e·ω². Za održavanje prihvatljivih opterećenja ležaja pri različitim brzinama, epo mora se smanjivati kako se ω povećava:
Izračun dopuštene preostale neravnoteže
Primjer s radom: rotor ventilatora, G 6.3
Dano: Centrifugalni ventilatorski rotor, M = 200 kg, n = 1 500 o/min, G 6.3.
Ukupno: Upo = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Ekscentricitet: epo = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Po ravnini (simetrično, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
Pri R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g po ravnini
Uvijek koristite maksimalnu brzinu usluge
Brzina u formuli mora biti najviša radna brzina u okretajima u minuti — a ne brzina balirnog stroja. Mnogi rotori se balansiraju pri 300–600 o/min, ali tolerancija se mora temeljiti na stvarnoj radnoj brzini (npr. 1 480 o/min). Korištenje brzine balirnog stroja dovodi do opasno labavih tolerancija.
Dodjela na korekcijske ravnine
Upo primjenjuje se na središte mase rotora. U praksi, balansiranje u dvije ravnine (blizu ležajeva). Pravila poglavlja 7:
Simetrični rotori
CoM na sredini → jednako: UL = UR = Upo / 2.
Asimetrično između ležajeva
Rotori s prevjesom
Nadvišena masa stvara savojni moment koji opterećuje oba ležaja. Potreban je proračun na temelju momenta → obično znatno stroža tolerancija na nadvišenoj ravnini. Uobičajeno kod pumpi, jednostupanjskih kompresora i konzolnih ventilatorskih kola.
Greške i provjera
Izvori pogrešaka
- Sistematik: Odstupanje pri kalibraciji stroja, ekscentrične vretene, učinci ključne utore (ISO 8821), termička deformacija.
- Nasumično: Šum senzora, podrška igri, varijacija u sjedenju rotora.
Ukupna pogreška ne smije prelaziti 10–15% tolerancije. Ako je veća, prema tome zategnite radnu toleranciju.
Skupštinski efekti
Balansiranje komponenti ≠ balansiranje sklopljenog rotora. Ekscentričnost spoja, radijalni odskok, labavi spojevi mogu poništiti rad komponenti. Izvršite trim balansiranje sklopljenog rotora.
Metode provjere
- Test indeksa: Okrenite rotor 180° na mandrenu, ponovno izmjerite. Promjena = pogreška stezne naprave.
- Probni test težine: Dodajte poznatu masu, provjerite da li izmijenjena promjena vektora odgovara očekivanju.
- Provjera na terenu: Mjerenje vibracija na ležajevima po ISO 10816.
Balanset-1A: Ugrađena usklađenost s normom ISO 1940-1
Balanset-1A automatizira ISO 1940-1: unesite masu, brzinu, G-razinu → trenutačni Upo s automatskom raspodjelom ravnina. Nakon uravnoteženja uspoređuje preostalu neuravnoteženost s granicom. Funkcija F6 Reports generira službeni zapisnik koji dokumentira postignuti G-razred. Točnost ±5% brzine, ±1° faze — dovoljna za G 16 do G 2,5. Balanset-4 Proširuje se na četiri kanala za složene rotore s više ležajeva.
Rješeni primjeri
Slučaj 1: Električni motor — G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 o/min, 35 kg, simetrično između ležajeva.
Tolerancija: Upo = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/ravnini.
Pri R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/ploča. Radionički uravnoteženo: preostala neuravnoteženost 180 g·mm. ✅
Slučaj 2: Pumpa — nadvišeni impeler, G 6.3
Rotor: Vratilo + impeler 18 kg, 2 950 o/min. Impeler 6 kg, nadvišen 120 mm. Razmak ležajeva 250 mm.
Ukupno: Upo = 367 g·mm. Raspodjela momenta: prednji ≈ 202, stražnji ≈ 165 g·mm.
Terenski balansiran s Balanset-1A jednoplan: 8,5 g pri 230°. Završno: 95 g·mm. ✅
Slučaj 3: turbokompresor — G 2,5
Rotor: 3-stupanjski, 65 kg, 12 000 o/min. Blago asimetričan.
Tolerancija: Upo = 129 g·mm → 65/ploča → pri R = 95 mm: 0,68 g/ploča.
Preciznost ispod grama → raditi samo na visokobrzinskoj strojarničkoj spravi. Indeksni test: pogreška vretena < 5 g·mm. Konačno: 28 g·mm po ravnini. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- vrijednosti, formule, tablice primjene za G-razred — identično. Nema tehničkih promjena.
- ISO 21940 serija: Dio 11 (kvaliteta), Dio 12 (fleksibilan), Dio 14 (postupci), Dio 21 (opisi), Dio 31 (osjetljivost), Dio 32 (ključevi).
- Oba naziva se u praksi koriste naizmjenično.
- ISO 14694 BV kategorije izravno se odnose na G-grade.
Povezani standardi
- ISO 21940-11: Ovaj standard — sustav G-klase.
- ISO 21940-12: Fleksibilno balansiranje rotora.
- ISO 10816 / ISO 20816: Procjena vibracija — operativni rezultat kvalitete balansa.
- ISO 14694: BV kategorije, klase balansiranja i granice vibracija specifične za ventilatore.
- ISO 8821: Utjecaj ključa (konvencija poluključa).
- API 610 / API 617: Benzinske pumpe/kompresori prema ISO 1940.
Službeni standard: ISO 1940-1 na ISO trgovini →
Na ovoj stranici
Kalkulator tolerancije Tablica G-razreda Što je ISO 1940-1? Koncept krutog rotora Vrste neravnoteže Statički / Parni / Dinamički Specifična neuravnoteženost Sustav ocjenjivanja G-grade Zakoni sličnosti Formula tolerancije Raspodjela ravnina Simetrično / A simetrično Nadvišeni rotori Greške i provjera Studije slučaja (3) ISO 21940-11 prijelaz Često postavljana pitanja (8 pitanja)Oprema za balansiranje
Prijenosno terensko balansiranje s ugrađenim kalkulatorom tolerancije ISO 1940 i provjerom G-razreda.
Balanset-1A → Balanset-4 →Često postavljana pitanja — ISO 1940-1
Sustav kvalitete uravnoteženja G-razreda za krute rotore
▸ Koja je razlika između ISO 1940-1 i ISO 21940-11?
▸ Kako izračunati dopuštenu preostalu neuravnoteženost?
▸ Što je kruti rotor?
▸ Koji G-grad za pumpe, ventilatore ili motore?
▸ Kako raspodijeliti toleranciju između ravnina?
▸ Koja su tri tipa neuravnoteženosti?
▸ Zašto su ocjene G na logaritamskoj skali?
▸ Mogu li provjeriti usklađenost pomoću prijenosnog balansera?
Balans prema ISO 1940-1 — na terenu
Vibromera prijenosni balanseri uključuju ugrađene kalkulatore tolerancije ISO 1940, automatsku raspodjelu ravnina i formalne izvještaje o balansiranju koji dokumentiraju postignutu G-klasu.
Pregledaj opremu za balansiranje →
