ISO 1940-1 — Requisiti di qualità di bilanciamento per rotori rigidi
Lo standard internazionale fondamentale che definisce il sistema di qualità di bilanciamento di grado G, da G 0.4 (giroscopi) a G 4000 (diesel marini). Ora incorporato nella norma ISO 21940-11, con identici valori e metodologia di grado G.
Vibromera integra nel Balanset-1A la tabella completa dei gradi da G 0.4 a G 4000, così lo strumento riporta la qualità di bilanciamento raggiunta rispetto alla ISO 1940-1 subito dopo la corsa con peso di prova.
Squilibrio residuo ammissibile
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — inserisci i dati del rotore, ottieni Uper
Risultati — ISO 1940-1
Squilibrio residuo ammesso
per calcolare la tolleranza
Gradi di qualità di bilanciamento G-Grade
Scala logaritmica con fattore 2,5 tra gradi adiacenti: da ultra-precisione G 0,4 a marina G 4000
📋 Tabella completa G-Grade — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| Grado G | e-ω (mm/s) | Tipi tipici di rotore | Note |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Giroscopi, mandrini di precisione, unità disco ottico | Vicino al limite del bilanciamento convenzionale |
| G 1.0 | 1.0 | Azionamenti per mandrini di rettifica, registratori a nastro, piccoli indotti di precisione | Richiede condizioni di estrema pulizia |
| G 2.5 | 2.5 | Turbine a gas e a vapore, turbogeneratori, turbocompressori, motori ad alta velocità | Previene danni prematuri ai cuscinetti |
| G 6.3 | 6.3 | Ventilatori, pompe, volani, motori elettrici, macchine utensili, rotoli di carta | Il più comune: grado predefinito |
| G 16 | 16 | Alberi cardanici (speciali), macchine agricole, frantoi, ventilatori minerari | Servizio pesante, condizioni gravose |
| G 40 | 40 | Ruote e cerchioni per auto, alberi cardanici (standard), ventole lente | La variazione degli pneumatici domina |
| G 100 | 100 | Motori completi di automobili, camion, locomotive | Motori a combustione interna come assemblaggi |
| G 250 | 250 | Alberi motore dei motori diesel ad alta velocità | A livello di componente |
| G 630 | 630 | Alberi motore di grandi motori a 4 tempi, motori diesel marini su supporti elastici | Grandi motori alternativi a bassa velocità |
| G 1600 | 1600 | Alberi motore di grandi motori a 2 tempi | Macchine molto lente, fondamenta massicce |
| G 4000 | 4000 | Alberi motore di motori diesel marini a bassa velocità su fondamenta rigide | Requisiti più flessibili |
📊 Tolleranze precalcolate per rotori industriali comuni
| Tipo di rotore | Massa (kg) | giri al minuto | G | Uper (g·mm) | Per piano | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Piccolo motore | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilatore HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Girante della pompa | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbocompressore | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Rotolo di carta | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilatore della centrale elettrica | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Mandrino di rettifica | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Ruota dell'auto | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metodi di allocazione delle tolleranze — ISO 1940-1 Capitolo 7
| Tipo di rotore | Assegnazione | Formula | Note |
|---|---|---|---|
| Simmetrico | divisione equa | UL=UR=Uper/2 | Caso più semplice. Motori, alcune ventole. |
| Asimmetrico tra i cuscinetti | Proporzionale | UL=Uper·(b/L) | Metodo più comune. |
| A sbalzo (cantilever) | Basato sul momento | Equazioni statiche | Tolleranze più strette sul piano a sbalzo. |
| Stretto (piani ravvicinati) | Statico+coppia separati | Secondo ISO 21940-12 | Diversi effetti di vibrazione. |
Che cos'è la norma ISO 1940-1?
Risposta rapida
Norma ISO 1940-1 (Vibrazioni meccaniche — Requisiti di qualità dell'equilibratura dei rotori in uno stato costante (rigido)) definisce il Sistema di qualità dell'equilibratura di grado G per rotori rigidi. La formula Uper = (9 549 × G × M) / n calcola il residuo ammissibile squilibrio. Sostituito da ISO 21940-11:2016 con valori identici. Grado predefinito per macchinari industriali: G 6.3.
La norma ISO 1940-1 è il documento fondamentale per l'equilibratura dei rotori a livello mondiale. Il suo sistema di classificazione G è di fatto il linguaggio di riferimento per l'equilibratura: "equilibratura secondo G 6.3" è comprensibile a tutti gli specialisti a livello globale. La norma copre rotori rigidi, dai minuscoli mandrini di precisione ai massicci alberi motore, fornendo un quadro di riferimento universale per la specifica, il calcolo e la verifica della qualità dell'equilibratura.
La norma si applica solo a rigido rotori: quelli le cui deformazioni elastiche sotto l'azione delle forze centrifughe sono trascurabili nell'intero intervallo di velocità di esercizio. I rotori flessibili (che operano al di sopra della prima velocità critica di flessione) sono trattati dalla norma ISO 21940-12.
Il concetto di rotore rigido
Un rotore è classificato come rigido se la sua distribuzione di massa non cambia significativamente al variare della velocità da zero alla massima velocità operativa. La conseguenza principale: un rotore bilanciato a bassa velocità su una macchina equilibratrice rimane bilanciato alla sua velocità operativa. Ciò consente di bilanciare a 300–600 giri/min su una macchina da officina, rispettando le tolleranze a oltre 3.000 giri/min in servizio.
Se un rotore opera nella regione supercritica (sopra la prima flessione velocità critica) o vicino alla risonanza, le deflessioni modificano la distribuzione effettiva della massa e il bilanciamento a bassa velocità può risultare inefficace ad alta velocità. Tali rotori sono classificati come flessibili.
Cosa NON copre la norma ISO 1940-1
Rotori con geometria variabile (alberi articolati, pale di elicotteri). Risonanza nei sistemi rotore-supporto-fondazione. Forze aerodinamiche e idrodinamiche non correlate alla distribuzione di massa. Per i ventilatori in particolare, vedere Norma ISO 14694 (categorie BV e limiti di vibrazione specifici per i ventilatori).
Tipi di squilibrio
Squilibrio = asse di inerzia del rotore ≠ asse di rotazione. In forma vettoriale: U = m × r (g·mm). La norma ISO 1940-1 classifica tre tipi:
- Squilibrio statico: Asse d'inerzia parallelo all'asse di rotazione ma spostato. Singola massa equivalente sbilanciata. Correggibile in un piano. Tipico: pulegge, ingranaggi stretti, giranti di ventilatori (L/D < 0,5).
- Squilibrio di coppia: Asse di inerzia passante per il centro di massa ma inclinato. Forza netta nulla, ma una coppia fa oscillare il rotore. Richiede due piani.
- Squilibrio dinamico: Caso generale: statico + coppia combinata. Asse di inerzia né parallelo né intersecante l'asse di rotazione. Richiede due piani. La maggior parte dei rotori reali presenta uno squilibrio dinamico.
Squilibrio specifico (eccentricità)
Il grado G è definito come il prodotto e × ω (mm/s) — la velocità lineare del centro di massa del rotore in orbita attorno all'asse di rotazione. Questo singolo numero caratterizza la qualità di bilanciamento indipendentemente dalle dimensioni e dalla velocità del rotore.
Il sistema G-Grade — Base fisica
Somiglianza di massa
Per rotori geometricamente simili: Uper ∝ M → squilibrio specifico eper dovrebbe essere costante. Uno standard si applica a tutte le taglie.
Similitudine di velocità
Forza centrifuga F = M·e·ω². Per mantenere carichi accettabili sui cuscinetti a diverse velocità, eper deve diminuire all'aumentare di ω:
Calcolo dello squilibrio residuo ammissibile
Esempio pratico: rotore del ventilatore, G 6.3
Dato: Girante del ventilatore centrifugo, M = 200 kg, n = 1 500 giri/min, G 6.3.
Totale: Uper = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Eccentricità: eper = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Per piano (simmetrico, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
A R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g per piano
Utilizzare sempre la massima velocità di servizio
La velocità nella formula deve essere la massima velocità in servizio, non la velocità della macchina equilibratrice. Molti rotori sono bilanciati a 300-600 giri/min, ma la tolleranza deve essere calcolata sulla velocità effettiva in servizio (ad esempio 1.480 giri/min). L'utilizzo della velocità della macchina equilibratrice produce tolleranze pericolosamente ampie.
Assegnazione ai piani di correzione
Uper Si applica al centro di massa del rotore. In pratica, il bilanciamento si esegue su due piani (vicino ai cuscinetti). Regole del Capitolo 7:
Rotori simmetrici
CoM a metà strada → uguale: UL = UR = Uper / 2.
Asimmetrico tra i cuscinetti
Rotori sporgenti
La massa sporgente crea un momento flettente che carica entrambi i cuscinetti. È necessario un ricalcolo basato sul momento → in genere una tolleranza molto più stretta sul piano sporgente. Comune per pompe, compressori monostadio, giranti di ventilatori a sbalzo.
Errori e verifica
Fonti di errore
- Sistematico: Deriva di calibrazione della macchina, mandrini eccentrici, effetti delle sedi delle chiavette (ISO 8821), distorsione termica.
- Casuale: Rumore del sensore, gioco del supporto, variazione della sede del rotore.
L'errore totale non deve superare 10–15% di tolleranza. Se maggiore, restringere di conseguenza la tolleranza di lavoro.
Effetti di assemblaggio
Bilanciamento dei componenti ≠ bilanciamento dell'assieme. Eccentricità del giunto, eccentricità radiale e accoppiamenti allentati possono vanificare il lavoro del componente. Bilanciare il rotore assemblato.
Metodi di verifica
- Test indice: Ruotare il rotore di 180° sul mandrino e ripetere la misurazione. Modifica = errore di fissaggio.
- Test con peso di prova: Aggiungere la massa nota, verificare che la variazione del vettore misurata corrisponda alle aspettative.
- Controllo sul campo: Misurare le vibrazioni sui cuscinetti per ISO 10816.
Balanset-1A: conformità ISO 1940-1 integrata
Balanset-1A automatizza ISO 1940-1: inserisci massa, velocità, grado G → Uper istantaneo, con assegnazione automatica del piano. Dopo il bilanciamento, confronta il residuo con il limite. La funzione Report F6 genera un protocollo formale che documenta il grado G raggiunto. Precisione ±5% velocità, ±1° fase — sufficiente per G 16 fino a G 2,5. Balanset-4 si estende a quattro canali per rotori multi-cuscinetto complessi.
Esempi svolti
Caso 1: Motore elettrico — G 6.3
Rotore: 15 kW, 1.460 giri/min, 35 kg, simmetrico tra i cuscinetti.
Tolleranza: Uper = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/piano.
A R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/piano. Bilanciato in officina: residuo di 180 g·mm. ✅
Caso 2: Pompa – Girante a sbalzo, G 6.3
Rotore: Albero + girante 18 kg, 2.950 giri/min. Girante 6 kg con sbalzo 120 mm. Distanza tra i cuscinetti 250 mm.
Totale: Uper = 367 g-mm. Assegnazione del momento: anteriore ≈ 202, posteriore ≈ 165 g·mm.
Bilanciato sul campo con Balanset-1A piano singolo: 8,5 g a 230°. Finale: 95 g·mm. ✅
Caso 3: Turbocompressore — G 2.5
Rotore: 3 stadi, 65 kg, 12.000 giri/min. Leggermente asimmetrico.
Tolleranza: Uper = 129 g-mm → 65/piano → a R = 95 mm: 0,68 g/piano.
Precisione sub-grammo → solo per macchine ad alta velocità. Test indice: errore mandrino < 5 g·mm. Finale: 28 g·mm/piano. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Valori di grado G, formule, tabelle applicative — identico. Nessuna modifica tecnica.
- Serie ISO 21940: Parte 11 (qualità), Parte 12 (flessibile), Parte 14 (procedure), Parte 21 (descrizioni), Parte 31 (suscettibilità), Parte 32 (chiavi).
- Entrambe le denominazioni sono utilizzate in modo intercambiabile nella pratica.
- Norma ISO 14694 Le categorie BV fanno riferimento direttamente ai gradi G.
Standard correlati
- ISO 21940-11: Questo standard è il sistema di grado G.
- ISO 21940-12: Bilanciamento del rotore flessibile.
- ISO 10816 / ISO 20816: Valutazione delle vibrazioni: risultato operativo della qualità del bilanciamento.
- Norma ISO 14694: Categorie BV specifiche per i ventilatori, gradi di equilibratura e limiti di vibrazione.
- ISO 8821: Influenza della cava della chiavetta (convenzione della mezza chiavetta).
- API 610 / API 617: Pompe/compressori per petrolio che fanno riferimento alla ISO 1940.
Standard ufficiale: ISO 1940-1 su ISO Store →
In questa pagina
Calcolatore di tolleranza Tabella di grado G Che cos'è la norma ISO 1940-1? Concetto di rotore rigido Tipi di squilibrio Statico / Coppia / Dinamico Squilibrio specifico Sistema G-Grade Leggi di similarità Formula di tolleranza Assegnazione del piano Simmetrico / Asimmetrico Rotori sporgenti Errori e verifica Casi di studio (3) Transizione ISO 21940-11 FAQ (8 domande)Attrezzature di bilanciamento
Bilanciamento portatile sul campo con calcolatore di tolleranza ISO 1940 integrato e verifica di grado G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Domande frequenti — ISO 1940-1
Sistema di qualità di bilanciamento di grado G per rotori rigidi
▸ Qual è la differenza tra ISO 1940-1 e ISO 21940-11?
▸ Come calcolo lo squilibrio residuo consentito?
▸ Cos'è un rotore rigido?
▸ Quale grado G per pompe, ventilatori o motori?
▸ Come assegnare la tolleranza tra i piani?
▸ Quali sono i tre tipi di squilibrio?
▸ Perché i gradi G sono su una scala logaritmica?
▸ Posso verificare la conformità con un bilanciatore portatile?
Bilanciamento secondo ISO 1940-1 — Sul campo
I bilanciatori portatili Vibromera includono calcolatori di tolleranza ISO 1940 integrati, assegnazione automatica dei piani e report di bilanciamento formali che documentano il grado G ottenuto.
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