ISO 1940-1 — Mengimbangkan Keperluan Kualiti untuk rotor kaku
Standard antarabangsa asas yang mentakrifkan sistem kualiti imbangan gred G — daripada G 0.4 (giroskop) hingga G 4000 (enjin diesel marin). Kini dimasukkan ke dalam ISO 21940-11, dengan nilai dan metodologi gred G yang sama.
Vibromera membina jadual gred lengkap dari G 0.4 hingga G 4000 ke dalam Balanset-1A, membolehkan instrumen tersebut melaporkan kualiti imbangan yang dicapai berbanding ISO 1940-1 sejurus selepas larian jisim ujian.
Ketidakseimbangan Sisa yang Dibenarkan
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — masukkan data rotor, dapatkan Uper
Keputusan — ISO 1940-1
Ketidakseimbangan baki yang dibenarkan
untuk mengira toleransi
Gred Kualiti Gred-Gred G-Gred
Skala logaritma dengan faktor 2.5 antara gred bersebelahan — daripada ultra-presisi G 0.4 hingga G 4000 marin
📋 Jadual Gred G Lengkap — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| Gred G | e·ω (mm/s) | Jenis Rotor Biasa | Nota |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Giroskop, spindel ketepatan, pemacu cakera optik | Hampir had imbangan konvensional |
| G 1.0 | 1.0 | Pemandu spindel penggilingan, perakam pita, armatur kecil berketepatan tinggi | Memerlukan keadaan yang sangat bersih |
| G 2.5 | 2.5 | Turbin gas dan wap, turbo-generator, turbo-kompresor, motor berkelajuan tinggi | Mencegah kerosakan galas pramatang |
| G 6.3 | 6.3 | Kipas, pam, roda inersia, motor elektrik, mesin alat, gulungan kertas | Yang paling biasa — gred lalai |
| G 16 | 16 | Poros kardank (khusus), mesin pertanian, pemecah, kipas lombong | Keadaan beban berat yang teruk |
| G 40 | 40 | Roda kereta dan rim, aci kardan (standard), kipas perlahan | Variasi tayar mendominasi |
| G 100 | 100 | Enjin kereta, lori dan lokomotif yang lengkap | Enjin pembakaran dalaman sebagai set |
| G 250 | 250 | Poros engkol enjin diesel berkelajuan tinggi | Pada peringkat komponen |
| G 630 | 630 | Suku sesat enjin empat lekas besar, diesel laut pada dudukan elastik | Pergerakan bolak-balik besar berkelajuan rendah |
| G 1600 | 1600 | Poros engkol enjin dua lejang bersaiz besar | Asas yang sangat perlahan dan besar |
| G 4000 | 4000 | Suku sesat enjin diesel marin berkelajuan rendah pada asas kaku | Keperluan paling longgar |
📊 Toleransi Pra-Dikira untuk Rotor Perindustrian Biasa
| Jenis pemutar | Jisim (kg) | RPM | G | Uper (g·mm) | Per Pesawat | eper (mikrometer) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Motor kecil | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Kipas HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pendesak pam | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbo-kompresor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Gulungan kertas | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Kipas loji janakuasa | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Spindel penggilingan | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Roda kereta | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Kaedah Peruntukan Toleransi — ISO 1940-1 Bab 7
| Jenis pemutar | Peruntukan | Formula | Nota |
|---|---|---|---|
| Simetri | Bahagi sama rata | UL=UR=Uper/2 | Kes paling mudah. Motor, beberapa kipas. |
| Asimetri antara galas | Berkadar | UL=Uper·(b/L) | Kaedah paling biasa. |
| Menonjol (kantilever) | Berdasarkan saat | Persamaan statik | Ketepatan yang lebih ketat pada satah tergantung. |
| Menyempitkan (pesawat rapat) | Pisahkan statik dan beberapa | Menurut ISO 21940-12 | Kesan getaran yang berbeza. |
Apakah ISO 1940-1?
Jawapan pantas
ISO 1940-1 (Getaran mekanikal — Keperluan kualiti imbangan rotor dalam keadaan tetap (kaku)) mentakrifkan Sistem kualiti imbangan gred G untuk rotor kaku. Formula Uper = (9 549 × G × M) / n mengira baki dibenarkan ketidakseimbangan. Digantikan oleh ISO 21940-11:2016 dengan nilai yang sama. Gred lalai untuk mesin perindustrian: G 6.3.
ISO 1940-1 adalah dokumen asas bagi penyeimbangan rotor di seluruh dunia. Sistem gred G-nya merupakan bahasa de facto dalam penyeimbangan: "seimbangkan kepada G 6.3" difahami oleh setiap pakar di seluruh dunia. Piawaian ini merangkumi rotor kaku daripada poros pemutar tepat yang kecil hingga kruk gergasi, menyediakan rangka kerja sejagat untuk menentukan, mengira, dan mengesahkan kualiti keseimbangan.
Standard ini hanya terpakai kepada tegar rotor — rotor yang deformasi elastiknya di bawah daya sentrifugal adalah tidak ketara sepanjang julat kelajuan operasi. Rotor fleksibel (beroperasi melebihi kelajuan kritikal lenturan pertama) diliputi oleh ISO 21940-12.
Konsep Rotor Kaku
Rotor diklasifikasikan sebagai kaku jika pengagihan massanya tidak berubah dengan ketara apabila kelajuan berubah dari sifar hingga kelajuan operasi maksimum. Akibat utamanya: Rotor yang diimbangkan pada kelajuan rendah di atas mesin pengimbang kekal diimbangkan pada kelajuan operasinya. Ini membolehkan penyeimbangan pada 300–600 RPM pada mesin bengkel sambil memenuhi toleransi pada 3 000+ RPM semasa operasi.
Jika rotor beroperasi dalam kawasan superkritikal (di atas lenturan pertama kelajuan kritikal) atau berhampiran resonans, penyimpangan mengubah pengagihan jisim berkesan, dan penyeimbangan kelajuan rendah mungkin tidak berkesan pada kelajuan tinggi. Rotor seperti ini diklasifikasikan sebagai fleksibel.
Apa yang tidak diliputi oleh ISO 1940-1
Rotor dengan geometri yang berubah (aci berartikulasi, bilah helikopter). Resonans dalam sistem rotor-penyangga-asas. Gaya aerodinamik dan hidrodinamik yang tidak berkaitan dengan pengagihan jisim. Untuk kipas secara khusus, lihat ISO 14694 (kategori BV khusus kipas dan had getaran).
Jenis Ketidakseimbangan
Ketidakseimbangan = paksi inersia rotor ≠ paksi putaran. Dalam bentuk vektor: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 mengklasifikasikan tiga jenis:
- Ketidakseimbangan statik: Paksi inersia selari dengan paksi putaran tetapi teralih. Setara dengan satu jisim tidak seimbang. Boleh diperbetulkan dalam satu satah. Tipikal: katrol, gear sempit, impeller kipas (L/D < 0.5).
- Kekacauan ganding: Paksis inersia melalui pusat jisim tetapi condong. Gaya bersih sifar, tetapi momen (ganding) menggoyangkan rotor. Perlu dua kapal terbang.
- Ketidakseimbangan dinamik: Kes umum — gabungan statik dan momen. Paksi inersia tidak selari mahupun bersilang dengan paksi putaran. Memerlukan dua kapal terbang. Kebanyakan rotor sebenar mempunyai ketidakseimbangan dinamik.
Ketidakseimbangan Spesifik (Eksentrisiti)
Gred G ditakrifkan sebagai produk e kali omega (mm/s) — kelajuan linear pusat jisim rotor yang berputar mengelilingi paksi putaran. Nilai tunggal ini mencirikan kualiti imbangan secara bebas daripada saiz dan kelajuan rotor.
Sistem Gred G — Asas Fizikal
Kesamaan Jisim
Untuk rotor yang serupa secara geometri: Uper ∝ M → ketidakseimbangan e tertentuper Perlu konsisten. Satu piawaian digunakan untuk semua saiz.
Keserupaan Kelajuan
Gaya sentrifugal F = M·e·ω². Untuk mengekalkan beban galas yang boleh diterima pada kelajuan berbeza, eper mesti berkurang apabila ω meningkat:
Mengira Ketidakseimbangan Baki Yang Dibenarkan
Contoh Kerja: Rotor Kipas, G 6.3
Diberi: Impeller kipas sentrifugal, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Jumlah: Uper = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Sipi: eper = 8 021 / 200 = 40.1 µm
Per pesawat (simetri, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
Pada R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10.0 g bagi setiap satah
Sentiasa gunakan kelajuan perkhidmatan maksimum
Kelajuan dalam formula mesti adalah RPM tertinggi semasa operasi — bukan kelajuan mesin penyeimbangan. Banyak rotor diseimbangkan pada 300–600 RPM tetapi toleransi mesti menggunakan kelajuan operasi sebenar (contohnya 1 480 RPM). Menggunakan kelajuan mesin penyeimbangan menghasilkan toleransi yang terlalu longgar dan berbahaya.
Peruntukan ke Satah Pembetulan
Uper terpakai pada pusat jisim rotor. Dalam amalan, imbangan dalam dua satah (berhampiran galas). Peraturan Bab 7:
Rotor Simetri
CoM pada titik tengah → sama: UL = UR = Uper / 2.
Antara Gandar Tidak Simetri
Rotor Terjulur
Jisim tergantung mencipta momen lenturan yang membebani kedua-dua galas. Pengiraan semula berasaskan momen diperlukan → biasanya toleransi pada satah tergantung adalah jauh lebih ketat. Lazim bagi pam, pemampat satu peringkat, dan impeller kipas berkantilever.
Kesilapan dan Pengesahan
Sumber Ralat
- Sistematik: Penyimpangan kalibrasi mesin, mandrel eksentrik, kesan keyway (ISO 8821), distorsi terma.
- rawak: Bising sensor, sokongan main, variasi dudukan rotor.
Jumlah ralat tidak boleh melebihi toleransi 10–15%. Jika lebih besar, ketatkan toleransi kerja dengan sewajarnya.
Kesan Susunan
Penyeimbangan komponen ≠ keseimbangan pemasangan. Eksentrisiti kopling, larian radial, kelonggaran pasang boleh membatalkan kerja komponen. Lakukan penyeimbangan trim pada rotor yang telah dipasang.
Kaedah Pengesahan
- Ujian indeks: Putar rotor 180° pada mandrel, ukur semula. Perubahan = ralat lekapan.
- Ujian berat percubaan: Tambah jisim yang diketahui, sahkan perubahan vektor yang diukur sepadan dengan jangkaan.
- Semakan lapangan: Ukur getaran pada galas per ISO 10816.
Balanset-1A: Pematuhan ISO 1940-1 terbina dalam
Balanset-1A mengautomasikan ISO 1940-1: masukkan jisim, kelajuan, gred-G → U serta-mertaper dengan peruntukan satah automatik. Selepas penyeimbangan, ia membandingkan baki dengan had. Fungsi Laporan F6 menjana protokol rasmi yang mendokumentasikan gred G yang dicapai. Ketepatan ±5% halaju, ±1° fasa — mencukupi untuk G 16 hingga G 2.5. Balanset-4 meluas kepada empat saluran untuk rotor berbilang galas kompleks.
Contoh Kerja
Kes 1: Motor Elektrik — G 6.3
pemutar: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, simetri antara galas.
Toleransi: Uper = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/pesawat.
Pada R = 80 mm: 721 / 80 = 9.0 g/pesawat. Diseimbangkan di bengkel: baki 180 g·mm. ✅
Kes 2: Pam — Impeler Terjulur, G 6.3
pemutar: Aci + impeler 18 kg, 2 950 RPM. Impeler 6 kg terjulur 120 mm. Jarak galas 250 mm.
Jumlah: Uper = 367 g·mm. Pengagihan momen: hadapan ≈ 202, belakang ≈ 165 g·mm.
Diseimbangkan di lapangan dengan Balanset-1A satu-pesawat: 8.5 g pada 230°. Akhir: 95 g·mm. ✅
Kes 3: Turbo-Kompresor — G 2.5
pemutar: 3-peringkat, 65 kg, 12 000 RPM. Sedikit tidak simetri.
Toleransi: Uper = 129 g·mm → 65/pesawat → pada R = 95 mm: 0.68 g/pesawat.
Ketepatan sub-gram → hanya untuk mesin bengkel berkelajuan tinggi. Ujian indeks: ralat mandrel < 5 g·mm. Akhir: 28 g·mm/satah. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Nilai gred-G, formula, jadual aplikasi — sama. Tiada perubahan teknikal.
- Siri ISO 21940: Bahagian 11 (kualiti), Bahagian 12 (fleksibel), Bahagian 14 (prosedur), Bahagian 21 (keterangan), Bahagian 31 (kerentanan), Bahagian 32 (kunci).
- Kedua-dua gelaran digunakan secara bersilih ganti dalam amalan.
- ISO 14694 Kategori BV merujuk terus kepada gred G.
Piawaian Berkaitan
- ISO 21940-11: Standard ini — sistem gred G.
- ISO 21940-12: Pengimbangan rotor fleksibel.
- ISO 10816 / ISO 20816: Penilaian getaran — keputusan operasi kualiti imbangan.
- ISO 14694: Kategori BV khusus kipas, gred keseimbangan dan had getaran.
- ISO 8821: Pengaruh keyway (konvensyen separuh kunci).
- API 610 / API 617: Pam/pemampat petroleum yang merujuk kepada ISO 1940.
Standard rasmi: ISO 1940-1 di ISO Store →
Di Halaman Ini
Pengira Toleransi Jadual Gred-G Apakah ISO 1940-1? Konsep Rotor Kaku Jenis Ketidakseimbangan Statik / Berganding / Dinamik Ketidakseimbangan tertentu Sistem Gred G Undang-undang keserupaan Formula Toleransi Peruntukan Pesawat Simetri / Asimetri Rotor tergantung Ralat & Pengesahan Kajian Kes (3) Peralihan ISO 21940-11 Soalan Lazim (8 Soalan)Peralatan Pengimbangan
Pengimbangan lapangan mudah alih dengan pengira toleransi ISO 1940 terbina dalam dan pengesahan G-grade.
Balanset-1A → Balanset-4 →Soalan Lazim — ISO 1940-1
Sistem kualiti imbangan gred G untuk rotor kaku
▸ Apakah perbezaan antara ISO 1940-1 dan ISO 21940-11?
▸ Bagaimana saya mengira ketidakseimbangan residual yang dibenarkan?
▸ Apakah rotor kaku?
▸ Apakah gred G untuk pam, kipas, atau motor?
▸ Bagaimana untuk memperuntukkan toleransi antara satah?
▸ Apakah tiga jenis ketidakseimbangan?
▸ Mengapa gred G pada skala logaritma?
▸ Bolehkah saya mengesahkan pematuhan dengan penyeimbang mudah alih?
Pengimbangan mengikut ISO 1940-1 — Di Lapangan
Pengimbang mudah alih Vibromera merangkumi kalkulator toleransi ISO 1940 terbina dalam, peruntukan satah automatik, dan laporan imbangan rasmi yang mendokumentasikan gred G yang dicapai.
Lihat Peralatan Penyeimbangan →
