ISO 1940-1 - Krav til balansekvalitet for stive rotorer
Den grunnleggende internasjonale standarden som definerer systemet for balansekvalitet i G-klasser - fra G 0.4 (gyroskoper) til G 4000 (marinedieselmotorer). Nå innlemmet i ISO 21940-11, med identiske G-klasseverdier og metodikk.
Vibromera bygger den komplette klassetabellen fra G 0.4 til G 4000 inn i Balanset-1A, slik at instrumentet rapporterer oppnådd balansekvalitet mot ISO 1940-1 umiddelbart etter prøvevektskjøringen.
Tillatt restubalanse
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - skriv inn rotordata, få Uper
Resultater - ISO 1940-1
Tillatt gjenværende ubalanse
for å beregne toleranse
Balansekvalitetsklasser i G-klasser
Logaritmisk skala med faktor 2,5 mellom tilstøtende graderinger - fra ultra-presisjon G 0,4 til marine G 4000
📋 Komplett G-klassetabell - ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| G-klasse | e·ω (mm/s) | Typiske rotortyper | Merknader |
|---|---|---|---|
| G 0,4 | 0.4 | Gyroskoper, presisjonsspindler, optiske platelager | Nær grensen for konvensjonell balansering |
| G 1.0 | 1.0 | Sliping av spindeldrev, båndopptakere, små presisjonsarmaturer | Krever ekstremt rene forhold |
| G 2,5 | 2.5 | Gass- og dampturbiner, turbogeneratorer, turbokompressorer, høyhastighetsmotorer | Forhindrer for tidlig skade på lagrene |
| G 6.3 | 6.3 | Vifter, pumper, svinghjul, elektriske motorer, verktøymaskiner, papirruller | Mest vanlig - standard karakter |
| G 16 | 16 | Kardanaksler (spesial), landbruksmaskiner, knusere, gruvevifter | Kraftig belastning, krevende forhold |
| G 40 | 40 | Bilhjul og felger, kardanaksler (standard), langsomme vifter | Variasjon i dekk dominerer |
| G 100 | 100 | Komplette motorer av biler, lastebiler, lokomotiver | Forbrenningsmotorer som sammensatte enheter |
| G 250 | 250 | Veivaksler til høyhastighets dieselmotorer | Komponentnivå |
| G 630 | 630 | Veivaksler til store 4-taktsmotorer, marine dieselmotorer på elastiske fester | Stor frem- og tilbakegående maskin med lav hastighet |
| G 1600 | 1600 | Veivaksler til store 2-taktsmotorer | Svært treg, massiv grunnmur |
| G 4000 | 4000 | Veivaksler til lavhastighets marinedieselmotorer på stive fundamenter | Lempeligste krav |
📊 Forhåndsberegnede toleranser for vanlige industrielle rotorer
| Rotortype | Masse (kg) | RPM | G | Uper (g·mm) | Per plan | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Liten motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| HVAC-vifte | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pumpehjul | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbo-kompressor | 120 | 8 000 | G 2,5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Papirrull | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Kraftverksvifte | 350 | 990 | G 2,5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Slipespindel | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Bilhjul | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metoder for toleransetildeling - ISO 1940-1 kapittel 7
| Rotortype | Tildeling | Formel | Merknader |
|---|---|---|---|
| Symmetrisk | Lik fordeling | UL=UR=Uper/2 | Enkleste tilfelle. Motorer, noen vifter. |
| Asymmetrisk mellom lagrene | Proporsjonal | UL=Uper-(b/L) | Den vanligste metoden. |
| Overhengende (utkraging) | Øyeblikksbasert | Statiske ekvasjoner | Strammere toleranser på overhengende plan. |
| Smal (planene ligger tett) | Separat statisk + kobling | I henhold til ISO 21940-12 | Ulike vibrasjonseffekter. |
Hva er ISO 1940-1?
Raskt svar
ISO 1940-1 (Mekaniske vibrasjoner - Krav til balansekvalitet for rotorer i konstant (stiv) tilstand) definerer systemet for balansekvalitet i G-klasser for stive rotorer. Formelen Uper = (9 549 × G × M) / n beregner tillatt restmengde ubalanse. Erstattet av ISO 21940-11:2016 med identiske verdier. Standardklasse for industrimaskiner: G 6.3.
ISO 1940-1 er det grunnleggende dokumentet for rotorbalansering over hele verden. G-klassesystemet er de facto språket for balansering: "Balansering til G 6.3" forstås av alle spesialister over hele verden. Standarden dekker stive rotorer, fra små presisjonsspindler til massive veivaksler, og gir et universelt rammeverk for spesifisering, beregning og verifisering av balanseringskvalitet.
Standarden gjelder kun for stiv rotorer - rotorer der de elastiske deformasjonene under sentrifugalkrefter er ubetydelige i hele driftshastighetsområdet. Fleksible rotorer (som opererer over den første kritiske bøyningshastigheten) dekkes av ISO 21940-12.
Det stive rotorkonseptet
En rotor klassifiseres som stiv hvis massefordelingen ikke endrer seg vesentlig når hastigheten varierer fra null til maksimal driftshastighet. Den viktigste konsekvensen: en rotor som er balansert ved lav hastighet på en balanseringsmaskin, forblir balansert ved driftshastigheten. Dette gjør det mulig å balansere ved 300-600 o/min på en verkstedmaskin, samtidig som toleransene overholdes ved 3 000+ o/min i drift.
Hvis en rotor opererer i det superkritiske området (over den første bøyningen kritisk hastighet) eller i nærheten av resonans, når rotoren bøyes av, endres den effektive massefordelingen, og balansering ved lav hastighet kan være ineffektiv ved høy hastighet. Slike rotorer klassifiseres som fleksible.
Hva ISO 1940-1 IKKE dekker
Rotorer med skiftende geometri (leddede aksler, helikopterblader). Resonans i rotor-støtte-fundament-systemer. Aerodynamiske og hydrodynamiske krefter som ikke er relatert til massefordeling. For vifter spesielt, se ISO 14694 (viftespesifikke BV-kategorier og vibrasjonsgrenser).
Typer ubalanse
Ubalanse = rotorens treghetsakse ≠ rotasjonsakse. I vektorform: U = m × r (g-mm). ISO 1940-1 klassifiserer tre typer:
- Statisk ubalanse: Treghetsakse parallell med rotasjonsakse, men forskjøvet. Ekvivalent med en enkelt ubalansert masse. Kan korrigeres i ett plan. Typisk: remskiver, smale tannhjul, viftehjul (L/D < 0,5).
- Par i ubalanse: Treghetsakse gjennom massesenter, men skråstilt. Nettokraften er null, men et par rokker rotoren. Krever to plan.
- Dynamisk ubalanse: Generelt tilfelle - statisk + par kombinert. Treghetsaksen er verken parallell med eller skjærer rotasjonsaksen. Krever to plan. De fleste virkelige rotorer har dynamisk ubalanse.
Spesifikk ubalanse (eksentrisitet)
G-graden er definert som produktet e × ω (mm/s) - den lineære hastigheten til rotorens massesenter rundt rotasjonsaksen. Dette ene tallet karakteriserer balansekvaliteten uavhengig av rotorens størrelse og hastighet.
G-klassesystemet - fysisk grunnlag
Likhet i masse
For geometrisk like rotorer: Uper ∝ M → spesifikk ubalanse eper bør være konstant. Én standard gjelder for alle størrelser.
Hastighet Likhet
Sentrifugalkraft F = M·e·ω². For å opprettholde akseptable lagerbelastninger ved ulike hastigheter må eper må avta når ω øker:
Beregning av tillatt gjenværende ubalanse
Bearbeidet eksempel: Vifterotor, G 6.3
Gitt: Sentrifugalviftehjul, M = 200 kg, n = 1 500 o/min, G 6,3.
Totalt: Uper = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Eksentrisitet: eper = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Per plan (symmetrisk, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
Ved R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g per plan
Bruk alltid maksimal servicehastighet
Hastigheten i formelen må være det høyeste turtallet i drift - ikke hastigheten på balanseringsmaskinen. Mange rotorer balanseres ved 300-600 o/min, men toleransen må bruke den faktiske driftshastigheten (f.eks. 1 480 o/min). Hvis du bruker avbalanseringsmaskinens turtall, blir toleransene farlig løse.
Allokering til korreksjonsplan
Uper gjelder for rotorens massesenter. I praksis balanseres det i to plan (nær lagrene). Reglene i kapittel 7:
Symmetriske rotorer
CoM ved midtpunktet → lik: UL = UR = Uper / 2.
Asymmetrisk mellomlager
Overhengende rotorer
Overhengende masse skaper bøyemoment som belaster begge lagrene. Momentbasert omberegning er nødvendig → vanligvis mye strammere toleranse på overhengende plan. Vanlig for pumper, ett-trinns kompressorer, utkragede viftehjul.
Feil og verifisering
Feilkilder
- Systematisk: Avdrift ved maskinkalibrering, eksentriske dorner, kilesporseffekter (ISO 8821), termisk forvrengning.
- Tilfeldig: Sensorstøy, slark i støtten, variasjon i rotorsetet.
Totalfeil må ikke overstige 10-15% av toleransen. Hvis den er større, må arbeidstoleransen strammes tilsvarende.
Monteringseffekter
Balansering av komponenter ≠ balansering av montering. Eksentrisitet i koblingen, radialutslag og løse passformer kan ødelegge komponentarbeidet. Trim balansering av den monterte rotoren.
Verifiseringsmetoder
- Indekstest: Roter rotoren 180° på dornen, og mål på nytt. Endring = feil på fiksturen.
- Prøvevekttest: Legg til kjent masse, og kontroller at den målte vektorendringen stemmer overens med forventningen.
- Feltsjekk: Mål vibrasjoner på lagrene per ISO 10816.
Balanset-1A: Innebygd ISO 1940-1-samsvar
Balanset-1A automatiserer ISO 1940-1: legg inn masse, hastighet, G-grad → øyeblikkelig Uper med automatisk planallokering. Etter balansering sammenlignes rest mot grense. F6 Reports-funksjonen genererer en formell protokoll som dokumenterer oppnådd G-grad. Nøyaktighet ±5% hastighet, ±1° fase - tilstrekkelig for G 16 til og med G 2,5. Den Balanset-4 kan utvides til fire kanaler for komplekse rotorer med flere lagre.
Utarbeidede eksempler
Tilfelle 1: Elektrisk motor - G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 o/min, 35 kg, symmetrisk mellom lager.
Toleranse: Uper = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/plan.
Ved R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plan. Butikkbalansert: 180 g-mm gjenværende. ✅
Tilfelle 2: Pumpe - Overhengende løpehjul, G 6.3
Rotor: Aksel + løpehjul 18 kg, 2 950 o/min. Løpehjul 6 kg med overheng 120 mm. Lagerspennvidde 250 mm.
Totalt: Uper = 367 g-mm. Momentfordeling: foran ≈ 202, bak ≈ 165 g-mm.
Feltbalansert med Balanset-1A enkeltplan: 8,5 g ved 230°. Endelig: 95 g-mm. ✅
Tilfelle 3: Turbo-kompressor - G 2,5
Rotor: 3-trinns, 65 kg, 12 000 o/min. Noe asymmetrisk.
Toleranse: Uper = 129 g-mm → 65/plan → ved R = 95 mm: 0,68 g/plan.
Undergram-presisjon → kun høyhastighetsmaskin i butikk. Indekstest: dornfeil < 5 g-mm. Endelig: 28 g-mm/plan. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- G-verdier, formler, anvendelsestabeller - identisk. Ingen tekniske endringer.
- ISO 21940-serien: Del 11 (kvalitet), Del 12 (fleksibel), Del 14 (prosedyrer), Del 21 (beskrivelser), Del 31 (følsomhet), Del 32 (nøkler).
- Begge betegnelsene brukes om hverandre i praksis.
- ISO 14694 BV-kategorier refererer direkte til G-grader.
Relaterte standarder
- ISO 21940-11: Denne standarden - G-klassesystemet.
- ISO 21940-12: Fleksibel rotorbalansering.
- ISO 10816 / ISO 20816: Vibrasjonsevaluering - driftsresultat av balansekvalitet.
- ISO 14694: Viftespesifikke BV-kategorier, balanseringsgrader og vibrasjonsgrenser.
- ISO 8821: Keyway-påvirkning (halv-tast-konvensjon).
- API 610 / API 617: Petroleumspumper/kompressorer med referanse til ISO 1940.
Offisiell standard: ISO 1940-1 på ISO Store → ISO 1940-1
På denne siden
Toleransekalkulator G-klassetabell Hva er ISO 1940-1? Stivt rotorkonsept Typer ubalanse Statisk / Par / Dynamisk Spesifikk ubalanse G-klassesystem Likhetslover Toleranseformel Allokering av plan Symmetrisk / Asymmetrisk Overhengende rotorer Feil og verifisering Casestudier (3) ISO 21940-11 Overgang Vanlige spørsmål (8 spørsmål)Balanseringsutstyr
Bærbar feltavbalansering med innebygd ISO 1940-toleransekalkulator og G-verifisering.
Balanset-1A → Balanset-4 →Ofte stilte spørsmål - ISO 1940-1
G-klasse balanseringssystem for stive rotorer
▸ Hva er forskjellen mellom ISO 1940-1 og ISO 21940-11?
▸ Hvordan beregner jeg tillatt restubalanse?
▸ Hva er en stiv rotor?
▸ Hvilken G-klasse for pumper, vifter eller motorer?
▸ Hvordan allokeres toleranse mellom planene?
▸ Hva er de tre typene ubalanse?
▸ Hvorfor er G-grader på en logaritmisk skala?
▸ Kan jeg verifisere samsvar med en bærbar balanseenhet?
Balanse til ISO 1940-1 - I felten
Vibromeras bærbare avbalanseringsmaskiner har innebygde ISO 1940-toleransekalkulatorer, automatisk planallokering og formelle avbalanseringsrapporter som dokumenterer den oppnådde G-graden.
Bla gjennom balanseringsutstyr →
