ISO 1940-2 — Balanceerfouten (nu ISO 21940-14)
De historische norm voor het beoordelen van balanceerfouten van starre rotoren — systematische, willekeurig variabele en scalaire foutbronnen in het balanceerproces. Ingetrokken en vervangen door ISO 21940-14:2012. De balanceerterminologie zelf is gedefinieerd in ISO 21940-2 (voorheen ISO 1925) en wordt hieronder samengevat.
Vibromera-ingenieurs raadplegen nog steeds de foutentaxonomie van ISO 1940-2 bij het opsporen van resterende onbalans die na correctie met draagbare instrumenten zoals de Balanset-1A blijft bestaan.
Belangrijke balanceertermen in een oogopslag
De belangrijkste definities uit de ISO-balanceerterminologie — ISO 21940-2 (voorheen ISO 1925) — de termen die elke balancespecialist moet kennen
Volledige terminologiereferentie
Alle belangrijke termen uit de balanceerterminologie, ISO 21940-2 (voorheen ISO 1925), geordend per categorie
| Term | Definitie | Betekenis |
|---|---|---|
| Rotor Rotor | Een lichaam dat om een bepaalde as kan draaien. In de context van balanceren omvat dit elk roterend onderdeel: assen, waaiers, armaturen, trommels, spindels. | Het fundamentele object van balanceren. Alle andere termen beschrijven eigenschappen van, of acties op, de rotor. |
| Rotor Stijve rotor | Een rotor waarvan de onbalans in twee willekeurige vlakken kan worden gecorrigeerd en na correctie de resterende onbalans bij geen enkele snelheid tot de maximale bedrijfssnelheid significant verandert. | Bepaalt dat ISO 1940-1 (G-systeem) van toepassing. Balanceren op lage snelheid op een balanceermachine is geldig. De overgrote meerderheid van industriële rotors zijn starre. |
| Rotor Flexibele rotor | Een rotor die bij zijn bedrijfssnelheid elastisch vervormt zodat de onbalanstoestand verandert. Moet op of nabij de bedrijfssnelheid in meer dan twee vlakken worden gecorrigeerd. | Vereist ISO 21940-12. Hogesnelheidsturbines, grote generatoren, meertrapscompressoren. Speciale balanceerapparatuur voor hoge snelheden nodig. |
| Rotor Rotoras | De rechte lijn die de middelpunten van de lagertappen verbindt. De geometrische draaias. | De referentieas voor alle onbalansmetingen. De uitloop van journalen beïnvloedt de meetnauwkeurigheid. |
| Rotor Voornaamste traagheidsas | De as waaromheen de rotor vrij zou draaien zonder centrifugale kracht of moment te produceren. Komt overeen met de rotoras voor een perfect gebalanceerde rotor. | Het verschil tussen de voornaamste traagheidsas en de schachttas is onbalans. Alle correcties zijn gericht op het uitlijnen van deze twee assen. |
| Rotor Massamiddelpunt (zwaartekrachtscentrum) | Het punt waar de volledige rotormassa als geconcentreerd kan worden beschouwd. Voor een gebalanceerde rotor ligt dit precies op de rotoras. | Statische onbalans = CoM verplaatst van de rotoras. Specifieke onbalans (e) = verplaatsingsafstand. |
| Rotor Bedrijfssnelheid | De maximale rotatiesnelheid waarbij de rotor werkt in de beoogde toepassing. | Kritisch voor tolerantieberekening: Uper = (9 549 × G × M) / n. Gebruik altijd de bedrijfssnelheid, niet de balanceringssnelheid. |
| Rotor Kritische snelheid | Een rotatiesnelheid waarbij een rotorlagersysteem resonantie ondervindt, wat resulteert in sterk versterkte trillingen. | Bepaalt de classificatie stijf/flexibel. Een starre rotor werkt ruim onder de eerste buigkritische snelheid. |
| Term | Definitie | Formule / Eenheden |
|---|---|---|
| Onbalans Onbalans | Toestand waarbij de belangrijkste traagheidsas niet samenvalt met de rotatieas. Veroorzaakt centrifugale kracht evenredig met massa, excentriciteit en snelheid in het kwadraat. | U = m × r (g-mm of kg-m) |
| Onbalans Statische onbalans | Hoofdas parallel aan rotatieas maar verplaatst. Equivalent aan een enkele massa bij een enkele straal. Detecteerbaar zonder rotatie (mesranden). In-fase lagertrilling. | Gecorrigeerd in 1 vlak |
| Onbalans Koppel onbalans | De hoofdas snijdt de rotatieas in het massamiddelpunt, maar is gekanteld. Twee gelijke, tegenovergestelde zware punten in verschillende vlakken creëren een schommelend moment. Alleen waarneembaar tijdens het draaien. | Gecorrigeerd in 2 vlakken |
| Onbalans Dynamische onbalans | Het algemene geval: de hoofdas is noch evenwijdig aan de rotatieas, noch snijdt hij deze. Combinatie van statische onbalans en koppelonbalans. De meest voorkomende toestand in de praktijk. | Gecorrigeerd in 2 vlakken |
| Onbalans Specifieke onbalans | Verhouding van onbalans tot rotormassa. Vertegenwoordigt de excentriciteit - de verplaatsing van het massamiddelpunt van de asas. Maakt een kwaliteitsvergelijking tussen verschillende rotormaten mogelijk. | e = U / M (µm of g-mm/kg) |
| Onbalans Resterende onbalans | De onbalans die in een rotor overblijft na het uitbalanceren. Mag de toegestane waarde (Uper) voor de opgegeven G-klasse. | Ures ≤ Uper |
| Onbalans Initiële onbalans | De onbalans van een rotor zoals ontvangen, vóór eventuele balanceercorrectie. Gemeten bij de eerste run. | Basislijn voor de balanceringsprocedure |
| Onbalans Onbalansvector | De grootte en hoekpositie van onbalans in een bepaald vlak. Weergegeven als een polaire vector met amplitude (g-mm) en fasehoek (°). | U∠θ (g-mm bij ° van ref) |
| Term | Definitie | Praktische opmerkingen |
|---|---|---|
| Proces Balanceren | Het proces van het controleren en aanpassen van de massaverdeling van een rotor zodat de resterende onbalans binnen een gespecificeerde tolerantie valt. | Iteratief: meten → berekenen → corrigeren → verifiëren. |
| Proces Correctievlak | Een vlak loodrecht op de rotoras waarin massa wordt toegevoegd of verwijderd. De fysiek toegankelijke locatie voor het plaatsen van gewicht. | Kan afwijken van tolerantie(lager)vlakken — geometrische omrekening vereist. |
| Proces Tolerantievlak | Het vlak waarin de toegestane onbalans wordt gespecificeerd — doorgaans het lagervlak. Onbalans hier heeft rechtstreeks invloed op de lagerbelasting. | Uper is opgegeven voor tolerantievlakken; moet worden geconverteerd naar correctievlakken. |
| Proces Correctiemassa | De fysieke massa (gewicht) die aan de rotor wordt toegevoegd of van de rotor wordt verwijderd bij een specifieke straal en hoek binnen het correctievlak. | Toegevoegd: vastklikken, vastschroeven, lassen, epoxy. Verwijderd: boren, frezen, slijpen. |
| Proces Proefgewicht | Een bekende massa die tijdelijk aan de rotor wordt bevestigd met een bekende straal en hoek tijdens de balanceerprocedure. Wordt gebruikt om de respons van de rotor (invloedscoëfficiënt) te bepalen. | De Balanset-1A proefgewichtmethode: uitvoeren → proefgewicht bevestigen → uitvoeren → software berekent correctie. |
| Proces Invloedcoëfficiënt | De verandering in trillingsrespons (amplitude en fase) op een meetpunt veroorzaakt door een eenheidsonbalans op een specifieke locatie. Karakteriseert de gevoeligheid van rotorlagers. | Berekend op basis van proefgewichtmetingen. Balanceren in twee vlakken vereist een 2×2 invloedsmatrix. |
| Proces Enkelvlaksbalancering | Procedure voor het corrigeren van statische onbalans in één correctievlak. Geschikt voor korte (schijfachtige) rotors met L/D < 0,5. | Balanset-1A F2-modus. Eén sensor, één vlak. |
| Proces Twee-vlaks balancering | Procedure voor het corrigeren van zowel statische onbalans als koppelonbalans in twee correctievlakken. Vereist voor langgerekte rotors of wanneer de koppelonbalans significant is. | Balanset-1A F3-modus. Twee sensoren, twee vlakken. |
| Proces Trim balanceren | Een laatste, fijne balanceerafstelling uitgevoerd op een geassembleerde rotor om de door de assemblage veroorzaakte onbalans te compenseren (uitloop van de koppeling, pastoleranties). | Vaak uitgevoerd in het veld op de geïnstalleerde machine. |
| Proces Gewichtsverdeling | Een berekende correctiemassa verdelen over twee aangrenzende toegankelijke locaties (bijvoorbeeld twee boutgaten of bladposities) als de exacte hoekpositie niet toegankelijk is. | Balanset-1A berekent automatisch de gewichtsverdeling. |
| Term | Definitie | Vergelijking |
|---|---|---|
| Machine Balanceermachine | Een apparaat dat onbalans in een rotor meet (grootte en hoekpositie) zodat de massaverdeling kan worden gecorrigeerd. | Op locatie (stationair) of in het veld (draagbaar zoals Balanset-1A). |
| Machine Machine op zachte ophanging | De ophanging is zeer flexibel. Rotor loopt boven de natuurlijke frequentie van de ophanging. Meet fysieke verplaatsing. Moet gekalibreerd worden voor elke rotorgeometrie. | Tegenwoordig minder gebruikelijk. Lagere kosten, maar de operator moet elke rotor opnieuw kalibreren. Verplaatsingssensor. |
| Machine Machine op stijve ophanging | De ophanging is erg stijf. De rotor draait onder de natuurlijke frequentie van de ophanging. Sensoren meten centrifugaalkracht rechtstreeks. Permanent gekalibreerd - accepteert een breed scala aan rotoren zonder rotorspecifieke instelling. | Dominant type in de moderne industrie. Veelzijdiger, sneller in te stellen. Krachtmeting. |
| Machine Veldbalanceerder | Draagbaar instrument om rotoren ter plaatse (geïnstalleerd in de machine) te balanceren zonder demontage. Gebruikt trillingssensoren en een tachometer. Methode met proefgewichten. | Balanset-1A (2-kanaals) en Balanset-4 (4-kanaals). Ingebouwde ISO 1940 tolerantiecalculator. |
| Machine Doorn (Arbor) | Een as of adapter waarop een rotor wordt gemonteerd om te balanceren op een machine. Moet nauwkeurig concentrisch zijn en verwaarloosbare radiale slag hebben. | De excentriciteit van de spil is een belangrijke bron van systematische onbalansfouten. Geverifieerd door indextest. |
| Term | Definitie | Formule / Standaard |
|---|---|---|
| Kwaliteit Balanskwaliteitsklasse (G) | Een classificatie die de maximaal toegestane snelheid van het massamiddelpunt van de rotor specificeert. G = eper × ω. De cijfers vormen een logaritmische schaal met factor 2,5. | G 0,4 ... G 4000 Gedefinieerd in ISO 1940-1 |
| Kwaliteit Toelaatbare resterende onbalans (Uper) | Maximale resterende onbalans die is toegestaan voor de gespecificeerde G-kwaliteit, rotormassa en bedrijfssnelheid. Het acceptatiecriterium. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| Kwaliteit Balanstolerantie | Het bereik waarbinnen de resterende onbalans moet vallen om aan de gespecificeerde kwaliteitseis te voldoen. Gelijk aan Uper. | Gespecificeerd per vlak na toewijzing |
| Kwaliteit Onbalansreductieratio (URR) | Verhouding tussen initiële onbalans en resterende onbalans na één correctiecyclus. Geeft de efficiëntie van de balanceermachine/-procedure aan. | URR = Uinitieel / Uresterend Typisch: 5–50× |
| Meting Fasehoek | De hoekpositie van de onbalansvector ten opzichte van een referentiemarkering op de rotor (gemeten door tachometer). In combinatie met de amplitude definieert dit de volledige onbalansvector. | ° (graden, 0-360) |
| Meting Trilsnelheid (RMS) | Effectieve waarde (RMS) van de trillingssnelheid bij een lagerhuis. De standaard meetparameter voor machineconditiebeoordeling per ISO 10816. | mm/s RMS (10-1000 Hz) |
| Meting Proeftoets | Verificatieprocedure: draai de rotor een bepaalde hoek (bijv. 180°) ten opzichte van de machinesteunen en meet opnieuw. Detecteert doorn- en opspanfouten. | Vereist voor formele verificatie volgens ISO 1940-1 Ch. 10 |
| Meting Minimaal haalbare resterende onbalans (Umar) | De laagste resterende onbalans die haalbaar is op een bepaalde balanceermachine voor een specifieke rotor. Bepaald door de gevoeligheid van de machine, de ruisondergrens en de lageromstandigheden. | Umar moet ≤ Uper om de machine geschikt te maken voor de vereiste G-kwaliteit. |
Wat is ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Mechanische trillingen — Kwaliteitseisen voor het balanceren van starre rotoren — Deel 2: Balanceerfouten) was de internationale norm voor het identificeren, beoordelen en meenemen van de fouten die ontstaan bij het balanceren van starre rotoren — van onbalans in doorn en aandrijfas tot slingering van componenten en spreiding in de meetinstrumenten. De norm is ingetrokken en vervangen door ISO 21940-14:2012 (Mechanische trillingen — Rotorbalanceren — Deel 14: Procedures voor het beoordelen van balanceerfouten), die dezelfde procedures uitbreidt naar rotoren met flexibel gedrag. Opmerking: deze wordt vaak verward met de balanceer vocabulary — dat is een andere norm, ISO 21940-2 (voorheen ISO 1925), waarvan de terminologie op deze pagina hieronder wordt samengevat.
Wanneer een ingenieur in Duitsland "dynamische onbalanscorrectie tot G 6.3 in twee vlakken" specificeert, moet een technicus in Japan exact begrijpen wat er wordt vereist — dezelfde rotorconditie, dezelfde balanceerprocedure en hetzelfde acceptatiecriterium. De ISO-balanceerterminologie — ISO 21940-2 (voorheen ISO 1925) — maakt dit mogelijk door één enkele, internationaal overeengekomen woordenschat voor het hele vakgebied te bieden.
ISO 1940-2 zelf was daarentegen noch een woordenboek noch een tolerantiespecificatie — de norm behandelde balance errors. De norm classificeerde de foutbronnen van het balanceerproces als systematic (grootte en hoek kunnen worden beoordeeld — bijv. onbalans in doorn of aandrijfas, radiale en axiale slingering, spieën en spiebanen, restmagnetisme, hermontage- en meetfouten), willekeurig variabel (losse onderdelen, ingesloten vloeistoffen, thermische vervorming, luchtweerstand) en scalar (alleen de maximale grootte kan worden geschat, de hoek is onbepaald — bijv. passpeling en fabricagetoleranties), en gaf procedures om deze te beoordelen en ermee rekening te houden zodat de restonbalans daadwerkelijk binnen de toelaatbare waarde Uper van ISO 1940-1 (nu ISO 21940-11) blijft. De opvolger, ISO 21940-14, vervult exact deze rol binnen de ISO 21940-reeks.
Gedetailleerde analyse van termen
Het onderscheid stijf/flexibel
Dit is de belangrijkste indeling in balanceren. Het onderscheid bepaalt alles: welke standaard van toepassing is, welke apparatuur nodig is, hoeveel vlakken nodig zijn en met welke snelheid er gebalanceerd moet worden.
Een rotor waarvan de onbalans kan worden gecorrigeerd in twee willekeurige vlakken en waarvan de resterende onbalans na correctie bij geen enkele snelheid tot de maximale bedrijfssnelheid significant verandert. Praktische test: als de eerste buiging kritische snelheid ruim boven de maximale bedrijfssnelheid ligt (meestal > 1,5× of meer), is de rotor stijf.
Een rotor die elastisch vervormt bij zijn bedrijfssnelheid zodat de onbalanstoestand verandert. Moet op of nabij de bedrijfssnelheid in meer dan twee vlakken worden gebalanceerd. Geldt voor: grote turbogeneratoren, meertraps hogesnelheidscompressoren, lange papiermachinerollen op hoge snelheid. Gedekt door ISO 21940-12.
De overgrote meerderheid van industriële rotoren - elektromotoren, ventilatoren, pompen, vliegwielen, assen - zijn stijve rotoren. De ISO 1940-1 Het G-kwaliteitssysteem is rechtstreeks van toepassing op stijve rotors.
De drie soorten onbalans
De terminologie (ISO 21940-2) definieert drie fundamentele typen op basis van de geometrische relatie tussen de hoofdinertie-as en de rotatie-as. Begrip hiervan is essentieel voor het selecteren van de juiste balanceerprocedure:
- Statische onbalans produceert een kracht - beide lagers trillen in fase bij 1× RPM. De rotor kan als ongebalanceerd worden gedetecteerd zonder rotatie (de zwaartekracht laat het zien op mesranden). Eén correctievlak is voldoende. Typisch voor smalle schijfvormige rotoren (L/D < 0,5): smalle riemschijven, ventilatorwaaiers, dunne vliegwielen.
- Moment-onbalans produceert een moment - lagers 180° uit fase trillen bij 1× RPM. De nettokracht is nul (massamiddelpunt ligt op de as), maar twee gelijke en tegengestelde zware punten in verschillende axiale posities creëren een schommelend koppel. Alleen waarneembaar tijdens het draaien. Vereist twee correctievlakken.
- Dynamische onbalans = statisch + koppel gecombineerd. Het algemene geval voor alle echte rotoren die niet perfect symmetrisch zijn. Zowel kracht als moment zijn aanwezig. Lagers trillen bij 1× met noch in-fase noch precies 180° uit-fase relatie. Balanceren op twee vlakken vereist.
Specifieke onbalans en de G-klasse verbinding
Specifieke onbalans (e = U/M) is de belangrijkste metriek die een universele vergelijking van de balanskwaliteit mogelijk maakt. Een rotor van 5 kg met 50 g·mm onbalans heeft e = 10 µm. Een rotor van 500 kg met 5 000 g·mm onbalans heeft ook e = 10 µm — identieke balanskwaliteit ondanks 100× massaverschil.
G-klasse breidt dit uit met snelheid: G = e × ω, wat één getal (mm/s) oplevert dat de balanskwaliteit karakteriseert, onafhankelijk van zowel massa als snelheid. Dit is de basis van de ISO 1940-1 tolerantiesysteem.
Correctievlakken vs. tolerantievlakken
De terminologie maakt een cruciaal onderscheid dat in de praktijk vaak wordt gemist:
- Tolerantievlakken = de lagervlakken waar trillingen en dynamische belastingen het meest kritisch zijn. Toelaatbare onbalans Uper wordt hier gespecificeerd.
- Correctievlakken = fysiek toegankelijke plaatsen waar gewichten kunnen worden geplaatst (naaf van ventilator, eindringen van motor, schouders van de as). Vaak op andere axiale posities dan de lagers.
Het omzetten van Uper van tolerantievlakken naar correctievlakken vereist kennis van de rotorgeometrie. Voor asymmetrische of overhangende rotors kan deze omzetting de toleranties per vlak aanzienlijk veranderen. De Balanset-1A voert deze conversie automatisch uit wanneer de rotorafmetingen worden ingevoerd.
Soorten balanceermachines
De twee fundamentele machinetypes weerspiegelen verschillende fysische meetprincipes:
- Zachtgelagerd: Natuurlijke frequentie van ophanging ruim onder bedrijfssnelheid → machine meet verplaatsing. Vereist kalibratie voor elke nieuwe rotor. Historisch belangrijk; afnemend in gebruik.
- Hardgelagerd: Natuurlijke frequentie van ophanging ruim boven bedrijfssnelheid → machine meet kracht. Permanent gekalibreerd - accepteert verschillende rotors zonder afzonderlijke kalibratie. Het dominante moderne type.
Veldbalanceringsinstrumenten zoals de Balanset-1A gebruiken een ander principe: ze zijn geen "machine" in de ISO zin, maar gebruiken de lagers en ondersteuning van de rotor zelf als meetsysteem en gebruiken de proefgewichtmethode (invloedscoëfficiënt) om de correctie te bepalen zonder dat er een speciale balanceermachine nodig is.
Kruisverwijzingen: Waar elke term wordt gebruikt
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Gebruikt alle tolerantie- en kwaliteitstermen - G-kwaliteit, Uper, balanstolerantie, resterende onbalans. De primaire gebruiker van deze woordenlijst.
ISO 14694: Gebruikt rotorterminologie (star), termen voor onbalans en breidt dit uit met ventilatorspecifieke BV-toepassingscategorieën, balanceerkwaliteiten en tabellen met trillingsgrenzen.
ISO 10816 / ISO 20816: Gebruikt meettermen - trillingssnelheid, RMS, meetpunten lagerbehuizing.
ISO 21940-12: Breidt flexibele rotordefinitie uit met procedures voor meerdere snelheden en vlakken.
API 610 / API 617: Petroleumstandaarden verwijzen naar ISO 1940 G-graden en onbalansterminologie voor pomp- en compressorspecificaties.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Overgang
ISO 21940-14:2012 heeft ISO 1940-2:1997 formeel ingetrokken en vervangen, waarvan het een technische herziening vormt — de belangrijkste wijziging is de uitbreiding van de toepasbaarheid naar rotoren met flexibel gedrag. De balanceerterminologie volgde een afzonderlijk traject: ISO 1925 werd herzien als ISO 21940-2. De nummering ISO 21940 weerspiegelt de integratie in de uitgebreide ISO 21940-reeks die alle aspecten van rotorbalanceren bestrijkt. De oude aanduidingen komen nog steeds veel voor in vakliteratuur.
Officiële standaard: ISO 21940-14:2012 (vervangt ISO 1940-2) in de ISO Store →
Veelgestelde vragen - ISO 1940-2
Balanceerfouten, de ISO 21940-overgang en balanceerterminologie
▸ Wat is ISO 1940-2?
▸ Wat is het verschil tussen statische en dynamische onbalans?
▸ Wat is het verschil tussen een starre en flexibele rotor?
▸ Wat is restonbalans?
▸ Wat is het verschil tussen correctievlak en tolerantievlak?
▸ Zachte ophanging vs. stijve ophanging balanceermachine?
▸ Wat is specifieke onbalans (excentriciteit)?
Gerelateerde woordenlijstartikelen
Spreek de taal - met de juiste hulpmiddelen
Vibromera-balanceerinstrumenten implementeren ISO-vocabulaire rechtstreeks: selectie van G-klasse, onbalansvectoren, correctievlakken, vergelijking van rest- vs. toelaatbare onbalans - alles in één draagbaar instrument.
Balanceerapparatuur bekijken →
