Jak obliczyć dopuszczalne niewyważenie szczątkowe w klasie G?

Użyć wzoru: U_per (g-mm) = (9549 x G x M) / n, gdzie G to numer klasy w mm/s, M to masa wirnika w kg, a n to maksymalna prędkość robocza w RPM. Na przykład, wirnik o masie 50 kg przy 3000 obr/min i G 6,3: U_per = (9549 x 6,3 x 50) / 3000 = 1003 g-mm.

Jakiej klasy G powinienem użyć do pompy, wentylatora lub silnika?

G 6.3 dla większości wentylatorów przemysłowych, pomp i ogólnych silników elektrycznych. G 2.5 dla pomp wysokoobrotowych lub do zastosowań krytycznych (API 610), turbin gazowych i turbosprężarek. G 1.0 dla wrzecion do szlifowania precyzyjnego. G 16 dla niekrytycznego sprzętu rolniczego lub kruszącego.

Jak przydzielić tolerancję między dwiema płaszczyznami korekcyjnymi?

Dla rotorów symetrycznych: podział 50/50. Dla asymetrycznych wirników międzyłożyskowych: U_left = U_per x (b/L), U_right = U_per x (a/L), gdzie a i b są odległościami od środka masy do lewego i prawego łożyska, L = a + b. W przypadku wirników z nadmiernym zawieszeniem wymagane jest ponowne obliczenie na podstawie momentu z mniejszymi tolerancjami.

Jakie rodzaje niewyważenia definiuje norma ISO 1940-1?

Trzy typy: Niewyważenie statyczne (oś masy równoległa, ale przesunięta, skorygowana w jednej płaszczyźnie), Niewyważenie sprzężone (oś masy przechodząca przez środek masy, ale przechylona, skorygowana w dwóch płaszczyznach) oraz Niewyważenie dynamiczne (ogólny przypadek łączący obie te cechy, skorygowany w dwóch płaszczyznach).

Czy mogę zweryfikować zgodność z normą ISO 1940-1 za pomocą przenośnej wyważarki?

Tak. System Balanset-1A zawiera wbudowany kalkulator tolerancji ISO 1940. Oblicza on U_per, przydziela między płaszczyznami, porównuje zmierzone pozostałości z limitem i generuje formalny raport z wyważenia dokumentujący zgodność z określoną klasą G.

ISO 1940-1 - Wymagania dotyczące jakości wyważenia sztywnych wirników - Vibromera

ISO 1940-1 - Równowaga wymagań jakościowych dla sztywnych wirników

Q: Co to jest ISO 1940-1?

ISO 1940-1 to międzynarodowa norma definiująca wymagania dotyczące jakości wyważenia dla sztywnych wirników przy użyciu systemu stopni G. Zawiera ona wzór U_per = (9549 x G x M) / n do obliczania dopuszczalnego niewyważenia szczątkowego oraz tabelę mapującą klasy G na typy wirników. Została ona zastąpiona przez normę ISO 21940-11, ale wartości stopni G i metodologia pozostają identyczne.

Q: Jaka jest różnica między ISO 1940-1 a ISO 21940-11?

ISO 21940-11:2016 zastępuje ISO 1940-1:2003 jako część kompleksowej serii ISO 21940. System klasy G, wartości tolerancji i zalecenia dotyczące zastosowań są identyczne. Norma ISO 21940-11 zawiera drobne poprawki redakcyjne, ale nie zawiera zmian technicznych.

Q: Co to jest sztywny wirnik?

Sztywny wirnik to taki, którego odkształcenia sprężyste pod wpływem sił odśrodkowych są pomijalnie małe w porównaniu do określonych tolerancji niewyważenia w całym zakresie prędkości roboczej. Wirnik wyważony przy niskiej prędkości pozostaje wyważony przy prędkości roboczej. Wirniki powyżej ich pierwszej gnącej prędkości krytycznej są elastyczne.

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

Części

Czujnik wibracji

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

Zestaw do wyważania wirników Vibromera: walizka transportowa, wielokanałowy przetwornik sygnału, przenośny analizator, podstawa magnetyczna, czujniki drgań i kable spiralne.

Urządzenia

Balanset-4

Części

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

Części

Taśma odblaskowa

Balanset-1A. Przenośna wyważarka, analizator drgań

Urządzenia

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

📌 Kanoniczny artykuł referencyjny - vibromera.eu

Podstawowy międzynarodowy standard definiujący system jakości wyważania klasy G - od G 0,4 (żyroskopy) do G 4000 (okrętowe silniki wysokoprężne). Obecnie włączona do normy ISO 21940-11, z identycznymi wartościami klasy G i metodologią.

Dopuszczalne niewyważenie resztkowe

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - wprowadź dane wirnika, uzyskaj U_za

G-Grade (jakość wyważenia)

Masa wirnika (kg)

Prędkość maksymalna (RPM)

Płaszczyzny korekcyjne

Promień korekty (mm, opcjonalnie)

Wyniki - ISO 1940-1

Dopuszczalne niewyważenie resztkowe

⚖️Wprowadź parametry wirnika
aby obliczyć tolerancję

Klasy jakości wyważenia G-Grade

Skala logarytmiczna ze współczynnikiem 2,5 między sąsiednimi stopniami - od ultraprecyzyjnego G 0,4 do morskiego G 4000

G 1.0

e-ω = 1,0 mm/s

Precyzyjne wrzeciona szlifierskie, magnetofony, małe szybkoobrotowe armatury

G 2.5

e-ω = 2,5 mm/s

Turbiny gazowe/parowe, turbogeneratory, turbosprężarki, silniki wysokoobrotowe

G 6.3

e-ω = 6,3 mm/s

Standard - wentylatory, pompy, koła zamachowe, silniki, napędy obrabiarek

G 16

e-ω = 16 mm/s

Maszyny rolnicze, kruszarki, wały kardana, elementy napędowe

Kompletna tabela klasy G - ISO 1940-1 / ISO 21940-11

G-Grade	e-ω (mm/s)	Typowe rodzaje wirników	Uwagi
G 0.4	0.4	Żyroskopy, precyzyjne wrzeciona, napędy dysków optycznych	Blisko granicy konwencjonalnego równoważenia
G 1.0	1.0	Napędy wrzecion szlifierskich, magnetofony, małe precyzyjne armatury	Wymaga bardzo czystych warunków
G 2.5	2.5	Turbiny gazowe i parowe, turbogeneratory, turbosprężarki, silniki wysokoobrotowe	Zapobiega przedwczesnemu uszkodzeniu łożysk
G 6.3	6.3	Wentylatory, pompy, koła zamachowe, silniki elektryczne, obrabiarki, rolki papieru	Najpopularniejszy - domyślny stopień
G 16	16	Wały kardana (specjalne), maszyny rolnicze, kruszarki, wentylatory kopalniane	Ciężkie warunki pracy
G 40	40	Koła i felgi samochodowe, wały kardana (standard), wolne wentylatory	Dominuje zmienność opon
G 100	100	Kompletne silniki samochodów osobowych, ciężarowych, lokomotyw	Silniki spalinowe jako zespoły
G 250	250	Wały korbowe wysokoobrotowych silników wysokoprężnych	Poziom komponentu
G 630	630	Wały korbowe dużych silników 4-suwowych, okrętowych silników wysokoprężnych na elastycznych mocowaniach	Duży mechanizm posuwisto-zwrotny o niskiej prędkości
G 1600	1600	Wały korbowe dużych silników 2-suwowych	Bardzo powolne, masywne fundamenty
G 4000	4000	Wały korbowe wolnoobrotowych silników okrętowych na sztywnych fundamentach	Najluźniejsze wymagania

Wstępnie obliczone tolerancje dla typowych wirników przemysłowych

Typ wirnika	Masa (kg)	obr./min	G	U_za (g-mm)	Na samolot	mi_za (µm)
Mały silnik	8	2 900	G 6.3	166	83	20.7
Wentylator HVAC	45	1 480	G 6.3	1 835	918	40.8
Wirnik pompy	25	2 950	G 6.3	510	255	20.4
Turbosprężarka	120	8 000	G 2.5	358	179	3.0
Rolka papieru	2 000	300	G 6.3	401 000	200 500	200.5
Wentylator elektrowni	350	990	G 2.5	8 468	4 234	24.2
Wrzeciono szlifierskie	2	24 000	G 1.0	0.80	0.40	0.40
Koło samochodowe	12	800	G 40	5 729	2 865	477

Metody alokacji tolerancji - ISO 1940-1 Rozdział 7

Typ wirnika	Przydział	Formuła	Uwagi
Symetryczny	Równy podział	U_L=U_R=U_za/2	Najprostszy przypadek. Silniki, kilka wentylatorów.
Asymetryczny międzyłożyskowy	Proporcjonalny	U_L=U_za-(b/L)	Najpopularniejsza metoda.
Nawis (wspornik)	Oparte na momencie	Równania statyki	Węższe tolerancje na płaszczyźnie zawisu.
Wąski (płaszczyzny blisko siebie)	Oddzielne połączenie statyczne	Zgodnie z normą ISO 21940-12	Różne efekty wibracji.

Co to jest ISO 1940-1?

Szybka odpowiedź

ISO 1940-1 (Wibracje mechaniczne - wymagania dotyczące jakości wyważenia wirników w stanie stałym (sztywnym)) definiuje System jakości balansu klasy G dla sztywnych wirników. Wzór U_za = (9 549 × G × M) / n oblicza dopuszczalną pozostałość brak równowagi. Zastąpiony przez ISO 21940-11:2016 o identycznych wartościach. Domyślna klasa dla maszyn przemysłowych: G 6.3.

ISO 1940-1 to podstawowy dokument dotyczący wyważania wirników na całym świecie. System klasy G jest de facto językiem wyważania: "wyważenie do G 6.3" jest rozumiane przez każdego specjalistę na całym świecie. Norma obejmuje sztywne wirniki, od małych precyzyjnych wrzecion po masywne wały korbowe, zapewniając uniwersalne ramy do określania, obliczania i weryfikacji jakości wyważania.

Standard ma zastosowanie wyłącznie do sztywny wirniki, których odkształcenia sprężyste pod wpływem sił odśrodkowych są pomijalne w całym zakresie prędkości roboczych. Wirniki elastyczne (pracujące powyżej pierwszej krytycznej prędkości zginania) są objęte normą ISO 21940-12.

Koncepcja sztywnego wirnika

Wirnik jest klasyfikowany jako sztywny, jeśli jego rozkład masy nie zmienia się znacząco, gdy prędkość zmienia się od zera do maksymalnej prędkości roboczej. Kluczowa konsekwencja: Wirnik wyważony przy niskiej prędkości na wyważarce pozostaje wyważony przy prędkości roboczej. Pozwala to na wyważanie przy 300-600 RPM na maszynie warsztatowej, przy jednoczesnym zachowaniu tolerancji przy 3 000+ RPM w serwisie.

Jeśli wirnik pracuje w obszarze nadkrytycznym (powyżej pierwszego zgięcia prędkość krytyczna) lub w pobliżu rezonans, ugięcia zmieniają efektywny rozkład masy, a wyważanie przy niskich prędkościach może być nieskuteczne przy wysokich prędkościach. Takie wirniki są klasyfikowane jako elastyczne.

Czego NIE obejmuje norma ISO 1940-1

Wirniki o zmiennej geometrii (wały przegubowe, łopaty śmigłowców). Rezonans w układach wirnik-podpora-fundament. Siły aerodynamiczne i hydrodynamiczne niezwiązane z rozkładem masy. Dla wentylatorów, patrz Norma ISO 14694 (kategorie BV/FV).

Rodzaje niewyważenia

Brak równowagi = oś bezwładności wirnika ≠ oś obrotu. W postaci wektorowej: U = m × r (g-mm). ISO 1940-1 klasyfikuje trzy typy:

Niezrównoważenie statyczne: Oś bezwładności równoległa do osi obrotu, ale przesunięta. Pojedynczy ekwiwalent masy niewyważonej. Możliwość korekty w jeden samolot. Typowe: koła pasowe, wąskie koła zębate, wirniki wentylatorów (L/D < 0,5).
Brak równowagi między parami: Oś bezwładności przechodzi przez środek masy, ale jest przechylona. Siła netto zerowa, ale para kołysze wirnikiem. Wymaga dwie płaszczyzny.
Brak równowagi dynamicznej: Przypadek ogólny - połączenie statyka + para. Oś bezwładności nie jest równoległa ani nie przecina osi obrotu. Wymaga dwie płaszczyzny. Większość rzeczywistych wirników ma niewyważenie dynamiczne.

Specyficzna nierównowaga (ekscentryczność)

Specyficzna nierównowaga

e = U / M

e w µm (g-mm/kg) | U = niewyważenie (g-mm) | M = masa wirnika (kg) - przesunięcie środka masy od osi obrotu

Klasa G jest definiowana jako produkt e × ω (mm/s) - prędkość liniowa środka masy wirnika okrążającego oś obrotu. Ta pojedyncza liczba charakteryzuje jakość wyważenia niezależnie od rozmiaru i prędkości wirnika.

System G-Grade - podstawy fizyczne

Podobieństwo masy

Dla wirników o podobnej geometrii: U_za ∝ M → niewyważenie właściwe e_za powinna być stała. Jeden standard dotyczy wszystkich rozmiarów.

Podobieństwo prędkości

Siła odśrodkowa F = M-e-ω². Aby utrzymać dopuszczalne obciążenia łożysk przy różnych prędkościach, e_za musi maleć wraz ze wzrostem ω:

Definicja klasy G

G = e_za × ω = stała (mm/s)

G 6.3 = środek masy krąży z prędkością ≤ 6,3 mm/s | sąsiednie stopnie różnią się o współczynnik 2,5

Obliczanie dopuszczalnego niewyważenia resztkowego

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 Wzór tolerancji

U_za = (9 549 × G × M) / n

U_za w g-mm | G = gradacja (mm/s) | M = masa wirnika (kg) | n = maksymalna robocza prędkość obrotowa | 9 549 = 60 000/(2π)

Przykład praktyczny: Wirnik wentylatora, G 6.3

Biorąc pod uwagę: Wirnik wentylatora odśrodkowego, M = 200 kg, n = 1 500 obr/min, G 6.3.

Całkowity: U_za = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm

Ekscentryczność: mi_za = 8 021 / 200 = 40,1 µm

Na płaszczyznę (symetryczna, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm

Przy R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g na płaszczyznę

Zawsze używaj maksymalnej prędkości usługi

Prędkość we wzorze musi być najwyższą prędkością obrotową podczas pracy - nie prędkością wyważarki. Wiele wirników jest wyważanych przy 300-600 obr/min, ale tolerancja musi uwzględniać rzeczywistą prędkość roboczą (np. 1 480 obr/min). Użycie prędkości wyważarki powoduje niebezpiecznie luźne tolerancje.

Przydział do płaszczyzn korekcyjnych

U_za odnosi się do środka masy wirnika. W praktyce wyważenie odbywa się w dwóch płaszczyznach (w pobliżu łożysk). Zasady rozdziału 7:

Wirniki symetryczne

CoM w punkcie środkowym → równe: U_L = U_R = U_za / 2.

Asymetryczne między łożyskami

Asymetryczna alokacja

U_lewy = U_za × (b / L) | U_prawo = U_za × (a / L)

a = CoM do lewego namiaru | b = CoM do prawego namiaru | L = a + b

Zawieszone wirniki

Masa przewieszona tworzy moment zginający obciążający oba łożyska. Konieczne ponowne obliczenie na podstawie momentu → zazwyczaj znacznie mniejsza tolerancja na płaszczyźnie przewieszenia. Typowe dla pomp, sprężarek jednostopniowych, wspornikowych wirników wentylatorów.

Błędy i weryfikacja

Źródła błędów

Systematyczność: Dryft kalibracji maszyny, trzpienie mimośrodowe, efekty rowków wpustowych (ISO 8821), odkształcenia termiczne.
Losowy: Hałas czujnika, luz wspornika, zmiana osadzenia wirnika.

Całkowity błąd nie może przekraczać 10-15% tolerancji. Jeśli jest większy, należy odpowiednio zwiększyć tolerancję roboczą.

Efekty montażu

Wyważanie podzespołów ≠ wyważanie zespołów. Mimośrodowość sprzęgła, bicie promieniowe, luźne pasowania mogą zniweczyć pracę podzespołów. Wyważenie trymerem zmontowanego wirnika.

Metody weryfikacji

Test indeksu: Obrócić rotor o 180° na trzpieniu, ponownie zmierzyć. Zmiana = błąd mocowania.
Próbny test wagi: Dodaj znaną masę, sprawdź, czy zmierzona zmiana wektora jest zgodna z oczekiwaniami.
Kontrola w terenie: Pomiar wibracji na łożyskach na ISO 10816.

Balanset-1A: Wbudowana zgodność z normą ISO 1940-1

The Balanset-1A automatyzuje ISO 1940-1: wprowadź masę, prędkość, stopień G → natychmiastowe U_za z automatycznym przydzielaniem płaszczyzn. Po zbalansowaniu porównuje resztę z limitem. Funkcja F6 Reports generuje formalny protokół dokumentujący osiągniętą klasę G. Dokładność ±5% prędkości, ±1° fazy - wystarczająca dla G 16 do G 2.5. Funkcja Balanset-4 rozszerza się do czterech kanałów dla złożonych wirników wielołożyskowych.

Działające przykłady

Przypadek 1: Silnik elektryczny - G 6.3

Wirnik: 15 kW, 1 460 obr/min, 35 kg, międzyłożyskowy symetryczny.

Tolerancja: U_za = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/płaszczyzna.

Przy R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/płaszczyznę. Wyważenie sklepowe: 180 g-mm pozostałości. ✅

Przypadek 2: Pompa - wirnik przewieszony, G 6.3

Wirnik: Wał + wirnik 18 kg, 2 950 obr. Wirnik 6 kg, wysięg 120 mm. Rozpiętość łożyska 250 mm.

Całkowity: U_za = 367 g-mm. Przydział momentu: przód ≈ 202, tył ≈ 165 g-mm.

Zrównoważone pole z Balanset-1A jednopłaszczyznowy: 8,5 g przy 230°. Końcowy: 95 g-mm. ✅

Przypadek 3: Turbosprężarka - G 2,5

Wirnik: 3-stopniowa, 65 kg, 12 000 obr. Lekko asymetryczny.

Tolerancja: U_za = 129 g-mm → 65/płaszczyzna → przy R = 95 mm: 0,68 g/płaszczyznę.

Precyzja poniżej grama → tylko szybka maszyna sklepowa. Test indeksu: błąd trzpienia < 5 g-mm. Końcowy: 28 g-mm/płaszczyzna. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

Wartości klasy G, wzory, tabele zastosowań - identyczny. Brak zmian technicznych.
Seria ISO 21940: Część 11 (jakość), Część 12 (elastyczność), Część 14 (procedury), Część 21 (opisy), Część 31 (podatność), Część 32 (klucze).
Oba oznaczenia są w praktyce stosowane zamiennie.
Norma ISO 14694 Kategorie BV odnoszą się bezpośrednio do klas G.

ISO 21940-11: Ten standard - system klasy G.
ISO 21940-12: Elastyczne wyważanie wirnika.
ISO 10816 / ISO 20816: Ocena wibracji - wynik operacyjny jakości wyważenia.
Norma ISO 14694: Kategorie BV/FV specyficzne dla wentylatorów → klasy G.
ISO 8821: Wpływ klucza (konwencja półklucza).
API 610 / API 617: Pompy/kompresory do ropy naftowej odwołujące się do ISO 1940.

Oficjalny standard: ISO 1940-1 na ISO Store →

← Powrót do indeksu słowniczków

Często zadawane pytania - ISO 1940-1

System jakości wyważenia klasy G dla sztywnych rotorów

▸ Jaka jest różnica między ISO 1940-1 a ISO 21940-11?

Norma ISO 21940-11:2016 zastępuje normę ISO 1940-1:2003. System klasy G, wartości tolerancji i tabele zastosowań są następujące identyczny. ISO 21940-11 zawiera drobne poprawki redakcyjne, ale nie zawiera zmian technicznych. Oba oznaczenia są używane zamiennie.

▸ Jak obliczyć dopuszczalne niewyważenie resztkowe?

U_za = (9 549 × G × M) / n - G = prędkość (mm/s), M = masa (kg), n = maksymalna prędkość obrotowa. Przykład: 50 kg przy 3 000 RPM, G 6,3 → 9 549 × 6,3 × 50 / 3 000 = 1 003 g-mm. Podziel przez płaszczyzny, aby uzyskać wartość na płaszczyznę.

▸ Co to jest sztywny wirnik?

Wirnik, którego odkształcenia sprężyste pod wpływem sił odśrodkowych są pomijalnie małe w całym zakresie prędkości roboczej. Wyważony przy niskiej prędkości → pozostaje wyważony przy prędkości roboczej. Wirniki powyżej pierwszego zginania prędkość krytyczna są elastyczne i wymagają ISO 21940-12.

▸ Jaka klasa G dla pomp, wentylatorów lub silników?

G 6.3 - większość wentylatorów, pomp, silników ogólnych. G 2.5 - turbiny, turbosprężarki, pompy krytyczne (API 610). G 1.0 - wrzeciona szlifierskie. G 16 - rolnicze/kruszarki. Dla fanów: Norma ISO 14694 Kategorie BV mapują się na klasy G.

▸ Jak przydzielić tolerancję między płaszczyznami?

Symetryczne: 50/50. Asymetryczny: proporcjonalny do reakcji łożyska - U_lewy = U_za×(b/L). Overhung: oparty na momencie z mniejszą tolerancją na płaszczyźnie overhung. Moment Balanset-1A obsługuje alokację automatycznie.

▸ Jakie są trzy rodzaje niewyważenia?

Statyczny - przesunięte, ale równoległe, jednopłaszczyznowe mocowanie. Para - przechylony przez CoM, mocowanie w dwóch płaszczyznach. Dynamiczny - ogólna (statyczna+sprzężona), dwupłaszczyznowa. Większość rzeczywistych wirników: niewyważenie dynamiczne.

▸ Dlaczego oceny G mają skalę logarytmiczną?

Współczynnik 2,5 między klasami obejmuje pełen zakres od żyroskopów (G 0,4) do okrętowych silników wysokoprężnych (G 4000). Skalowanie logarytmiczne jest odpowiednie, ponieważ postrzegana intensywność drgań i trwałość łożysk są zgodne z zależnościami logarytmicznymi. Każdy krok ≈ taka sama względna zmiana jakości.

▸ Czy mogę zweryfikować zgodność z przenośnym balanserem?

Tak. Balanset-1AWbudowany kalkulator ISO 1940, automatyczna alokacja płaszczyzny, porównanie pozostałości z limitem w czasie rzeczywistym, formalny raport z wyważenia. Dokładność ±5% wystarczająca dla G 16-G 2.5. Dla G 1.0 wymagane staranne przygotowanie.

Powiązane artykuły glosariusza

Jakość równowagi

Interaktywny kalkulator klasy G z pełnymi tabelami tolerancji

Norma ISO 14694

Specyficzne dla wentylatorów kategorie BV/FV mapujące na klasy G

Norma ISO 10816-1

Ocena wibracji - pomiar jakości wyważenia podczas pracy

Brak równowagi

Rodzaje, pomiar i korekta niewyważenia masy

Częstotliwość naturalna

Prędkości krytyczne i sztywna/elastyczna granica wirnika

Wyważanie wirnika

Jednopłaszczyznowe i dwupłaszczyznowe procedury wyważania

Równowaga do ISO 1940-1 - w terenie

Przenośne wyważarki Vibromera posiadają wbudowane kalkulatory tolerancji ISO 1940, automatyczne przydzielanie płaszczyzn i formalne raporty wyważania dokumentujące osiągniętą klasę G.

Przeglądaj sprzęt do wyważania →