ISO 1940-1 - Cerințe de calitate a echilibrării pentru rotoare rigide
Standardul internațional fundamental care definește sistemul de calitate al echilibrului de grad G - de la G 0,4 (giroscoape) la G 4000 (motoare diesel marine). Acum încorporat în ISO 21940-11, cu valori și metodologie identice pentru gradul G.
Vibromera integrează în Balanset-1A tabelul complet de clase, de la G 0.4 la G 4000, astfel încât instrumentul raportează calitatea echilibrării obținute față de ISO 1940-1 imediat după rularea cu masa de probă.
Dezechilibru rezidual admisibil
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - introduceți datele rotorului, obțineți Upe
Rezultate - ISO 1940-1
Dezechilibru rezidual admisibil
pentru a calcula toleranța
Gradele de calitate ale echilibrului G-Grade
Scară logaritmică cu factor 2,5 între gradele adiacente — de la ultraprecizie G 0,4 la G 4000 (diesel marin)
📋 Tabel complet G-Grade - ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| Grad G | e·ω (mm/s) | Tipuri tipice de rotoare | Note |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Giroscoape, fusuri de precizie, unități de discuri optice | Aproape de limita de echilibrare convențională |
| G 1.0 | 1.0 | Mașini de rectificat axuri, magnetofoane, armături de precizie mică | Necesită condiții ultra-curate |
| G 2.5 | 2.5 | Turbine cu gaz & abur, turbogeneratoare, turbocompresoare, motoare de mare viteză | Previne deteriorarea prematură a rulmenților |
| G 6.3 | 6.3 | Ventilatoare, pompe, volane, motoare electrice, mașini-unelte, role de hârtie | Cele mai frecvente - gradul implicit |
| G 16 | 16 | Arbori cardanici (speciali), mașini agricole, concasoare, ventilatoare de mină | Utilizare intensivă, condiții severe |
| G 40 | 40 | Roți și jante auto, arbori cardanici (standard), ventilatoare lente | Variația anvelopelor domină |
| G 100 | 100 | Motoare complete de mașini, camioane, locomotive | Motoare IC ca ansambluri |
| G 250 | 250 | Arbori cotiți ai motoarelor diesel de mare viteză | La nivel de componentă |
| G 630 | 630 | Arbori cotiți ai motoarelor mari în 4 timpi, motoare diesel marine pe suporturi elastice | Motoare alternative mari cu viteză redusă |
| G 1600 | 1600 | Arbori cotiți ai motoarelor mari în 2 timpi | Foarte lent, fundații masive |
| G 4000 | 4000 | Arbori cotiți ai motoarelor diesel marine cu turație redusă pe fundații rigide | Cele mai lejere cerințe |
📊 Toleranțe precalculate pentru rotoarele industriale comune
| Tipul rotorului | Masa (kg) | RPM | G | Upe (g-mm) | Pe plan | epe (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Motor mic | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilator HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Rotor pompă | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbocompresor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Rolă de hârtie | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilator de centrală electrică | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Ax de rectificat | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Roată auto | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metode de alocare a toleranței - ISO 1940-1 capitolul 7
| Tipul rotorului | Alocarea | Formula | Note |
|---|---|---|---|
| Simetric | Împărțire egală | UL=UR=Upe/2 | Cel mai simplu caz. Motoare, câteva ventilatoare. |
| Asimetric între suporturi | Proporțional | UL=Upe·(b/L) | Cea mai comună metodă. |
| În consolă (cantilever) | Pe bază de moment | Ecuații de statică | Toleranțe mai strânse pe planul în consolă. |
| Îngust (planuri apropiate) | Separat static+cuplu | Conform ISO 21940-12 | Efecte diferite ale vibrațiilor. |
Ce este ISO 1940-1?
Răspuns rapid
ISO 1940-1 (Vibrații mecanice - Cerințe de calitate ale echilibrului rotoarelor într-o stare constantă (rigidă)) definește Sistem de calitate a echilibrării cu grade G pentru rotoarele rigide. Formula Upe = (9 549 × G × M) / n calculează reziduul admisibil dezechilibru. Înlocuit de ISO 21940-11:2016 cu valori identice. Clasa implicită pentru utilajele industriale: G 6.3.
ISO 1940-1 este documentul de bază pentru echilibrarea rotoarelor la nivel mondial. Sistemul său de grad G este limbajul de facto al echilibrării: "echilibrare la G 6.3" este înțeles de orice specialist la nivel global. Standardul se referă la rotoare rigide, de la mici fusuri de precizie la arbori cotiți masivi, oferind un cadru universal pentru specificarea, calcularea și verificarea calității echilibrării.
Standardul se aplică numai pentru rigid rotoare - cele ale căror deformări elastice sub acțiunea forțelor centrifuge sunt neglijabile în întreaga gamă de viteze de funcționare. Rotoarele flexibile (care funcționează peste prima viteză critică de încovoiere) sunt reglementate de ISO 21940-12.
Conceptul de rotor rigid
Un rotor este clasificat ca fiind rigid dacă distribuția masei sale nu se modifică semnificativ atunci când viteza variază de la zero la viteza maximă de funcționare. Consecința cheie: un rotor echilibrat la viteză mică pe o mașină de echilibrat rămâne echilibrat la viteza sa de funcționare. Acest lucru permite echilibrarea la 300-600 RPM pe o mașină de atelier, respectând în același timp toleranțele la 3 000+ RPM în service.
Dacă un rotor funcționează în regiunea supercritică (peste prima încovoiere viteză critică) sau în apropiere de rezonanță, devierile modifică distribuția efectivă a masei, iar echilibrarea la viteză mică poate fi ineficientă la viteză mare. Astfel de rotoare sunt clasificate ca flexibile.
Ce NU acoperă ISO 1940-1
Rotoare cu geometrie variabilă (arbori articulați, pale de elicopter). Rezonanța în sistemele rotor-suport-fundație. Forțe aerodinamice și hidrodinamice care nu sunt legate de distribuția masei. Pentru ventilatoare în special, a se vedea ISO 14694 (categorii BV și limite de vibrații specifice ventilatoarelor).
Tipuri de dezechilibru
Dezechilibru = axa de inerție a rotorului ≠ axa de rotație. În formă vectorială: U = m × r (g-mm). ISO 1940-1 clasifică trei tipuri:
- Dezechilibru static: Axa inerției paralelă cu axa de rotație, dar deplasată. Echivalent cu o singură masă dezechilibrată. Corectabil în un plan. Tipice: scripeți, angrenaje înguste, rotoare de ventilator (L/D < 0,5).
- Dezechilibru de cuplu: Axa de inerție trece prin centrul de masă, dar este înclinată. Forța netă zero, dar un cuplu (pereche) balansează rotorul. Necesită două planuri.
- Dezechilibru dinamic: Caz general - static + cuplu combinat. Axa inerției nu este nici paralelă, nici intersectează axa de rotație. Necesită două planuri. Majoritatea rotoarelor reale au dezechilibru dinamic.
Dezechilibru specific (excentricitate)
Gradul G este definit ca produsul e × ω (mm/s) - viteza liniară a centrului de masă al rotorului care orbitează în jurul axei de rotație. Acest număr unic caracterizează calitatea echilibrului independent de dimensiunea și viteza rotorului.
Sistemul G-Grade - Baza fizică
Similaritatea masei
Pentru rotoare similare din punct de vedere geometric: Upe ∝ M → dezechilibru specific epe ar trebui să fie constante. Un singur standard se aplică tuturor dimensiunilor.
Similaritatea vitezei
Forța centrifugă F = M-e-ω². Pentru a menține sarcini acceptabile ale rulmenților la diferite viteze, epe trebuie să scadă pe măsură ce ω crește:
Calcularea dezechilibrului rezidual admisibil
Exemplu de lucru: Rotor de ventilator, G 6.3
Dat: Rotor ventilator centrifugal, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Total: Upe = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Excentricitate: epe = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Pe plan (simetric, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
La R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g per plan
Utilizați întotdeauna viteza maximă a serviciului
Viteza din formulă trebuie să fie cea mai mare turație în serviciu - nu viteza mașinii de echilibrat. Multe rotoare sunt echilibrate la 300-600 RPM, dar toleranța trebuie să utilizeze viteza reală de serviciu (de exemplu, 1 480 RPM). Utilizarea vitezei mașinii de echilibrat produce toleranțe periculos de slabe.
Alocarea către planurile de corecție
Upe se aplică la centrul de greutate al rotorului. În practică, echilibrarea se face în două planuri (lângă rulmenți). Normele capitolului 7:
Rotori simetrici
CoM la punctul median → egal: UL = UR = Upe / 2.
Asimetric între suporturi
Rotoare suspendate
Masa suspendată creează un moment de încovoiere care încarcă ambii rulmenți. Este necesară recalcularea pe baza momentului → de obicei, o toleranță mult mai strictă pe planul suspendat. Comun pentru pompe, compresoare cu o singură treaptă, rotoare de ventilator în consolă.
Erorile și verificarea
Surse de eroare
- Sistematic: Deriva de calibrare a mașinii, mandrine excentrice, efectele canalului de pană (ISO 8821), deformarea termică.
- Aleatoriu: Zgomotul senzorului, jocul suportului, variația așezării rotorului.
Eroarea totală nu trebuie să depășească 10-15% din toleranță. Dacă este mai mare, strângeți corespunzător toleranța de lucru.
Efecte de asamblare
Echilibrarea componentelor ≠ echilibrarea ansamblului. Excentricitatea cuplajului, excentricitatea radială, ajustările slabe pot anula activitatea componentelor. Echilibrați rotorul asamblat.
Metode de verificare
- Test de indexare: Rotiți rotorul cu 180° pe mandrină, măsurați din nou. Modificare = eroare de fixare.
- Test de greutate de încercare: Adăugați o masă cunoscută, verificați dacă modificarea măsurată a vectorului corespunde așteptărilor.
- Verificare pe teren: Măsurarea vibrațiilor pe rulmenți per ISO 10816.
Balanset-1A: Conformitate ISO 1940-1 încorporată
Balanset-1A automatizează ISO 1940-1: introduceți masa, viteza, gradul G → instant Upe cu alocarea automată a planului. După echilibrare, se compară reziduurile cu limita. Funcția F6 Reports generează un protocol formal care documentează gradul G obținut. Precizie ±5% viteză, ±1° fază - suficient pentru G 16 până la G 2.5. Funcția Balanset-4 se extinde la patru canale pentru rotoare complexe cu mai mulți rulmenți.
Exemple lucrate
Cazul 1: Motor electric - G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, simetric între rulmenți.
Toleranță: Upe = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/plan.
La R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plan. Echilibrat în atelier: 180 g·mm rezidual. ✅
Cazul 2: Pompă - rotor suspendat, G 6.3
Rotor: Arbore + rotor 18 kg, 2 950 RPM. Rotor 6 kg, suspendat 120 mm. Distanța dintre rulmenți 250 mm.
Total: Upe = 367 g·mm. Alocarea momentului: față ≈ 202, spate ≈ 165 g·mm.
Echilibrat pe teren cu Balanset-1A monoplan: 8,5 g la 230°. Final: 95 g·mm. ✅
Cazul 3: Turbocompresor - G 2.5
Rotor: 3 trepte, 65 kg, 12 000 RPM. Ușor asimetric.
Toleranță: Upe = 129 g·mm → 65/plan → la R = 95 mm: 0,68 g/plan.
Precizie subgramă → numai mașină de mare viteză de atelier. Test index: eroare de mandrină < 5 g·mm. Final: 28 g·mm/plan. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Valori de grad G, formule, tabele de aplicare - identic. Nu există modificări tehnice.
- Seria ISO 21940: Partea 11 (calitate), Partea 12 (flexibil), Partea 14 (proceduri), Partea 21 (descrieri), Partea 31 (susceptibilitate), Partea 32 (chei).
- Ambele denumiri sunt utilizate în mod interschimbabil în practică.
- ISO 14694 Categoriile BV fac trimitere directă la gradele G.
Standarde conexe
- ISO 21940-11: Acest standard - sistemul G-grade.
- ISO 21940-12: Echilibrarea rotorului flexibil.
- ISO 10816 / ISO 20816: Evaluarea vibrațiilor - rezultatul operațional al calității echilibrului.
- ISO 14694: Categorii BV specifice ventilatoarelor, clase de echilibrare și limite de vibrații.
- ISO 8821: Influența canalului de pană (convenția semi-penei).
- API 610 / API 617: Pompe/compresoare petroliere care fac referire la ISO 1940.
Standard oficial: ISO 1940-1 în Magazinul ISO →
Pe această pagină
Calculator de toleranță Tabel G-Grade Ce este ISO 1940-1? Conceptul de rotor rigid Tipuri de dezechilibru Static / Cuplu / Dinamic Dezechilibru specific Sistemul G-Grade Legile similitudinii Formula de toleranță Alocarea planului Simetric / Asimetric Rotoare în consolă Erori & Verificare Studii de caz (3) ISO 21940-11 Tranziție Întrebări frecvente (8 întrebări)Echipamente de echilibrare
Echilibrare portabilă pe teren cu calculator de toleranță ISO 1940 încorporat și verificare de grad G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Întrebări frecvente - ISO 1940-1
Sistem de echilibrare de calitate G-grade pentru rotoare rigide
▸ Care este diferența dintre ISO 1940-1 și ISO 21940-11?
▸ Cum se calculează dezechilibrul rezidual admisibil?
▸ Ce este un rotor rigid?
▸ Ce G-grade pentru pompe, ventilatoare sau motoare?
▸ Cum se alocă toleranța între planuri?
▸ Care sunt cele trei tipuri de dezechilibru?
▸ De ce gradele G sunt pe o scară logaritmică?
▸ Pot verifica conformitatea cu un aparat de echilibrat portabil?
Echilibrare conform ISO 1940-1 - Pe teren
Aparatele de echilibrare portabile Vibromera includ calculatoare de toleranță ISO 1940 încorporate, alocarea automată a planului și rapoarte oficiale de echilibrare care documentează gradul G obținut.
Parcurgeți echipamente de echilibrare →
