Как рассчитать допустимый остаточный дисбаланс по классу G?

Используйте формулу: U_per (г/мм) = (9549 × G × M) / n, где G — номер класса в мм/с, M — масса ротора в кг, а n — максимальная рабочая скорость в об/мин. Например, для ротора массой 50 кг при 3000 об/мин и G = 6,3: U_per = (9549 x 6,3 x 50) / 3000 = 1003 г-мм.

Какой класс изоляции G следует использовать для насоса, вентилятора или двигателя?

G 6,3 для большинства промышленных вентиляторов, насосов и электродвигателей общего назначения. G 2,5 для высокооборотистых насосов или насосов, работающих в критических условиях (API 610), газовых турбин и турбокомпрессоров. G 1,0 для шпинделей прецизионного шлифования. G 16 для некритичного сельскохозяйственного оборудования или дробильного оборудования.

Как распределить допуск между двумя плоскостями корректировки?

Для симметричных роторов: деление 50/50. Для асимметричных роторов с подшипниками, расположенными по обе стороны: U_left = U_per × (b/L), U_right = U_per × (a/L), где a и b — расстояния от центра масс до левого и правого подшипников, L = a + b. Для роторов с выступом требуется перерасчет с учетом момента с более жесткими допусками.

Какие виды дисбаланса определены в стандарте ISO 1940-1?

Три типа: статический дисбаланс (ось массы расположена параллельно, но смещена; корректируется в одной плоскости), динамический дисбаланс (ось массы проходит через центр масс, но наклонена; корректируется в двух плоскостях) и динамический дисбаланс (общий случай, сочетающий в себе оба предыдущих; корректируется в двух плоскостях).

Можно ли проверить соответствие стандарту ISO 1940-1 с помощью портативного балансировочного станка?

Да. Устройство Balanset-1A оснащено встроенным калькулятором допусков по стандарту ISO 1940. Оно рассчитывает U_per, распределяет значения между плоскостями, сравнивает измеренное остаточное отклонение с предельным значением и формирует официальный отчет о балансировке, подтверждающий соответствие заданному классу G.

ISO 1940-1 — Требования к качеству балансировки жестких роторов — Vibromera

ISO 1940-1 - Сбалансированность требований к качеству для жестких роторов

Q: Что такое ISO 1940-1?

ISO 1940-1 — это международный стандарт, определяющий требования к качеству балансировки жестких роторов с использованием системы классов G. В нем приведена формула U_per = (9549 × G × M) / n для расчета допустимого остаточного дисбаланса, а также таблица, соотносящая классы G с типами роторов. Он был заменен стандартом ISO 21940-11, однако значения классов G и методология остались неизменными.

Q: В чём разница между ISO 1940-1 и ISO 21940-11?

Стандарт ISO 21940-11:2016 заменяет стандарт ISO 1940-1:2003 в рамках комплексной серии стандартов ISO 21940. Система классов G, значения допусков и рекомендации по применению остались неизменными. Стандарт ISO 21940-11 содержит незначительные редакционные уточнения, но не включает технических изменений.

Q: Что такое жесткий ротор?

Жесткий ротор — это ротор, упругие деформации которого под действием центробежных сил пренебрежимо малы по сравнению с установленными допусками на дисбаланс во всем диапазоне рабочих скоростей. Ротор, сбалансированный на низкой скорости, остается сбалансированным и на рабочей скорости. Роторы, работающие со скоростью выше первой критической скорости изгиба, являются гибкими.

📌 Каноническая справочная статья - vibromera.eu

Основной международный стандарт, определяющий систему классификации качества балансировки по классам G — от G 0,4 (гироскопы) до G 4000 (судовые дизельные двигатели). В настоящее время он включен в стандарт ISO 21940-11 с сохранением прежних значений классов G и методологии.

Устройства

Портативный балансировочный прибор и виброанализатор Balanset-1A.

Детали

Датчик вибрации

Детали

Оптический датчик (лазерный тахометр).

Комплект для балансировки ротора Vibromera: кейс для переноски, многоканальный преобразователь сигнала, портативный анализатор, магнитное основание, датчики вибрации и витые кабели.

Устройства

Балансет-4

Детали

Магнитная подставка Insize-60-kgf.

Детали

Светоотражающая лента.

Комплект Balanset-1A с интерфейсным блоком, датчиками, тахометром и принадлежностями

Устройства

Динамический балансировочный прибор "Balanset-1A" OEM.

Допустимый остаточный дисбаланс

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — введите данные о роторе, получите U_за

G-класс (балансовое качество)

Масса ротора (кг)

Максимальная скорость (об/мин)

Коррекционные плоскости

Радиус коррекции (мм, необязательно)

Результаты — ISO 1940-1

Допустимый остаточный дисбаланс

⚖️Введите параметры ротора
для расчета допуска

Категории качества G-Grade

Логарифмическая шкала с коэффициентом 2,5 между соседними классами — от сверхточной G 0,4 до морской G 4000

Г 1.0

e·ω = 1,0 мм/с

Шпиндели для прецизионного шлифования, магнитофоны, небольшие высокоскоростные якоря

G 2.5

e·ω = 2,5 мм/с

Газовые/паровые турбины, турбогенераторы, турбокомпрессоры, высокооборотистые двигатели

G 6.3

e·ω = 6,3 мм/с

Стандарт — вентиляторы, насосы, маховики, двигатели, приводы станков

G 16

e·ω = 16 мм/с

Сельскохозяйственная техника, дробилки, карданные валы, приводные узлы

? Полная таблица классов G — ISO 1940-1 / ISO 21940-11

Класс G	е·ω (мм/с)	Типичные типы роторов	Примечания
G 0.4	0.4	Гироскопы, прецизионные шпиндели, приводы оптических дисков	Предельное значение традиционной балансировки
Г 1.0	1.0	Приводы шлифовальных шпинделей, магнитофоны, мелкие прецизионные якоря	Требуются условия с высоким уровнем чистоты
G 2.5	2.5	Газовые и паровые турбины, турбогенераторы, турбокомпрессоры, высокооборотистые двигатели	Предотвращает преждевременный износ подшипников
G 6.3	6.3	Вентиляторы, насосы, маховики, электродвигатели, станки, рулоны бумаги	Наиболее распространённый — стандартный класс
G 16	16	Карданные валы (специальные), сельскохозяйственная техника, дробилки, шахтные вентиляторы	Тяжёлые условия эксплуатации
G 40	40	Автомобильные колеса и диски, карданные валы (стандартные), вентиляторы с низкой скоростью вращения	Преобладают различные типы шин
G 100	100	Комплектные двигатели легковых автомобилей, грузовиков и локомотивов	Двигатели внутреннего сгорания в сборе
G 250	250	Коленчатые валы высокооборотистых дизельных двигателей	На уровне компонентов
G 630	630	Коленчатые валы крупных 4-тактных двигателей, судовые дизельные двигатели на эластичных опорах	Большой низкоскоростной поршневой
G 1600	1600	Коленчатые валы крупных двухтактных двигателей	Очень медленное, массивное строительство фундаментов
G 4000	4000	Коленчатые валы низкооборотистых судовых дизельных двигателей на жестких опорах	Наименее строгие требования

? Заранее рассчитанные допуски для типовых промышленных роторов

Тип ротора	Масса (кг)	об/мин	G	У_за (г·мм)	На самолет	е_за (мкм)
Мелкая моторика	8	2 900	G 6.3	166	83	20.7
Вентилятор системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха	45	1 480	G 6.3	1 835	918	40.8
Рабочее колесо насоса	25	2 950	G 6.3	510	255	20.4
Турбокомпрессор	120	8 000	G 2.5	358	179	3.0
Рулон бумаги	2 000	300	G 6.3	401 000	200 500	200.5
Вентилятор электростанции	350	990	G 2.5	8 468	4 234	24.2
Шлифовальный шпиндель	2	24 000	Г 1.0	0.80	0.40	0.40
Автомобильное колесо	12	800	G 40	5 729	2 865	477

? Методы распределения допусков — ISO 1940-1, глава 7

Тип ротора	Распределение	Формула	Примечания
Симметричный	Равное разделение	У_L=U_R=U_за/2	Самый простой случай. Двигатели, несколько вентиляторов.
Асимметричное расположение подшипников	Пропорциональный	У_L=U_за·(коносамент)	Наиболее распространенный метод.
Консольный	На основе моментов	Уравнения статики	Более жесткие допуски на консольную плоскость.
Узкий (самолеты летят близко друг к другу)	Отделить статическую нагрузку и момент	В соответствии с ISO 21940-12	Различные вибрационные эффекты.

Что такое ISO 1940-1?

Быстрый ответ

ISO 1940-1 (Механические колебания — Требования к качеству балансировки роторов в постоянном (жестком) состоянии) определяет Система обеспечения качества класса G для жестких роторов. Формула У_за = (9 549 × G × M) / n вычисляет допустимый остаток дисбаланс. Заменено ISO 21940-11:2016 с одинаковыми значениями. Стандартный класс для промышленного оборудования: G 6.3.

Стандарт ISO 1940-1 является основополагающим документом в области балансировки роторов во всем мире. Используемая в нем система классов G является де-факто универсальным языком в области балансировки: формулировка «балансировка до класса G 6.3» понятна любому специалисту в любой точке мира. Стандарт охватывает жесткие роторы — от крошечных прецизионных шпинделей до массивных коленчатых валов — и обеспечивает универсальную основу для определения требований, расчета и проверки качества балансировки.

Данный стандарт применяется только к жесткий роторы — те, у которых упругие деформации под действием центробежных сил в диапазоне рабочих скоростей являются незначительными. Гибкие роторы (работающие на скоростях выше первой критической скорости изгиба) подпадают под действие стандарта ISO 21940-12.

Концепция жесткого ротора

Ротор считается жестким, если распределение его массы не изменяется существенно при изменении скорости от нуля до максимальной рабочей скорости. Основное следствие: Ротор, отбалансированный на низких оборотах на балансировочной машине, сохраняет баланс и на рабочих оборотах. Это позволяет выполнять балансировку на мастерской на скорости 300–600 об/мин, обеспечивая при этом соблюдение допусков при эксплуатации на скорости более 3 000 об/мин.

Если ротор работает в сверхкритической области (выше первой кривой изгиба) критическая скорость) или рядом с резонанс, отклонения изменяют распределение эффективной массы, а балансировка, выполненная на низких оборотах, может оказаться неэффективной на высоких оборотах. Такие роторы относятся к категории гибких.

Что НЕ охватывает стандарт ISO 1940-1

Роторы с изменяемой геометрией (шарнирные валы, лопасти вертолетов). Резонанс в системах «ротор–опора–фундамент». Аэродинамические и гидродинамические силы, не связанные с распределением массы. Что касается конкретно вентиляторов, см. ИСО 14694 (категории BV/FV).

Типы дисбаланса

Несбалансированность = ось инерции ротора ≠ ось вращения. В векторном виде: U = m × r (г·мм). Стандарт ISO 1940-1 выделяет три типа:

Статический дисбаланс: Ось инерции параллельна оси вращения, но смещена. Эквивалент одной небалансированной массы. Корректируется в один самолет. Типичные примеры: шкивы, узкие зубчатые колеса, рабочие колеса вентиляторов (L/D < 0,5).
Дисбаланс в паре: Ось инерции проходит через центр масс, но наклонена. Результирующая сила равна нулю, но момент силы (пара сил) приводит к колебаниям ротора. Требуется два самолета.
Динамический дисбаланс: Общий случай — сочетание статической нагрузки и момента силы. Ось инерции не параллельна оси вращения и не пересекает её. Требуется два самолета. У большинства реальных роторов наблюдается динамический дисбаланс.

Специфический дисбаланс (эксцентриситет)

Конкретный дисбаланс

e = U / M

e в мкм (г·мм/кг) | U = дисбаланс (г·мм) | M = масса ротора (кг) — смещение центра масс от оси вращения

Класс G определяется как продукт e × ω (мм/с) — линейная скорость центра масс ротора, вращающегося вокруг оси вращения. Это единственное число характеризует качество балансировки независимо от размера и скорости ротора.

Система классификации G — физические основы

Массовое сходство

Для геометрически подобных роторов: U_за ∝ M → удельный дисбаланс e_за должна быть постоянной. Для всех размеров применяется один стандарт.

Схожесть скоростей

Центробежная сила F = M·e·ω². Чтобы обеспечить допустимую нагрузку на подшипники при различных скоростях, e_за должно уменьшаться с увеличением ω:

Определение класса G

G = e_за × ω = постоянная величина (мм/с)

G 6.3 = скорость движения центра масс ≤ 6,3 мм/с | Соседние уровни отличаются в 2,5 раза

Расчет допустимого остаточного дисбаланса

Формула допусков по стандартам ISO 1940-1 / ISO 21940-11

У_за = (9 549 × G × M) / n

У_за в г·мм | G = ускорение (мм/с²) | M = масса ротора (кг) | n = максимальная рабочая частота вращения | 9 549 = 60 000/(2π)

Пример решения: Ротор вентилятора, Гл. 6.3

Данный: Рабочее колесо центробежного вентилятора, M = 200 кг, n = 1 500 об/мин, G 6,3.

Общий: У_за = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 г·м

Эксцентриситет: е_за = 8 021 / 200 = 40,1 мкм

На плоскость (симметричная, 2): 8 021 / 2 = 4 011 г·м

При R = 400 мм: 4 011 / 400 = 10,0 г на самолет

Всегда используйте максимальную скорость обслуживания

Скорость в формуле должна соответствовать максимальной рабочей частоте вращения, а не скорости балансировочной машины. Многие роторы балансируются при скорости 300–600 об/мин, однако при расчете допусков необходимо использовать фактическую рабочую скорость (например, 1 480 об/мин). Использование скорости балансировочной машины приводит к установлению опасно широких допусков.

Распределение по плоскостям коррекции

У_за применяется к центру масс ротора. На практике — балансировка в двух плоскостях (вблизи подшипников). Правила главы 7:

Симметричные роторы

CoM в середине → равенство: U_L = U_R = U_за / 2.

Асимметричное расположение подшипников

Асимметричное распределение

У_слева = U_за × (b / L) | U_{правильно} = U_за × (a / L)

a = направление от центра масс к левому подшипнику | b = направление от центра масс к правому подшипнику | L = a + b

Роторы с выступом

Вылет ротора создает изгибающий момент, действующий на оба подшипника. Требуется перерасчет с учетом изгибающего момента → как правило, допуска на плоскости вылета значительно уже. Часто встречается в насосах, одноступенчатых компрессорах и консольных рабочих колесах вентиляторов.

Ошибки и проверка

Источники ошибок

Систематический: Дрейф при калибровке станка, эксцентричность оправок, влияние шпоночного паза (ISO 8821), тепловые деформации.
Случайный: Шум датчика, зазор в опоре, отклонения в посадке ротора.

Общая погрешность не должна превышать 10–15 % от допуска. Если она превышает это значение, необходимо соответствующим образом уменьшить рабочий допуск.

Эффекты сборки

Балансировка отдельных деталей ≠ балансировка в сборе. Эксцентриситет муфты, радиальное биение и свободные посадки могут свести на нет результаты балансировки отдельных деталей. Необходимо выполнить точную балансировку собранного ротора.

Методы проверки

Тест на индекс: Поверните ротор на 180° на оправке и повторите измерение. Отклонение = погрешность приспособления.
Испытание на удельный вес: Добавьте известную массу и проверьте, соответствует ли измеренное изменение вектора ожидаемому.
Проверка на месте: Измерять вибрацию подшипников в соответствии с ISO 10816.

«Балансет-1А»: встроенная поддержка стандарта ISO 1940-1

Сайт Балансет-1А автоматически рассчитывает значение по стандарту ISO 1940-1: введите массу, скорость, коэффициент G → мгновенное значение U_за с автоматическим распределением плоскостей. После балансировки производится сравнение остаточных значений с предельными. Функция «Отчеты» (F6) формирует официальный протокол, фиксирующий достигнутый класс G. Точность: ±5 % по скорости, ±1° по фазе — достаточно для классов от G 16 до G 2,5. Балансет-4 расширяется до четырёх каналов для сложных роторов с несколькими опорами.

Примеры решения задач

Пример 1: Электродвигатель — G 6.3

Ротор: 15 кВт, 1 460 об/мин, 35 кг, симметричная конструкция с промежуточными подшипниками.

Толерантность: У_за = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 г·м → 721/самолет.

При R = 80 мм: 721 / 80 = 9,0 г/плоскость. Результаты проверки: остаточный зазор 180 г·мм. ✅

Пример 2: Насос — рабочее колесо с выступом, G 6.3

Ротор: Вал + рабочее колесо — 18 кг, 2 950 об/мин. Рабочее колесо — 6 кг, вылет — 120 мм. Размах подшипников — 250 мм.

Общий: У_за = 367 г·м. Распределение момента: передняя ось ≈ 202, задняя ось ≈ 165 г·мм.

Сбалансированный по полю с Балансет-1А одноплоскостная: 8,5 г при 230°. Итого: 95 г·мм. ✅

Пример 3: Турбокомпрессор — G 2.5

Ротор: 3-ступенчатый, 65 кг, 12 000 об/мин. Слегка асимметричный.

Толерантность: У_за = 129 г·мм → 65/плоскость → при R = 95 мм: 0,68 г/плоскость.

Точность в пределах доли грамма → только на высокоскоростных станках. Проверка на шпинделе: погрешность < 5 г·мм. Итого: 28 г·мм/плоскость. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

Значения класса G, формулы, таблицы применения — идентичный. Технических изменений нет.
Серия стандартов ISO 21940: Часть 11 (качество), Часть 12 (гибкость), Часть 14 (процедуры), Часть 21 (описания), Часть 31 (восприимчивость), Часть 32 (ключи).
На практике оба этих термина используются как синонимы.
ИСО 14694 Категории BV напрямую соотносятся с классами G.

ISO 21940-11: Данный стандарт — система классификации G.
ISO 21940-12: Балансировка гибких роторов.
ISO 10816 / ISO 20816: Оценка вибрации — показатель качества балансировки в эксплуатационных условиях.
ИСО 14694: Категории BV/FV, специфичные для конкретных болельщиков → Оценки G.
ISO 8821: Влияние шпоночного паза (правило «половины шпонки»).
API 610 / API 617: Нефтяные насосы/компрессоры в соответствии с ISO 1940.

Официальный стандарт: ISO 1940-1 в магазине ISO Store →

← Назад к указателю глоссария

Часто задаваемые вопросы — ISO 1940-1

Система контроля качества балансировки класса G для жестких роторов

▸ В чём разница между ISO 1940-1 и ISO 21940-11?

Стандарт ISO 21940-11:2016 заменяет стандарт ISO 1940-1:2003. Система классов G, значения допусков и таблицы применения идентичный. Стандарт ISO 21940-11 содержит незначительные редакционные уточнения, но не предусматривает технических изменений. Оба обозначения используются как взаимозаменяемые.

▸ Как рассчитать допустимый остаточный дисбаланс?

У_за = (9 549 × G × M) / n — G = ускорение (мм/с²), M = масса (кг), n = максимальная частота вращения. Пример: 50 кг при 3 000 об/мин, G = 6,3 → 9 549 × 6,3 × 50 / 3 000 = 1 003 г·м. Разделить по плоскостям, чтобы получить значение для каждой плоскости.

▸ Что такое жесткий ротор?

Ротор, упругие деформации которого под действием центробежных сил в пределах рабочего диапазона скоростей пренебрежимо малы. Сбалансированный на низких оборотах → остается сбалансированным на рабочих оборотах. Роторы выше первой частоты изгиба критическая скорость являются гибкими и соответствуют стандарту ISO 21940-12.

▸ Какой класс G подходит для насосов, вентиляторов или двигателей?

G 6.3 — большинство вентиляторов, насосов, двигателей общего назначения. G 2.5 — турбины, турбокомпрессоры, насосы для перекачки жидкостей, подверженных высокому давлению (API 610). Г 1.0 — шлифовальные шпиндели. G 16 — сельскохозяйственная техника/дробилки. Для поклонников: ИСО 14694 Категории BV соотносятся с оценками G.

▸ Как распределить допуски между плоскостями?

Симметричная: 50/50. Асимметричная: пропорционально реакциям опор — U_слева = U_за×(b/L). Вылет: расчет на основе момента с более жестким допуском на плоскость вылета. Балансет-1А автоматически распределяет ресурсы.

▸ Какие существуют три типа дисбаланса?

Статический — смещенное, но параллельное, одноплоскостное закрепление. Пара — наклонение относительно центра масс, фиксация в двух плоскостях. Динамический — общий (статический + динамический), двухплоскостное закрепление. Большинство реальных роторов: динамический дисбаланс.

▸ Почему оценки по шкале G выражены в логарифмической шкале?

Коэффициент 2,5 между классами охватывает весь диапазон — от гироскопов (G 0,4) до судовых дизельных двигателей (G 4000). Логарифмическая шкала является целесообразной, поскольку воспринимаемая интенсивность вибрации и срок службы подшипников зависят от логарифмических зависимостей. Каждая ступень соответствует примерно одинаковому относительному изменению качества.

▸ Можно ли проверить соответствие с помощью портативного балансировочного станка?

Да. Балансет-1А: встроенный калькулятор по стандарту ISO 1940, автоматическое распределение плоскостей, сравнение остаточной и предельной погрешности в режиме реального времени, формальный отчет о балансировке. Точность ±5 % достаточна для классов G 16–G 2,5. Для класса G 1,0 требуется тщательная подготовка.

Весы, соответствующие стандарту ISO 1940-1 — в полевых условиях

Портативные балансировочные станки Vibromera оснащены встроенными калькуляторами допусков по стандарту ISO 1940, функцией автоматического распределения плоскостей и возможностью формирования официальных отчетов о балансировке с указанием достигнутого класса G.

Просмотреть балансировочное оборудование →

Применяйте на практике

Связанные инженерные калькуляторы

Просмотреть все 305 бесплатных инженерных калькуляторов →

Нужно измерить его по-настоящему?

Balanset-1A - портативный балансировочный станок и анализатор вибрации

Двухканальная балансировка в полевых условиях и вибродиагностика - используется инженерами в 50 с лишним странах. Измерение, балансировка и проверка на месте, без демонтажа.

1975 евро - в наличии Подробнее →