ISO 1940-1 - Požiadavky na kvalitu rovnováhy pre tuhé rotory
Základná medzinárodná norma definujúca systém kvality váh triedy G - od G 0,4 (gyroskopy) po G 4000 (lodné diesely). Teraz je začlenená do normy ISO 21940-11 s identickými hodnotami a metodikou triedy G.
Vibromera zabudovala do Balanset-1A kompletnú tabuľku tried od G 0,4 po G 4000, takže prístroj hneď po behu so skúšobným závažím uvádza dosiahnutú kvalitu vyváženia podľa ISO 1940-1.
Prípustná zvyšková nevyváženosť
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - zadajte údaje o rotore, získajte Uza
Výsledky - ISO 1940-1
Prípustná zostatková nevyváženosť
na výpočet tolerancie
Triedy kvality vyváženia G
Logaritmická stupnica s faktorom 2,5 medzi susednými stupňami - od veľmi presného G 0,4 po námorný G 4000
📋 Kompletná tabuľka triedy G - ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| G-trieda | e-ω (mm/s) | Typické typy rotorov | Poznámky |
|---|---|---|---|
| G 0,4 | 0.4 | Gyroskopy, presné vretená, optické diskové jednotky | Blízka hranica konvenčného vyvažovania |
| G 1.0 | 1.0 | Brúsenie vretenových pohonov, magnetofónov, malých presných armatúr | Vyžaduje mimoriadne čisté podmienky |
| G 2,5 | 2.5 | Plynové & parné turbíny, turbogenerátory, turbokompresory, vysokorýchlostné motory | Zabraňuje predčasnému poškodeniu ložiska |
| G 6.3 | 6.3 | Ventilátory, čerpadlá, zotrvačníky, elektromotory, obrábacie stroje, papierové kotúče | Najbežnejšie - predvolená trieda |
| G 16 | 16 | Kardanové hriadele (špeciálne), poľnohospodárske stroje, drviče, banské ventilátory | Ťažké zaťaženie, náročné podmienky |
| G 40 | 40 | Kolesá a disky automobilov, kardanové hriadele (štandard), pomalé ventilátory | Prevláda variácia pneumatík |
| G 100 | 100 | Kompletné motory osobných a nákladných automobilov a lokomotív | IC motory ako zostavy |
| G 250 | 250 | Kľukové hriadele vysokorýchlostných dieselových motorov | Na úrovni komponentov |
| G 630 | 630 | Kľukové hriadele veľkých štvortaktných motorov, lodné dieselové motory na pružnom uložení | Veľké nízkootáčkové vratné |
| G 1600 | 1600 | Kľukové hriadele veľkých dvojtaktných motorov | Veľmi pomalé, masívne základy |
| G 4000 | 4000 | Kľukové hriadele nízkootáčkových lodných dieselov na pevných základoch | Najvoľnejšie požiadavky |
📊 Predbežne vypočítané tolerancie pre bežné priemyselné rotory
| Typ rotora | Hmotnosť (kg) | RPM | G | Uza (g-mm) | Na rovinu | eza (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Malý motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilátor HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Obežné koleso čerpadla | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbokompresor | 120 | 8 000 | G 2,5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Rolka papiera | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilátor elektrárne | 350 | 990 | G 2,5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Brúsne vreteno | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Koleso auta | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Metódy prideľovania tolerancie - ISO 1940-1 kapitola 7
| Typ rotora | Pridelenie | Vzorec | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Symetrické | Rovnomerné rozdelenie | UL=UR=Uza/2 | Najjednoduchší prípad. Motory, niektoré ventilátory. |
| Asymetrické medziľahlé ložiská | Proporcionálne | UL=Uza-(b/L) | Najbežnejšia metóda. |
| Previsnuté (konzolové) | Na základe momentu | Statické rovnice | Prísnejšie tolerancie na previsnutej rovine. |
| Úzke (roviny blízko) | Oddelený statický + pár | Podľa normy ISO 21940-12 | Rôzne účinky vibrácií. |
Čo je norma ISO 1940-1?
Rýchla odpoveď
ISO 1940-1 (Mechanické vibrácie - požiadavky na kvalitu rovnováhy rotorov v konštantnom (tuhom) stave) definuje Systém kvality vyváženia triedy G pre tuhé rotory. Vzorec Uza = (9 549 × G × M) / n vypočíta prípustný zvyšok nevyváženosť. Nahradené ISO 21940-11:2016 s rovnakými hodnotami. Predvolená trieda pre priemyselné stroje: G 6.3.
ISO 1940-1 je základným dokumentom pre vyvažovanie rotorov na celom svete. Jej systém triedy G je de facto jazykom vyvažovania: "vyváženie podľa G 6.3" chápe každý odborník na celom svete. Norma sa vzťahuje na tuhé rotory od malých presných vretien až po masívne kľukové hriadele a poskytuje univerzálny rámec na špecifikáciu, výpočet a overovanie kvality vyváženia.
Norma sa vzťahuje len na tuhý rotor - teda taký, ktorého pružné deformácie pod vplyvom odstredivých síl sú v celom rozsahu prevádzkových otáčok zanedbateľné. Na pružné rotory (pracujúce nad prvou kritickou rýchlosťou ohybu) sa vzťahuje norma ISO 21940-12.
Koncepcia tuhého rotora
Rotor sa klasifikuje ako tuhý, ak sa jeho rozloženie hmotnosti výrazne nemení pri zmene otáčok od nuly po maximálne prevádzkové otáčky. Kľúčový dôsledok: rotor vyvážený pri nízkych otáčkach na vyvažovacom stroji zostáva vyvážený pri svojich prevádzkových otáčkach. To umožňuje vyvažovanie pri 300-600 otáčkach za minútu na dielenskom stroji pri dodržaní tolerancií pri 3 000+ otáčkach za minútu v prevádzke.
Ak rotor pracuje v nadkritickej oblasti (nad bodom, kde je prekročená prvá ohybová kritická rýchlosť) alebo keď nastáva rezonancia, výchylky menia efektívne rozloženie hmotnosti a vyvažovanie pri nízkych rýchlostiach môže byť pri vysokých rýchlostiach neúčinné. Takéto rotory sa klasifikujú ako pružné.
Na čo sa norma ISO 1940-1 NEvzťahuje
Rotory s meniacou sa geometriou (kĺbové hriadele, lopatky vrtuľníka). Rezonancia v systémoch rotor-nosný základ. Aerodynamické a hydrodynamické sily, ktoré nesúvisia s rozložením hmotnosti. Konkrétne pre ventilátory pozri ISO 14694 (kategórie BV špecifické pre ventilátory a vibračné limity).
Typy nevyváženosti
Nerovnováha = os zotrvačnosti rotora ≠ os otáčania. Vo vektorovom tvare: U = m × r (g-mm). ISO 1940-1 klasifikuje tri typy:
- Statická nerovnováha: Os zotrvačnosti rovnobežná s osou otáčania, ale posunutá. Ekvivalent jednej nevyváženej hmotnosti. Spôsob opravy: jedna rovina. Typické: remenice, úzke prevody, obežné kolesá ventilátorov (L/D < 0,5).
- Párová nerovnováha: Os zotrvačnosti prechádza stredom hmotnosti, ale je naklonená. Čistá sila je nulová, ale dvojica (pár) otriasa rotorom. Vyžaduje sa dve roviny.
- Dynamická nevyváženosť: Všeobecný prípad - statický + kombinovaný pár. Os zotrvačnosti nie je ani rovnobežná, ani pretínajúca os otáčania. Vyžaduje sa dve roviny. Väčšina skutočných rotorov má dynamickú nevyváženosť.
Špecifická nevyváženosť (excentricita)
Trieda G je definovaná ako súčin e × ω (mm/s) - lineárna rýchlosť obehu stredu hmotnosti rotora okolo osi otáčania. Toto jediné číslo charakterizuje kvalitu vyváženia nezávisle od veľkosti a rýchlosti rotora.
Systém G-Grade - fyzikálny základ
Hmotnostná podobnosť
Pre geometricky podobné rotory: Uza ∝ M → špecifická nerovnováha eza by mala byť konštantná. Jedna norma platí pre všetky veľkosti.
Podobnosť rýchlosti
Odstredivá sila F = M-e-ω². Na udržanie prijateľného zaťaženia ložiska pri rôznych rýchlostiach je eza sa musí so zvyšujúcim sa ω znižovať:
Výpočet prípustnej zvyškovej nevyváženosti
Vypracovaný príklad: Rotor ventilátora, G 6.3
Vzhľadom na to, že: Obežné koleso odstredivého ventilátora, M = 200 kg, n = 1 500 ot/min, G 6,3.
Celkom: Uza = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Výstrednosť: eza = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Na rovinu (symetrické, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
Pri R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g na rovinu
Vždy používajte maximálnu rýchlosť služby
Otáčky vo vzorci musia byť najvyššie otáčky v prevádzke - nie otáčky vyvažovacieho stroja. Mnohé rotory sú vyvážené pri 300-600 otáčkach za minútu, ale tolerancia musí používať skutočné prevádzkové otáčky (napr. 1 480 otáčok za minútu). Použitie otáčok vyvažovačky vedie k nebezpečne nízkym toleranciám.
Rozdelenie do korekčných rovín
Uza sa vzťahuje na stred hmotnosti rotora. V praxi sa vyvažuje v dvoch rovinách (v blízkosti ložísk). Pravidlá kapitoly 7:
Symetrické rotory
CoM v stredovom bode → rovná sa: UL = UR = Uza / 2.
Asymetrické medziľahlé nosiče
Previsnuté rotory
Previsnutá hmotnosť vytvára ohybový moment zaťažujúci obe ložiská. Potrebný je prepočet na základe momentu → zvyčajne oveľa prísnejšia tolerancia na previsnutej rovine. Bežné pre čerpadlá, jednostupňové kompresory, konzolové obežné kolesá ventilátorov.
Chyby a overovanie
Zdroje chýb
- Systematické: Kalibračný posun stroja, excentrické tŕne, vplyv drážky (ISO 8821), tepelné skreslenie.
- Náhodné: Hluk snímača, vôľa podpery, odchýlka uloženia rotora.
Celková chyba nesmie prekročiť 10-15% tolerancie. Ak je väčšia, primerane sprísnite pracovnú toleranciu.
Účinky montáže
Vyváženie komponentov ≠ vyváženie zostavy. Excentricita spojky, radiálne hádzanie, voľné uloženie môžu negovať prácu s komponentom. Vyváženie zostaveného rotora.
Metódy overovania
- Indexový test: Otočte rotor o 180° na tŕni, premerajte. Zmena = chyba prípravku.
- Skúšobný hmotnostný test: Pridajte známu hmotnosť, overte, či nameraná zmena vektora zodpovedá očakávaniu.
- Kontrola v teréne: Meranie vibrácií na ložiskách na ISO 10816.
Balanset-1A: zabudovaný súlad s normou ISO 1940-1
Balanset-1A automatizuje ISO 1940-1: zadajte hmotnosť, rýchlosť, stupeň G → okamžité Uza s automatickým prideľovaním rovín. Po vybalansovaní porovnáva zostatok oproti limitu. Funkcia F6 Reports generuje formálny protokol dokumentujúci dosiahnutý stupeň G. Presnosť ±5% rýchlosti, ±1° fázy — dostatočná pre G 16 až G 2,5. Balanset-4 rozširuje sa na štyri kanály pre zložité rotory s viacerými ložiskami.
Pracovné príklady
Prípad 1: Elektrický motor - G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 otáčok za minútu, 35 kg, symetrický medzi ložiskami.
Tolerancia: Uza = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/rovinu.
Pri R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/rovinu. Vyvážený obchod: 180 g-mm zostatok. ✅
Prípad 2: Čerpadlo - previsnuté obežné koleso, G 6.3
Rotor: Hriadeľ + obežné koleso 18 kg, 2 950 ot/min. Obežné koleso 6 kg s presahom 120 mm. Rozpätie ložísk 250 mm.
Celkom: Uza = 367 g-mm. Rozdelenie momentu: vpredu ≈ 202, vzadu ≈ 165 g-mm.
Vyváženie na mieste s Balanset-1A jednoplošný: 8,5 g pri 230°. Konečná: 95 g-mm. ✅
Prípad 3: Turbokompresor - G 2.5
Rotor: 3-stupňový, 65 kg, 12 000 ot/min. Mierne asymetrický.
Tolerancia: Uza = 129 g-mm → 65/rovinu → pri R = 95 mm: 0,68 g/rovinu.
Presnosť pod 1 gram → iba vysokorýchlostný stroj v dielni. Indexový test: chyba tŕňa < 5 g-mm. Konečná hodnota: 28 g-mm/rovinu. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Hodnoty triedy G, vzorce, aplikačné tabuľky - identické. Žiadne technické zmeny.
- Séria ISO 21940: Časť 11 (kvalita), Časť 12 (flexibilita), Časť 14 (postupy), Časť 21 (popisy), Časť 31 (citlivosť), Časť 32 (kľúče).
- Obe označenia sa v praxi používajú zameniteľne.
- ISO 14694 Kategórie BV priamo odkazujú na triedy G.
Súvisiace normy
- ISO 21940-11: Tento štandard - systém triedy G.
- ISO 21940-12: Pružné vyvažovanie rotora.
- ISO 10816 / ISO 20816: Hodnotenie vibrácií - prevádzkový výsledok kvality vyváženia.
- ISO 14694: Kategórie BV špecifické pre ventilátory, stupne vyváženia a vibračné limity.
- ISO 8821: Vplyv na kľúčovú dráhu (konvencia polovičného kľúča).
- API 610 / API 617: Ropné čerpadlá/kompresory s odkazom na ISO 1940.
Oficiálny štandard: ISO 1940-1 na ISO Store →
Na tejto stránke
Kalkulačka tolerancie Tabuľka triedy G Čo je norma ISO 1940-1? Koncepcia tuhého rotora Typy nevyváženosti Statické / párové / dynamické Špecifická nevyváženosť Systém G-Grade Zákony podobnosti Vzorec tolerancie Prideľovanie rovín Symetrické / asymetrické Previsnuté rotory Chyby a overovanie Prípadové štúdie (3) ISO 21940-11 Prechod Často kladené otázky (8 otázok)Vyvažovacie zariadenie
Prenosné vyvažovanie v teréne so zabudovanou kalkulačkou tolerancie ISO 1940 a overením triedy G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Často kladené otázky - ISO 1940-1
Systém kvality vyváženia triedy G pre tuhé rotory
▸ Aký je rozdiel medzi normami ISO 1940-1 a ISO 21940-11?
▸ Ako vypočítam prípustnú zvyškovú nevyváženosť?
▸ Čo je to pevný rotor?
▸ Aká trieda G pre čerpadlá, ventilátory alebo motory?
▸ Ako prideliť toleranciu medzi rovinami?
▸ Aké sú tri typy nerovnováhy?
▸ Prečo sú stupne G na logaritmickej stupnici?
▸ Môžem overiť súlad s prenosným balancerom?
Bilancia podľa ISO 1940-1 - V teréne
Prenosné vyvažovačky Vibromera obsahujú zabudované kalkulačky tolerancie ISO 1940, automatické prideľovanie rovín a formálne správy o vyvážení dokumentujúce dosiahnutú triedu G.
Prehľadávať vyvažovacie zariadenia →
