ISO 1940-2 Ordförråd för balansering
Den internationella "ordboken" för rotorbalansering — standardiserade definitioner för obalanstyper, rotorklassificeringar, korrigeringsmetoder, maskintyper och kvalitetsterminologi. Nu införlivad i ISO 21940-2.
Viktiga balanseringsbegrepp i korthet
De viktigaste definitionerna från ISO 1940-2 — termerna som alla balanseringsexperter måste känna till
Komplett terminologireferens
Alla viktiga termer från ISO 1940-2 / ISO 21940-2, organiserade efter kategori
| Kalla | Definition | Betydelse |
|---|---|---|
| Rotor Rotor | En kropp som kan rotera kring en definierad axel. I samband med balansering inkluderar detta alla roterande komponenter: axlar, pumphjul, ankare, trummor, spindlar. | Det grundläggande objektet för balansering. Alla andra termer beskriver egenskaper hos, eller åtgärder på, rotorn. |
| Rotor Stel rotor | En rotor vars obalans kan korrigeras i två godtyckliga plan, och efter korrigering ändras den kvarvarande obalansen inte signifikant vid någon hastighet upp till maximal drifthastighet. | Bestämmer att ISO 1940-1 (G-klasssystem) gäller. Balansering vid låg hastighet på en verkstadsmaskin är giltigt. De allra flesta industriella rotorer är styva. |
| Rotor Flexibel rotor | En rotor som deformeras elastiskt vid sitt driftvarvtal så att dess obalanstillstånd ändras. Måste korrigeras vid eller nära driftvarvtalet i mer än två plan. | Kräver ISO 21940-12. Höghastighetsturbiner, stora generatorer, flerstegskompressorer. Specialiserad höghastighetsbalanseringsutrustning behövs. |
| Rotor Axelaxel | Den raka linjen som förbinder lagertapparnas centrum. Den geometriska rotationsaxeln. | Referensaxeln för alla obalansmätningar. Lagertapparnas kast påverkar mätnoggrannheten. |
| Rotor Tröghetens huvudaxel | Den axel kring vilken rotorn skulle rotera fritt utan att producera centrifugalkraft eller moment. Sammanfaller med axelns axel för en perfekt balanserad rotor. | Avvikelsen mellan huvudaxeln och axelns centrumlinje är obalans. All korrigering syftar till att justera dessa två axlar. |
| Rotor Masscentrum (tyngdpunkt) | Den punkt där hela rotormassan kan anses vara koncentrerad. För en balanserad rotor ligger den exakt på axelns axel. | Statisk obalans = CoM förskjuten från axelaxeln. Specifik obalans (e) = förskjutningsavstånd. |
| Rotor Servicehastighet | Den maximala rotationshastigheten med vilken rotorn arbetar i sin avsedda tillämpning. | Kritisk för toleransberäkning: Uper = (9 549 × G × M) / n. Använd alltid servicehastighet, inte balanseringshastighet. |
| Rotor Kritisk hastighet | En rotationshastighet vid vilken ett rotorlagersystem upplever resonans, vilket resulterar i kraftigt förstärkt vibration. | Bestämmer klassificeringen stel/flexibel. En stel rotor arbetar långt under den första kritiska böjningshastigheten. |
| Kalla | Definition | Formel / Enheter |
|---|---|---|
| Obalans Obalans | Tillstånd där huvudtröghetsaxeln inte sammanfaller med rotationsaxeln. Orsakar centrifugalkraft proportionell mot massa, excentricitet och hastighet i kvadrat. | U = m × r (g·mm eller kg·m) |
| Obalans Statisk obalans | Huvudaxel parallell med rotationsaxeln men förskjuten. Motsvarande en enda massa vid en enda radie. Detekterbar utan rotation (knivseggar). Lagervibrationer i fas. | Korrigerad i 1 plan |
| Obalans Parobalans | Huvudaxeln skär rotationsaxeln i massans centrum men är lutad. Två lika, motsatta tunga punkter i olika plan skapar ett gungande moment. Endast detekterbart vid rotation. | Korrigerad i 2 flygplan |
| Obalans Dynamisk obalans | Det allmänna fallet: huvudaxeln är varken parallell med rotationsaxeln eller skär den. Kombination av statisk obalans och parobalans. Det vanligaste verkliga tillståndet. | Korrigerad i 2 flygplan |
| Obalans Specifik obalans | Förhållandet mellan obalans och rotormassa. Representerar excentriciteten – förskjutningen av masscentrum från axeln. Möjliggör kvalitetsjämförelse mellan olika rotorstorlekar. | e = U / M (µm eller g·mm/kg) |
| Obalans Återstående obalans | Den obalans som kvarstår i en rotor efter balanseringsprocessen. Får inte överstiga det tillåtna värdet (Uper) för den angivna G-klass. | Ures ≤ Uper |
| Obalans Initial obalans | Obalansen hos en rotor som mottagen, före någon balanseringskorrigering. Mätt vid första körningen. | Baslinje för balanseringsförfarandet |
| Obalans Obalansvektor | Storleken och vinkelpositionen för obalans i ett givet plan. Representerad som en polär vektor med amplitud (g·mm) och fasvinkel (°). | U∠θ (g·mm vid ° från referens) |
| Kalla | Definition | Praktiska anteckningar |
|---|---|---|
| Behandla Balansering | Processen att kontrollera och justera massfördelningen hos en rotor så att kvarvarande obalans ligger inom en specificerad tolerans. | Iterativ: mäta → beräkna → korrigera → verifiera. |
| Behandla Korrigeringsplan | Ett plan vinkelrätt mot rotoraxeln där massa läggs till eller tas bort. Den fysiskt åtkomliga platsen för viktplacering. | Kan skilja sig från toleransplanen (lagerplanen) — geometrisk omvandling krävs. |
| Behandla Toleransplan | Det plan där tillåten obalans anges – vanligtvis lagerplanet. Obalans här påverkar direkt lagerbelastningar. | Uper är specificerad för toleransplan; måste konverteras till korrektionsplan. |
| Behandla Korrigeringsmassa | Den fysiska massan (vikten) som läggs till eller tas bort från rotorn vid en specifik radie och vinkel inom korrigeringsplanet. | Tillagt: clip-on, bolt-on, svetsning, epoxi. Borttaget: borrning, fräsning, slipning. |
| Behandla Provvikt | En känd massa som tillfälligt är fäst vid rotorn med en känd radie och vinkel under balanseringsproceduren. Används för att bestämma rotorns respons (influenskoefficient). | Balanset-1A provviktsmetod: körning → bifoga prov → körning → programvara beräknar korrigering. |
| Behandla Influenskoefficient | Förändringen i vibrationsrespons (amplitud och fas) vid en mätpunkt orsakad av en enhetsobalans på en specifik plats. Karaktäriserar rotorlagersystemets känslighet. | Beräknat från provviktskörningar. Tvåplansbalansering kräver en 2×2-influensmatris. |
| Behandla Balansering i ett plan | Procedur för korrigering av statisk obalans i ett korrigeringsplan. Lämplig för korta (skivliknande) rotorer med L/D < 0,5. | Balanset-la F2-läge. En sensor, ett plan. |
| Behandla Tvåplansbalansering | Procedur som korrigerar både statisk och parobalans i två korrigeringsplan. Krävs för förlängda rotorer eller när parobalansen är betydande. | Balanset-la F3-läge. Två sensorer, två plan. |
| Behandla Trimbalansering | En slutlig, finbalanseringsjustering utförd på en monterad rotor för att kompensera för obalans som uppstått vid monteringen (kopplingskast, passningstoleranser). | Utförs ofta i fält på den installerade maskinen. |
| Behandla Viktdelning | Fördelning av en beräknad korrigeringsmassa mellan två intilliggande åtkomliga platser (t.ex. två bulthål eller bladpositioner) när den exakta vinkelpositionen inte är åtkomlig. | Balanset-1A tillhandahåller automatisk viktfördelningsberäkning. |
| Kalla | Definition | Jämförelse |
|---|---|---|
| Maskin Balanseringsmaskin | En anordning som mäter obalans i en rotor (magnitud och vinkelläge) så att massfördelningen kan korrigeras. | Verkstadsbaserad (stationär) eller fältbaserad (bärbar som Balanset-la). |
| Maskin Mjuklagermaskin | Fjädringen är mycket flexibel. Rotorn går över fjädringens naturliga frekvens. Mäter fysisk förskjutning. Måste kalibreras för varje rotorgeometri. | Mindre vanligt idag. Lägre kostnad, men operatören måste omkalibrera per rotor. Förskjutningsavkänning. |
| Maskin Maskin med hårda lager | Fjädringen är mycket styv. Rotorn går under fjädringens naturliga frekvens. Sensorer mäter centrifugalkraften direkt. Permanent kalibrerad — accepterar ett brett utbud av rotorer utan rotorspecifik inställning. | Dominant typ i modern industri. Mer mångsidig, snabbare uppställning. Kraftavkänning. |
| Maskin Fältbalanserare | Bärbart instrument som används för att balansera rotorer på plats (installerade i maskinen) utan demontering. Använder vibrationssensorer och en varvräknare. Provviktsmetod. | Balanset-la (2-kanalig) och Balanset-4 (4-kanalig). Inbyggd ISO 1940-toleranskalkylator. |
| Maskin Dorn (Arbor) | En axel eller adapter på vilken en rotor är monterad för balansering på en maskin. Måste vara exakt koncentrisk och ha försumbart kast. | Dornens excentricitet är en viktig källa till systematiska balanseringsfel. Verifierad med indextest. |
| Kalla | Definition | Formel / Standard |
|---|---|---|
| Kvalitet Balanskvalitetsklass (G) | En klassificering som anger den maximalt tillåtna hastigheten för rotorns masscentrum. G = eper × ω. Betygen bildar en logaritmisk skala med faktor 2,5. | G 0,4 … G 4000 Definierad i ISO 1940-1 |
| Kvalitet Tillåten kvarvarande obalans (Uper) | Maximal kvarvarande obalans som tillåts för den specificerade G-kvaliteten, rotormassan och drifthastigheten. Acceptanskriteriet. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| Kvalitet Balanstolerans | Det intervall inom vilket den kvarvarande obalansen måste ligga för att uppfylla det angivna kvalitetskravet. Lika med Uper. | Specificerad per plan efter allokering |
| Kvalitet Obalansreduktionsförhållande (URR) | Förhållandet mellan initial obalans och kvarvarande obalans efter en korrigeringscykel. Indikerar balanseringsmaskinens/procedurens effektivitet. | URR = Uförsta / Uresterande Typiskt: 5–50× |
| Mått Fasvinkel | Vinkelpositionen för obalansvektorn i förhållande till ett referensmärke på rotorn (mätt med varvräknare). Kombinerat med amplituden definieras den fullständiga obalansvektorn. | ° (grader, 0–360) |
| Mått Vibrationshastighet (RMS) | Rotmedelkvadratvärdet av vibrationshastigheten vid ett lagerhus. Standardmätparametern för bedömning av maskinkondition per ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| Mått Indextest | Verifieringsprocedur: rotera rotorn en definierad vinkel (t.ex. 180°) i förhållande till maskinstöden och mät om. Upptäcker dorn- och fixturfel. | Krävs för formell verifiering enligt ISO 1940-1 kapitel 10 |
| Mått Minsta uppnåeliga kvarvarande obalans (Umars) | Den lägsta möjliga kvarvarande obalansen som kan uppnås på en given balanseringsmaskin för en specifik rotor. Bestäms av maskinens känslighet, bullergolv och lagerförhållanden. | Umars måste vara ≤ Uper för att maskinen ska vara lämplig för den erforderliga G-kvaliteten. |
Vad är ISO 1940-2?
ISO 1940-2 (Mekanisk vibration — Krav på balanskvalitet — Ordförråd) är den internationella standarden som definierar terminologin som används vid rotorbalansering. Den ger exakta, fysikbaserade definitioner för alla nyckeltermer – från obalans typer (statiska, par, dynamiska) till rotorklassificeringar (stela, flexibla), korrigeringsmetoder, maskintyper, och kvalitetsgrader. Det är den viktiga "ordboken" som stöder ISO 1940-1 och alla andra balanseringsstandarder. Ersätts av ISO 21940-2 med identisk terminologi.
När en ingenjör i Tyskland specificerar "dynamisk obalanskorrigering till G 6.3 i två plan" måste en tekniker i Japan förstå exakt vad som krävs – samma rotortillstånd, samma balanseringsprocedur och samma acceptanskriterier. ISO 1940-2 möjliggör detta genom att tillhandahålla en enda, internationellt överenskommen vokabulär för hela området.
Standarden är inte en procedur eller en toleransspecifikation – den är en terminologistandard. Dess roll är att eliminera tvetydigheter så att andra standarder (ISO 1940-1 för toleranser, ISO 14694 för fans, ISO 10816 för vibrationsutvärdering) kan använda precist och entydigt språk.
Detaljerad termanalys
Skillnaden mellan stel och flexibel
Detta är den enskilt viktigaste klassificeringen inom balansering. Skillnaden avgör allt: vilken standard som gäller, vilken utrustning som behövs, hur många plan som krävs och med vilken hastighet balanseringen måste utföras.
En rotor vars obalans kan korrigeras i två godtyckliga plan och vars kvarvarande obalans efter korrigering inte förändras signifikant vid något varvtal upp till maximalt driftvarvtal. Praktiskt prov: om det första böjningsläget kritisk hastighet är långt över den maximala driftshastigheten (vanligtvis > 1,5× eller mer), är rotorn stel.
En rotor som deformeras elastiskt vid sitt driftvarvtal så att dess obalanstillstånd ändras. Måste vara balanserad vid eller nära driftvarvtalet i mer än två plan. Gäller för: stora turbogeneratorer, flerstegs höghastighetskompressorer, långa pappersmaskinrullar med hög hastighet. Omfattas av ISO 21940-12.
Den stora majoriteten av industriella rotorer – elmotorer, fläktar, pumpar, svänghjul, axlar – är styva rotorer. ISO 1940-1 G-klasssystemet gäller direkt för styva rotorer.
De tre typerna av obalans
ISO 1940-2 definierar tre grundläggande typer baserade på det geometriska förhållandet mellan huvudtröghetsaxeln och rotationsaxeln. Att förstå dessa är avgörande för att välja rätt balanseringsprocedur:
- Statisk obalans producerar en tvinga — båda lagren vibrerar i fas vid 1× varv/min. Rotorn kan detekteras som obalanserad utan rotation (gravitationen avslöjar det på knivseggar). Ett korrigeringsplan räcker. Typiskt för smala skivliknande rotorer (L/D < 0,5): smala remskivor, fläkthjul, tunna svänghjul.
- Parobalans producerar en ögonblick — lager vibrerar 180° ur fas vid 1× varv/min. Nettokraften är noll (masscentrum ligger på axeln), men två lika stora och motsatta tunga punkter i olika axiella positioner skapar ett gungpar. Endast detekterbart under rotation. Kräver två korrigeringsplan.
- Dynamisk obalans = statisk + par kombinerat. Det generella fallet för alla verkliga rotorer som inte är perfekt symmetriska. Både kraft och moment är närvarande. Lager vibrerar vid 1× utan varken förhållande i fas eller exakt 180° ur fas. Kräver tvåplansbalansering.
Specifik obalans och G-gradskopplingen
Specifik obalans (e = U/M) är det viktigaste måttet som möjliggör universell jämförelse av balanskvalitet. En 5 kg rotor med 50 g·mm obalans har e = 10 µm. En 500 kg rotor med 5 000 g·mm obalans har också e = 10 µm – identisk balanskvalitet trots 100× masskillnad.
Den G-klass utökar detta genom att införliva hastighet: G = e × ω, vilket ger ett enda tal (mm/s) som karaktäriserar balanskvaliteten oberoende av både massa och hastighet. Detta är grunden för ISO 1940-1 toleranssystem.
Korrigeringsplan kontra toleransplan
ISO 1940-2 gör en viktig åtskillnad som ofta missas i praktiken:
- Toleransplan = lagerplanen där vibrationer och dynamiska belastningar är mest kritiska. Tillåten obalans Uper är specificerad här.
- Korrigeringsplan = fysiskt åtkomliga platser där vikter kan placeras (fläktnav, motorändringar, axelansatser). Ofta i andra axiella positioner än lagren.
Konvertera Uper från toleransplan till korrektionsplan kräver kunskap om rotorgeometri. För asymmetriska eller överhängda rotorer kan denna omvandling avsevärt ändra toleranserna per plan. Balanset-la hanterar denna omvandling automatiskt när rotordimensioner anges.
Balanseringsmaskintyper
De två grundläggande maskintyperna återspeglar olika principer för fysikalisk mätning:
- Mjukbärande: Fjädringens naturliga frekvens långt under driftshastigheten → maskinmätningar förflyttning. Kräver kalibrering för varje ny rotor. Historiskt betydelsefull; minskande användning.
- Hårdbärande: Fjädringens naturliga frekvens långt över driftshastigheten → maskinmätningar tvinga. Permanent kalibrerad — accepterar olika rotorer utan individuell kalibrering. Den dominerande moderna typen.
Fältbalanseringsinstrument som Balanset-la använder en annan princip: de är inte en "maskin" i ISO-bemärkelsen utan använder rotorns egna lager och stöd som mätsystem, och använder provviktsmetoden (influenskoefficient) för att bestämma korrigering utan att kräva en dedikerad balanseringsmaskin.
Korsreferens: Var varje term används
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Använder alla tolerans- och kvalitetstermer — G-klass, Uper, balanstolerans, kvarvarande obalans. Den primära konsumenten av detta ordförråd.
ISO 14694: Använder rotortermer (stel), obalanstermer och utökar med fläktspecifika BV/FV-kategorier byggda på G-kvaliteter.
ISO 10816 / ISO 20816: Använder mättermer — vibrationshastighet, RMS, lagerhusets mätpunkter.
ISO 21940-12: Utökar flexibel rotordefinition med procedurer med flera hastigheter och flera plan.
API 610 / API 617: Petroleumstandarder hänvisar till ISO 1940 G-kvaliteter och obalansterminologi för pump- och kompressorspecifikationer.
ISO 1940-2 → ISO 21940-2: Övergång
ISO 21940-2 har formellt ersatt ISO 1940-2. Terminologin är identisk – alla definitioner fortsätter oförändrade. ISO 21940-numreringen återspeglar integrationen i den omfattande ISO 21940-serien som täcker alla aspekter av mekanisk vibration och balansering. Båda beteckningarna är accepterade i branschpraxis.
Officiell standard: ISO 1940-2 på ISO-butiken →
Vanliga frågor — ISO 1940-2
Balanseringsvokabulär och terminologi
Relaterade artiklar i ordlistan
Tala språket – med rätt verktyg
Vibromera-balanserare implementerar ISO-vokabulär direkt: G-klassval, obalansvektorer, korrektionsplan, jämförelse av residual kontra tillåten – allt i ett bärbart instrument.
Bläddra bland balanseringsutrustning →
