ISO 1940-1 — బ్యాలెన్స్ నాణ్యత అవసరాలు దృఢమైన రోటర్లకు
G-గ్రేడ్ బ్యాలెన్స్ నాణ్యత వ్యవస్థను నిర్వచించే మూలాధార అంతర్జాతీయ ప్రమాణం — G 0.4 (గైరోస్కోప్లు) నుండి G 4000 (మెరైన్ డీజెల్లు) వరకు. ఇప్పుడు సమాన G-గ్రేడ్ విలువలు మరియు పద్ధతితో ISO 21940-11 లో చేర్చబడింది.
అనుమతించదగిన అవశేష అన్బ్యాలెన్స్
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — రోటర్ డేటా నమోదు చేయండి, U పొందండిper
ఫలితాలు — ISO 1940-1
అనుమతించదగిన అవశేష అసమతుల్యత
టాలరెన్స్ లెక్కించడానికి
G-గ్రేడ్ బ్యాలెన్స్ నాణ్యత గ్రేడ్లు
పొరుగు గ్రేడ్ల మధ్య 2.5 కారకంతో లాగరిథమిక్ స్కేల్ — అత్యధిక-ఖచ్చితత్వం G 0.4 నుండి మెరైన్ G 4000 వరకు
| G-Grade | e·ω (mm/s) | సాధారణ రోటర్ రకాలు | Notes |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | గైరోస్కోప్లు, ప్రిసిషన్ స్పిండిల్లు, ఆప్టికల్ డిస్క్ డ్రైవ్లు | సాంప్రదాయ బ్యాలెన్సింగ్ పరిమితికి దగ్గరగా |
| G 1.0 | 1.0 | గ్రైండింగ్ స్పిండిల్ డ్రైవ్లు, టేప్ రికార్డర్లు, చిన్న ప్రిసిషన్ ఆర్మేచర్లు | అత్యంత నిర్మల పరిస్థితులు అవసరం |
| G 2.5 | 2.5 | గ్యాస్ & స్టీమ్ టర్బైన్లు, టర్బో-జనరేటర్లు, టర్బో-కంప్రెసర్లు, అధిక వేగ మోటార్లు | బేరింగ్లకు అకాల నష్టం నివారిస్తుంది |
| G 6.3 | 6.3 | ఫ్యాన్లు, పంపులు, ఫ్లైవీల్లు, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు, మెషిన్ టూల్స్, పేపర్ రోల్స్ | అత్యంత సాధారణం — డిఫాల్ట్ గ్రేడ్ |
| G 16 | 16 | కార్డాన్ షాఫ్ట్లు (ప్రత్యేకం), వ్యవసాయ యంత్రాలు, క్రషర్లు, మైన్ ఫ్యాన్లు | భారీ పని, కఠిన పరిస్థితులు |
| G 40 | 40 | కారు చక్రాలు మరియు రిమ్లు, కార్డన్ షాఫ్ట్లు (ప్రామాణిక), నెమ్మది వేగం కలిగిన ఫ్యాన్లు | టైర్ వేరియేషన్ ప్రధాన కారణం |
| G 100 | 100 | కార్లు, ట్రక్కులు, లోకోమోటివ్ల సంపూర్ణ ఇంజిన్లు | అసెంబ్లీలుగా IC ఇంజిన్లు |
| G 250 | 250 | అధిక-వేగం డీజిల్ ఇంజిన్ల క్రాంక్షాఫ్ట్లు | Component-level |
| G 630 | 630 | పెద్ద 4-స్ట్రోక్ ఇంజిన్ల క్రాంక్షాఫ్ట్లు, ఎలాస్టిక్ మౌంట్లపై మెరైన్ డీజిల్లు | పెద్ద తక్కువ-వేగ రెసిప్రొకేటింగ్ యంత్రాలు |
| G 1600 | 1600 | పెద్ద 2-స్ట్రోక్ ఇంజిన్ల క్రాంక్షాఫ్ట్లు | చాలా నెమ్మది, భారీ పునాదులు |
| G 4000 | 4000 | దృఢమైన పునాదులపై తక్కువ-వేగం మెరైన్ డీజిల్ల క్రాంక్షాఫ్ట్లు | అత్యంత సడలిన అవసరాలు |
| Rotor Type | Mass (kg) | RPM | G | Uper (g·mm) | Per Plane | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Small motor | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| HVAC fan | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Pump impeller | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbo-compressor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Paper roll | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| విద్యుత్ కేంద్రం ఫ్యాన్ | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| గ్రైండింగ్ స్పిండిల్ | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Car wheel | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
| Rotor Type | Allocation | Formula | Notes |
|---|---|---|---|
| Symmetric | Equal split | UL=UR=Uper/2 | అత్యంత సరళమైన కేసు. మోటార్లు, కొన్ని ఫ్యాన్లు. |
| బేరింగ్ల మధ్య అసమ్మిత రోటర్ | Proportional | UL=Uper·(b/L) | అత్యంత సాధారణ పద్ధతి. |
| ఓవర్హంగ్ (కాంటిలీవర్) | Moment-based | Statics eqns | ఓవర్హంగ్ ప్లేన్పై మరింత కఠినమైన టాలరెన్స్లు. |
| సంకుచిత (దిద్దుబాటు తలాలు దగ్గరగా) | స్టాటిక్ + కప్లింగ్ అసమతుల్యత వేర్వేరుగా | ISO 21940-12 ప్రకారం | వేర్వేరు కంపన ప్రభావాలు. |
ISO 1940-1 అంటే ఏమిటి?
ISO 1940-1 (మెకానికల్ వైబ్రేషన్ — స్థిర (దృఢ) స్థితిలో రోటర్ల బ్యాలెన్స్ నాణ్యత అవసరాలు) నిర్వచిస్తుంది G-గ్రేడ్ బ్యాలెన్స్ నాణ్యత వ్యవస్థ దృఢ రోటర్ల కోసం. సూత్రం Uper = (9 549 × G × M) / n అనుమతిగల అవశేష అసమతుల్యతను లెక్కిస్తుంది unbalance. దీని స్థానంలో వచ్చింది ISO 21940-11:2016 సమాన విలువలతో. పారిశ్రామిక యంత్రాలకు డిఫాల్ట్ గ్రేడ్: G 6.3.
ISO 1940-1 అనేది ప్రపంచవ్యాప్తంగా రోటర్ బ్యాలెన్సింగ్కు పునాది పత్రం. దీని G-గ్రేడ్ వ్యవస్థ బ్యాలెన్సింగ్ రంగంలో ప్రామాణిక భాషగా నిలిచింది: "G 6.3కి బ్యాలెన్స్ చేయండి" అనే నిర్దేశం ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రతి నిపుణుడికీ అర్థమవుతుంది. ఈ ప్రమాణం చిన్న ఖచ్చితత్వ స్పిండిళ్ల నుండి భారీ క్రాంక్షాఫ్ట్ల వరకు దృఢ రోటర్లను కవర్ చేస్తుంది, బ్యాలెన్స్ నాణ్యతను నిర్దేశించడానికి, లెక్కించడానికి మరియు ధృవీకరించడానికి సార్వత్రిక ఫ్రేమ్వర్క్ను అందిస్తుంది.
ఈ ప్రమాణం కేవలం rigid రోటర్లకు వర్తిస్తుంది — పని వేగం పరిధిలో అభికేంద్ర బలాల వల్ల ఎలాస్టిక్ వైకల్యాలు నిరాకరణీయంగా ఉండేవి. వంగే రోటర్లు (మొదటి వంగే క్రిటికల్ స్పీడ్ కంటే ఎక్కువ వేగంతో పనిచేసేవి) ISO 21940-12 ద్వారా కవర్ చేయబడతాయి.
రిజిడ్ రోటర్ భావన
వేగం సున్నా నుండి గరిష్ట పని వేగం వరకు మారినప్పుడు రోటర్ యొక్క ద్రవ్యరాశి పంపిణీ గణనీయంగా మారకపోతే అది దృఢ రోటర్గా వర్గీకరించబడుతుంది. దీని కీలక ఫలితం: తక్కువ వేగంతో బ్యాలెన్సింగ్ మిషన్పై బ్యాలెన్స్ చేయబడిన రోటర్ పని వేగంతో కూడా బ్యాలెన్స్గా ఉంటుంది. ఇది వర్క్షాప్ మిషన్పై 300–600 RPM వద్ద బ్యాలెన్సింగ్ చేసినప్పటికీ, సర్వీస్లో 3 000+ RPM వద్ద టాలరెన్స్లను తీర్చడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
ఒక రోటర్ సూపర్క్రిటికల్ ప్రాంతంలో (మొదటి వంగే critical speed) or near resonance, వంగడాలు సమర్థ ద్రవ్యరాశి పంపిణీని మారుస్తాయి, మరియు తక్కువ-వేగం బ్యాలెన్సింగ్ అధిక వేగంతో పనికిరాకపోవచ్చు. అలాంటి రోటర్లను వంగే రోటర్లుగా వర్గీకరిస్తారు.
మారే జ్యామితి కలిగిన రోటర్లు (ఆర్టిక్యులేటెడ్ షాఫ్ట్లు, హెలికాప్టర్ బ్లేడ్లు). రోటర్–సపోర్ట్–ఫౌండేషన్ వ్యవస్థలలో రెసొనెన్స్. ద్రవ్యరాశి పంపిణీకి సంబంధించని వాయుగతిక మరియు జలగతిక శక్తులు. ఫ్యాన్ల కోసం ప్రత్యేకంగా చూడండి ISO 14694 (fan-specific BV categories and vibration limits).
అన్బ్యాలెన్స్ రకాలు
Unbalance = రోటర్ యొక్క జడత్వ అక్షం ≠ భ్రమణ అక్షం. వెక్టార్ రూపంలో: U = m × r (g·mm). ISO 1940-1 మూడు రకాలను వర్గీకరిస్తుంది:
- స్టాటిక్ అన్బ్యాలెన్స్: జడత్వ అక్షం భ్రమణ అక్షానికి సమాంతరంగా కానీ సరిపోకుండా ఉంటుంది. ఒకే అన్బ్యాలెన్స్డ్ ద్రవ్యరాశి సమానం. సవరించదగినది one plane. సాధారణంగా: పుల్లీలు, ఇరుకైన గేర్లు, ఫ్యాన్ ఇంపెల్లర్లు (L/D < 0.5).
- కపుల్ అన్బ్యాలెన్స్: జడత్వ అక్షం ద్రవ్యరాశి కేంద్రం గుండా వెళుతుంది కానీ వాలుగా ఉంటుంది. నికర బలం సున్నా, కానీ ఒక కపుల్ (జత) రోటర్ను కదిలిస్తుంది. అవసరం two planes.
- డైనమిక్ అన్బ్యాలెన్స్: సాధారణ కేసు — స్టాటిక్ + కప్లింగ్ అసమతుల్యత కలిసి. జడత్వ అక్షం భ్రమణ అక్షానికి సమాంతరంగా లేదా ఛేదించుకోకుండా ఉంటుంది. అవసరం two planes. చాలావరకు నిజమైన రోటర్లలో డైనమిక్ అసమతుల్యత ఉంటుంది.
నిర్దిష్ట అసమతుల్యత (విపేంద్రత)
G-గ్రేడ్ అనేది లబ్ధంగా నిర్వచించబడింది e × ω (mm/s) — రోటర్ యొక్క ద్రవ్యరాశి కేంద్రం భ్రమణ అక్షం చుట్టూ పరిభ్రమించే సరళ వేగం. ఈ ఒక్క సంఖ్య రోటర్ పరిమాణం మరియు వేగంతో నిమిత్తం లేకుండా బ్యాలెన్స్ నాణ్యతను వర్ణిస్తుంది.
G-గ్రేడ్ వ్యవస్థ — భౌతిక ఆధారం
ద్రవ్యరాశి సారూప్యత
జ్యామితీయంగా సమాన రోటర్లకు: Uper ∝ M → నిర్దిష్ట అసమతుల్యత eper స్థిరంగా ఉండాలి. అన్ని పరిమాణాలకు ఒకే ప్రమాణం వర్తిస్తుంది.
వేగ సారూప్యత
అభికేంద్ర బలం F = M·e·ω². వివిధ వేగాల వద్ద అంగీకార్యమైన బేరింగ్ లోడ్లను నిలబెట్టడానికి, eper ω పెరిగే కొద్దీ తప్పనిసరిగా తగ్గాలి:
అనుమతించదగిన అవశేష అసమతుల్యత గణించడం
Given: సెంట్రిఫ్యుగల్ ఫ్యాన్ ఇంపెల్లర్, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Total: Uper = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Eccentricity: eper = 8 021 / 200 = 40.1 µm
ప్రతి సరిదిద్దే తలానికి (సమ్మిత, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
R = 400 mm వద్ద: 4 011 / 400 = ప్రతి ప్లేన్కు 10.0 g
సూత్రంలో వేగం అనేది సర్వీస్లో అత్యధిక RPM అయి ఉండాలి — బ్యాలెన్సింగ్ మెషీన్ వేగం కాదు. చాలా రోటర్లు 300–600 RPM వద్ద బ్యాలెన్స్ చేయబడతాయి, కానీ టాలరెన్స్ తప్పనిసరిగా వాస్తవ సర్వీస్ వేగాన్ని (ఉదా. 1 480 RPM) ఉపయోగించాలి. బ్యాలెన్సింగ్ మెషీన్ వేగాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల ప్రమాదకరంగా వదులుగా ఉన్న టాలరెన్స్లు ఏర్పడతాయి.
సరిదిద్దే తలాలకు కేటాయింపు
Uper రోటర్ యొక్క ద్రవ్యరాశి కేంద్రానికి వర్తిస్తుంది. ఆచరణలో, రెండు ప్లేన్లలో (బేరింగ్ల సమీపంలో) బ్యాలెన్స్ చేయండి. అధ్యాయం 7 నియమాలు:
సమ్మిత రోటర్లు
CoM మధ్య బిందువు వద్ద → సమానం: UL = UR = Uper / 2.
అసమ్మిత బేరింగ్-మధ్య రోటర్
ఓవర్హంగ్ రోటర్లు
ఓవర్హంగ్ ద్రవ్యరాశి రెండు బేరింగ్లను లోడ్ చేసే వంపు మోమెంట్ను సృష్టిస్తుంది. మోమెంట్-ఆధారిత పునఃగణన అవసరం → సాధారణంగా ఓవర్హంగ్ ప్లేన్లో చాలా కఠినమైన టాలరెన్స్. పంప్లు, సింగిల్-స్టేజ్ కంప్రెసర్లు, కాంటిలివర్డ్ ఫ్యాన్ ఇంపెల్లర్లకు సాధారణం.
లోపాలు మరియు ధృవీకరణ
Error Sources
- Systematic: యంత్ర క్రమాంకన వ్యత్యాసం, విపరీతమైన మాండ్రెల్లు, కీ-వే ప్రభావాలు (ISO 8821), ఉష్ణ వైకల్యం.
- Random: సెన్సార్ శబ్దం, సపోర్ట్ అడ్డంకి, రోటర్ సీటింగ్ వ్యత్యాసం.
మొత్తం లోపం టాలరెన్స్లో 10–15% మించకూడదు. అంతకంటే ఎక్కువగా ఉంటే, దానికి అనుగుణంగా వర్కింగ్ టాలరెన్స్ను కఠినతరం చేయండి.
అసెంబ్లీ ప్రభావాలు
కాంపోనెంట్ బ్యాలెన్సింగ్ ≠ అసెంబ్లీ బ్యాలెన్స్. కప్లింగ్ ఎక్సెంట్రిసిటీ, రేడియల్ రన్అవుట్, లూజ్ ఫిట్లు కాంపోనెంట్ పనిని రద్దు చేయవచ్చు. అసెంబుల్డ్ రోటర్ను ట్రిమ్ బ్యాలెన్స్ చేయండి.
ధృవీకరణ పద్ధతులు
- Index test: మాండ్రెల్పై రోటర్ను 180° తిప్పి, మళ్ళీ కొలవండి. మార్పు = ఫిక్స్చర్ లోపం.
- ట్రయల్ వెయిట్ పరీక్ష: తెలిసిన ద్రవ్యరాశిని జోడించి, కొలిచిన వెక్టర్ మార్పు అంచనాతో సరిపోలుతుందో లేదో ధృవీకరించండి.
- ఫీల్డ్ తనిఖీ: బేరింగ్లపై కంపనాన్ని కొలవండి, దీని ప్రకారం ISO 10816.
The Balanset-1A ISO 1940-1ని స్వయంచాలకంగా నిర్వహిస్తుంది: ద్రవ్యరాశి, వేగం, G-గ్రేడ్ నమోదు చేయండి → తక్షణ Uper స్వయంచాలక ప్లేన్ కేటాయింపుతో. బ్యాలెన్సింగ్ తర్వాత, అవశేష అసమతుల్యతను పరిమితితో పోలుస్తుంది. F6 రిపోర్ట్స్ ఫంక్షన్ సాధించిన G-గ్రేడ్ను డాక్యుమెంట్ చేసే అధికారిక ప్రోటోకాల్ను రూపొందిస్తుంది. ఖచ్చితత్వం ±5% వేగం, ±1° ఫేజ్ — G 16 నుండి G 2.5 వరకు సరిపోతుంది. Balanset-4 సంక్లిష్టమైన బహు-బేరింగ్ రోటర్లకు నాలుగు చానల్లకు విస్తరిస్తుంది.
సాధన ఉదాహరణలు
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, బేరింగ్-మధ్య సమ్మిత.
Tolerance: Uper = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/ప్లేన్.
R = 80 mm వద్ద: 721 / 80 = 9.0 g/plane. షాప్ బ్యాలెన్సింగ్ పూర్తి: 180 g·mm అవశేష అసమతుల్యత. ✅
Rotor: షాఫ్ట్ + ఇంపెల్లర్ 18 kg, 2 950 RPM. ఇంపెల్లర్ 6 kg, 120 mm ఓవర్హంగ్. బేరింగ్ స్పాన్ 250 mm.
Total: Uper = 367 g·mm. మోమెంట్ కేటాయింపు: ముందు ≈ 202, వెనుక ≈ 165 g·mm.
Field balanced with Balanset-1A single-plane: 8.5 g at 230°. Final: 95 g·mm. ✅
Rotor: 3-దశల నిర్మాణం, 65 kg, 12 000 RPM. స్వల్పంగా అసమతుల్యంగా ఉంది.
Tolerance: Uper = 129 g·mm → 65/ప్లేన్ → R = 95 mm వద్ద: 0.68 g/ప్లేన్.
Sub-gram precision → shop high-speed machine only. Index test: mandrel error < 5 g·mm. Final: 28 g·mm/plane. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- G-గ్రేడ్ విలువలు, సూత్రాలు, అనువర్తన పట్టికలు — identical. సాంకేతిక మార్పులు లేవు.
- ISO 21940 శ్రేణి: పార్ట్ 11 (నాణ్యత), పార్ట్ 12 (సౌష్ఠవ రోటర్లు), పార్ట్ 14 (విధానాలు), పార్ట్ 21 (వివరణలు), పార్ట్ 31 (సంవేదనశీలత), పార్ట్ 32 (కీలు).
- రెండు పేర్లు ఆచరణలో పరస్పరం వాడబడతాయి.
- ISO 14694 BV వర్గాలు నేరుగా G-గ్రేడ్లను సూచిస్తాయి.
సంబంధిత ప్రమాణాలు
- ISO 21940-11: ఈ ప్రమాణం — G-గ్రేడ్ వ్యవస్థ.
- ISO 21940-12: సౌష్ఠవ రోటర్ బ్యాలెన్సింగ్.
- ISO 10816 / ISO 20816: కంపన మూల్యాంకనం — బ్యాలెన్స్ నాణ్యత యొక్క కార్యాచరణ ఫలితం.
- ISO 14694: Fan-specific BV categories, balance grades and vibration limits.
- ISO 8821: కీవే ప్రభావం (హాఫ్-కీ సంప్రదాయం).
- API 610 / API 617: పెట్రోలియం పంపులు/కంప్రెసర్లు ISO 1940ని సూచిస్తాయి.
అధికారిక ప్రమాణం: ISO స్టోర్లో ISO 1940-1 →
తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు — ISO 1940-1
దృఢమైన రోటర్లకు G-గ్రేడ్ బ్యాలెన్స్ నాణ్యత వ్యవస్థ
సంబంధిత గ్లాసరీ వ్యాసాలు
ఫీల్డ్లో ISO 1940-1 ప్రకారం బ్యాలెన్సింగ్
Vibromera పోర్టబుల్ బ్యాలెన్సర్లలో అంతర్నిర్మిత ISO 1940 టాలరెన్స్ కాల్క్యులేటర్లు, ఆటోమేటిక్ ప్లేన్ కేటాయింపు మరియు సాధించిన G-గ్రేడ్ను నమోదు చేసే అధికారిక బ్యాలెన్స్ నివేదికలు ఉన్నాయి.
బ్యాలెన్సింగ్ పరికరాలు చూడండి →
