ISO 1940-1 — Mga Pangangailangan sa Kalidad ng Balanse para sa Matibay na mga Rotor
Ang pundasyon na internasyonal na pamantayan na nagtatakda ng sistema ng kalidad ng balance batay sa G-grade — mula sa G 0.4 (mga gyroscope) hanggang G 4000 (mga marine diesel). Kasama na ngayon sa ISO 21940-11, na may magkaparehong mga halaga ng G-grade at pamamaraan.
Pinapayagang Natitirang Kawalang-balanse
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — ilagay ang datos ng rotor, makuha ang Uper
Resulta — ISO 1940-1
Pinapayagang natitirang kawalang-balanse
upang kalkulahin ang toleransya
G-Grade Balance Quality Grades
Logaritmikong sukat na may salik na 2.5 sa pagitan ng magkakapit na mga grade — mula sa ultra-precision na G 0.4 hanggang sa marine G 4000
| G-Grade | e·ω (mm/s) | Typical Rotor Types | Notes |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Gyroscopes, precision spindles, optical disc drives | Malapit sa hangganan ng karaniwang balanse |
| G 1.0 | 1.0 | Grinding spindle drives, tape recorders, small precision armatures | Nangangailangan ng ultra-clean conditions |
| G 2.5 | 2.5 | Gas & steam turbines, turbo-generators, turbo-compressors, high-speed motors | Pumipigil sa premature bearing damage |
| G 6.3 | 6.3 | Fans, pumps, flywheels, electric motors, machine tools, paper rolls | Most common — default grade |
| G 16 | 16 | Cardan shafts (special), agricultural machinery, crushers, mine fans | Heavy-duty, severe conditions |
| G 40 | 40 | Mga gulong at rim ng sasakyan, cardan shaft (standard), mabagal na mga fan | Tyre variation dominates |
| G 100 | 100 | Kumpletong makina ng mga sasakyan, trak, at lokomotibo | IC engines as assemblies |
| G 250 | 250 | Mga crankshaft ng high-speed diesel engine | Component-level |
| G 630 | 630 | Mga crankshaft ng malalaking 4-stroke engine, marine diesel sa elastic na mga pundasyon | Large low-speed reciprocating |
| G 1600 | 1600 | Mga crankshaft ng malalaking 2-stroke engine | Napakabagal, napakalaking pundasyon |
| G 4000 | 4000 | Mga crankshaft ng mababagal na marine diesel sa matibay na pundasyon | Pinakamababang pangangailangan |
| 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 |
| Tagahawak ng power plant | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Spindle ng pagpagsiklab | 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 | Pinakasimpleng kaso. Mga motor, ilang tagahawak. |
| Hindi pantay na pagitan ng bearing | Proportional | UL=Uper·(b/L) | Pinakakaraniwang pamamaraan. |
| Overhung (cantilever) | Moment-based | Statics eqns | Mas mahigpit na mga toleransya sa overhung na eroplano. |
| Makipot (mga koreksyon na malapit) | Magkahiwalay na static at kaugnay | Ayon sa ISO 21940-12 | Iba't ibang epekto ng vibrasyon. |
Ano ang ISO 1940-1?
ISO 1940-1 (Mekanikal na vibration — Mga kinakailangan sa kalidad ng balanse ng mga rotor sa pare-pareho (matibay) na estado) ay tumutukoy sa Sistemang kalidad ng balanse G-grade para sa mga matibay na rotor. Ang formula Uper = (9 549 × G × M) / n kinakalkula ang pinapayagang residual unbalance. Pinalitan ng ISO 21940-11:2016 na may magkaparehong mga halaga. Default na grade para sa industrial na makinarya: G 6.3.
Ang ISO 1940-1 ang pundasyon na dokumento para sa balanse ng rotor sa buong mundo. Ang sistemang G-grade nito ang de facto na wika ng pagbabalanse: ang "balanse sa G 6.3" ay naiintindihan ng bawat espesyalista sa buong mundo. Saklaw ng pamantayan ang mga matibay na rotor mula sa maliliit na precision spindle hanggang sa malalaking crankshaft, na nagbibigay ng unibersal na balangkas para sa pagtukoy, pagkalkula, at pag-verify ng kalidad ng balanse.
Ang pamantayan ay naaangkop lamang sa rigid mga rotor — yaong ang mga elastic na depormasyon sa ilalim ng centrifugal na pwersa ay negligible sa buong hanay ng operating speed. Ang mga flexible na rotor (na nagtatakbo nang higit sa unang bending critical speed) ay saklaw ng ISO 21940-12.
Ang Konsepto ng Matatag na Rotor
Ang isang rotor ay inuri bilang matibay kung ang distribusyon ng masa nito ay hindi nagbabago nang malaki habang nagbabago ang bilis mula zero hanggang sa maximum na operating speed. Ang pangunahing resulta: ang isang rotor na nabalanse sa mababang bilis sa isang makina ng balanse ay nananatiling nabalanse sa operating speed nito. Pinahihintulutan nito ang pagbabalanse sa 300–600 RPM sa isang makina sa workshop habang natutugunan ang mga toleransya sa 3 000+ RPM sa serbisyo.
Kung ang isang rotor ay nagtatakbo sa supercritical na rehiyon (higit sa unang bending critical speed) or near resonance, nagbabago ang mga deflection sa epektibong distribusyon ng masa, at maaaring hindi epektibo ang mababang-bilis na pagbabalanse sa mataas na bilis. Ang ganitong mga rotor ay inuri bilang flexible.
Mga rotor na may nagbabagong geometry (articulated shaft, helicopter blade). Resonance sa mga sistema ng rotor–suporta–pundasyon. Mga aerodynamic at hydrodynamic na pwersa na hindi nauugnay sa distribusyon ng masa. Para sa mga fan partikular, tingnan ang ISO 14694 (fan-specific BV categories and vibration limits).
Mga Uri ng Hindi Balansang Rotor
Unbalance = inertia axis ng rotor ≠ rotation axis. Sa vector na anyo: U = m × r (g·mm). Ang ISO 1940-1 ay nag-uugnay ng tatlong uri:
- Hindi balansang static: Inertia axis na kahanay ng rotation axis ngunit nailipat. Katumbas ng iisang hindi balanseng masa. Maaayos sa one plane. Tipical: mga pulley, makitid na gear, fan impeller (L/D < 0.5).
- Couple unbalance: Inertia axis sa pamamagitan ng sentro ng masa ngunit nakatilis. Zero ang net na pwersa, ngunit ang isang couple (pares) ay nag-uuga ng rotor. Nangangailangan ng two planes.
- Dynamic unbalance: Pangkalahatang kaso — static + couple na pinagsama. Inertia axis hindi parallel o nagsasalubong sa rotation axis. Nangangailangan two planes. Karamihan ng tunay na rotor ay may dynamic unbalance.
Specific Unbalance (Eccentricity)
Ang G-grade ay tinukoy bilang produkto e × ω (mm/s) — ang linear na bilis ng sentro ng masa ng rotor na umiikot sa rotation axis. Ang isang numerong ito ay nagpapakilala ng kalidad ng balanse nang hiwalay sa laki at bilis ng rotor.
Ang Sistemang G-Grade — Pisikal na Batayan
Mass Similarity
Para sa mga geometrically similar na rotor: Uper ∝ M → specific unbalance eper dapat maging constant. Isang standard ang nangunguna sa lahat ng laki.
Speed Similarity
Centrifugal force F = M·e·ω². Upang mapanatili ang katanggap-tanggap na karga sa bearing sa iba't ibang bilis, eper dapat bumaba habang tumataas ang ω:
Pagkalkula ng Permissible Residual Unbalance
Given: Centrifugal fan impeller, 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
Bawat correction plane (symmetric, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
Sa R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10.0 g bawat plane
Ang bilis sa formula ay dapat ang pinakamataas na RPM sa serbisyo — hindi ang bilis ng balancing machine. Maraming rotor ang bini-balance sa 300–600 RPM ngunit ang tolerance ay dapat gumamit ng aktwal na bilis sa serbisyo (hal. 1 480 RPM). Ang paggamit ng bilis ng balancing machine ay nagbubunga ng mapanganib na maluwag na mga tolerance.
Allocation sa Correction Planes
Uper naaangkop sa sentro ng masa ng rotor. Sa praktika, mag-balance sa dalawang plane (malapit sa mga bearing). Mga panuntunan sa Kabanata 7:
Symmetric Rotors
CoM sa gitna → pantay: UL = UR = Uper / 2.
Asymmetric Between-Bearing
Overhung Rotors
Ang overhung mass ay lumilikha ng bending moment na naglo-load sa parehong bearing. Kinakailangan ang moment-based na muling pagkalkula → karaniwang mas mahigpit na tolerance sa overhung plane. Karaniwan para sa mga pump, single-stage compressor, at cantilevered fan impeller.
Mga Error at Verification
Error Sources
- Systematic: Pagpapaandar ng kalibrasyon, eccentric mandrels, keyway effects (ISO 8821), thermal distortion.
- Random: Ingay ng sensor, support play, paglilimita ng rotor.
Ang kabuuang error ay hindi dapat lumampas sa 10–15% ng tolerance. Kung mas malaki, higpitan ang working tolerance ayon sa nararapat.
Mga Epekto ng Pagsasama
Ang balancing ng component ≠ balance ng assembly. Ang coupling eccentricity, radial runout, at maluwag na fit ay maaaring makansela ang gawaing component. Mag-trim balance ng assembled na rotor.
Mga Paraan ng Pagsusuri
- Index test: I-rotate ang rotor ng 180° sa mandrel, muling sukatin. Ang pagbabago = error ng fixture.
- Pagsusubok ng trial weight: Magdagdag ng kilalang masa, suriin na ang nasusukat na pagbabago ng vector ay tumutugma sa inaasahan.
- Field check: Sukatin ang vibration sa mga bearing ayon sa ISO 10816.
The Balanset-1A nag-automate ng ISO 1940-1: ipasok ang masa, bilis, G-grade → instant Uper na may awtomatikong plane allocation. Pagkatapos ng balancing, ikukumpara ang residual unbalance kumpara sa limitasyon. Ang function na F6 Reports ay nagge-generate ng pormal na protokol na nagdodokumento ng nakamit na G-grade. Accuracy ±5% velocity, ±1° phase — sapat para sa G 16 hanggang G 2.5. Ang Balanset-4 ay umaabot sa apat na channel para sa mga kumplikadong multi-bearing na rotor.
Mga Halimbawa
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, between-bearing symmetric.
Tolerance: Uper = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/plane.
Sa R = 80 mm: 721 / 80 = 9.0 g/plane. Shop balanced: 180 g·mm residual. ✅
Rotor: Shaft + impeller 18 kg, 2 950 RPM. Impeller 6 kg overhung 120 mm. Bearing span 250 mm.
Total: Uper = 367 g·mm. Moment allocation: harap ≈ 202, likod ≈ 165 g·mm.
Field balanced with Balanset-1A single-plane: 8.5 g at 230°. Final: 95 g·mm. ✅
Rotor: 3-stage, 65 kg, 12 000 RPM. Bahagyang asymmetric.
Tolerance: Uper = 129 g·mm → 65/plane → sa R = 95 mm: 0.68 g/plane.
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-grade values, formulas, application tables — identical. Walang teknikal na pagbabago.
- ISO 21940 series: Part 11 (quality), Part 12 (flexible), Part 14 (procedures), Part 21 (descriptions), Part 31 (susceptibility), Part 32 (keys).
- Parehong desinasyon ay ginagamit nang palitan sa praktika.
- ISO 14694 Direktang rerepesensya ng G-grades ang BV categories.
Mga Kaugnay na Pamantayan
- ISO 21940-11: Ang pamantayang ito — sistemang G-grade.
- ISO 21940-12: Balancing ng flexible rotor.
- ISO 10816 / ISO 20816: Pagsusuri ng vibration — resulta ng operasyon ng kalidad ng balance.
- ISO 14694: Fan-specific BV categories, balance grades and vibration limits.
- ISO 8821: Impluwensya ng keyway (half-key convention).
- API 610 / API 617: Petroleum pumps/compressors na sumasalamin sa ISO 1940.
Opisyal na pamantayan: ISO 1940-1 sa ISO Store →
Frequently Asked Questions — ISO 1940-1
Sistemang G-grade ng kalidad ng balance para sa mga rigid na rotor
▸ Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng ISO 1940-1 at ISO 21940-11?
▸ Paano ako magkalkula ng pinahihintulutang residual unbalance?
▸ Ano ang isang matigas na rotor?
▸ Anong G-grade para sa mga pump, fan, o motor?
▸ Paano maglaan ng tolerance sa pagitan ng mga eroplano?
▸ Ano ang tatlong uri ng unbalance?
▸ Bakit ang mga G-grade ay nasa logaritmikal na sukat?
▸ Maaari ko bang i-verify ang pagsunod gamit ang isang portable na balancer?
Kaugnay na Mga Artikulo sa Glossary
Balanse ayon sa ISO 1940-1 — Sa Larangan
Ang mga portable na balancer ng Vibromera ay may kasamang mga built-in na ISO 1940 tolerance calculator, awtomatikong paglaan ng eroplano, at mga pormal na ulat ng balanse na nagdodokumento ng nakamit na G-grade.
I-browse ang Balancing Equipment →