ISO 1940-2 — Balance Errors (now ISO 21940-14)
The historical standard for assessing balance errors of rigid rotors — systematic, randomly variable and scalar error sources in the balancing process. Withdrawn and replaced by ISO 21940-14:2012. The balancing vocabulary itself is defined in ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) and is summarised below.
Key Balancing Terms at a Glance
The most important definitions from the ISO balancing vocabulary — ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) — the terms every balancing practitioner must know
Kompletong Reference ng Terminolohiya
All major terms from the balancing vocabulary, ISO 21940-2 (formerly ISO 1925), organised by category
| Term | Definition | Significance |
|---|---|---|
| Rotor Rotor | Isang body na capable ng rotation tungkol sa isang defined axis. Sa konteksto ng balancing, kasama ang anumang rotating component: shafts, impellers, armatures, drums, spindles. | Ang pangunahing bagay ng balancing. Ang lahat ng ibang termino ay naglalarawan ng mga katangian ng, o aksyon sa, ang rotor. |
| Rotor Rigid Rotor | Isang rotor na ang unbalance ay maaaring iayos sa anumang dalawang arbitrary na mga eroplano, at pagkatapos ng pagwawasto, ang natitirang unbalance ay hindi nagbabago nang malaki sa anumang bilis hanggang sa maximum na bilis ng serbisyo. | Tinutukoy na ISO 1940-1 (Ang G-grade system) ay naaangkop. Ang balancing sa mababang bilis sa isang shop machine ay valid. Ang karamihan ng mga industrial rotor ay rigid. |
| Rotor Flexible Rotor | Isang rotor na umuusbong elastically sa bilis ng serbisyo nito upang ang unbalance state ay nagbabago. Dapat na iwasto sa o malapit sa bilis ng serbisyo sa higit sa dalawang mga eroplano. | Nangangailangan ng ISO 21940-12. Mataas na bilis na mga turbina, malalaking generator, multi-stage na mga compressor. Espesyalisadong kagamitang balancing para sa mataas na bilis ang kinakailangan. |
| Rotor Shaft Axis | Ang tuwid na linya na pinagsasama ang mga sentro ng bearing journals. Ang geometric na axis ng pag-ikot. | Ang reference axis para sa lahat ng unbalance measurements. Ang runout ng journals ay nakakaapekto sa accuracy ng pagsusukat. |
| Rotor Principal Axis of Inertia | Ang axis kung saan ang rotor ay mag-ikot nang libre nang walang pagpapagawa ng centrifugal force o moment. Nakakakatugma sa shaft axis para sa perpektong balanced na rotor. | Ang mismatch sa pagitan ng principal axis at shaft axis is unbalance. Ang lahat ng pagwawasto ay naglalayong ihanay ang dalawang axes na ito. |
| Rotor Sentro ng Mass (Gravity) | Ang punto kung saan ang buong rotor mass ay maaaring ituring na nakatuon. Para sa balanced rotor, naroroon nang eksakto sa shaft axis. | Static unbalance = CoM displaced mula sa shaft axis. Specific unbalance (e) = displacement distance. |
| Rotor Service Speed | Ang maximum rotational speed kung saan ang rotor ay gumagana sa intended application nito. | Critical para sa tolerance calculation: Uper = (9 549 × G × M) / n. Palaging gamitin ang service speed, hindi ang balancing speed. |
| Rotor Critical Speed | Isang rotational speed kung saan ang rotor-bearing system ay nakakaranas ng resonance, na nagreresulta sa greatly amplified vibration. | Tumutukoy sa rigid/flexible classification. Ang rigid rotor ay gumagana nang napakababa sa unang bending critical speed. |
| Term | Definition | Formula / Mga Yunit |
|---|---|---|
| Unbalance Unbalance | Kondisyon kung saan ang principal axis ng inertia ay hindi nakakatugma sa rotational axis. Nagiging sanhi ng centrifugal force na proporsyonal sa mass, eccentricity, at speed squared. | U = m × r (g·mm or kg·m) |
| Unbalance Static Unbalance | Principal axis parallel sa rotation axis ngunit displaced. Equivalent sa isang single mass sa isang single radius. Detectable nang walang rotation (knife-edges). In-phase bearing vibration. | Corrected in 1 plane |
| Unbalance Couple Unbalance | Principal axis na nagkakapatong sa rotation axis sa sentro ng mass ngunit ay tilted. Dalawang equal, opposite heavy spots sa iba't ibang planes ay lumilikha ng rocking moment. Detectable lamang habang umiikot. | Corrected in 2 planes |
| Unbalance Dynamic Unbalance | Ang general case: principal axis ay hindi parallel sa o hindi nagkakapatong sa rotation axis. Combination ng static at couple. Ang pinakakaraniwang real-world condition. | Corrected in 2 planes |
| Unbalance Specific Unbalance | Ratio ng unbalance sa rotor mass. Kumakatawan sa eccentricity — ang displacement ng centre of mass mula sa shaft axis. Nagpapahintulot ng quality comparison sa iba't ibang rotor sizes. | e = U / M (µm or g·mm/kg) |
| Unbalance Residual Unbalance | Ang unbalance na nananatili sa rotor pagkatapos ng balancing process. Hindi dapat lumampas sa permissible value (Uper) para sa specified G-grade. | Ures ≤ Uper |
| Unbalance Paunang Unbalance | Ang unbalance ng rotor na natatanggap, bago ang anumang balancing correction. Sinusukat sa unang run. | Baseline para sa balancing procedure |
| Unbalance Unbalance Vector | Ang laki at angular na posisyon ng hindi balanse sa isang partikular na eroplano. Ipinapakita bilang isang polar vector na may amplitude (g·mm) at phase angle (°). | U∠θ (g·mm sa ° mula sa ref) |
| Term | Definition | Praktikal na Mga Tala |
|---|---|---|
| Process Balancing | Ang proseso ng pagsusuri at pagsasaayos ng mass distribution ng isang rotor upang ang residual unbalance ay nasa loob ng isang tinukoy na tolerance. | Iterative: measure → calculate → correct → verify. |
| Process Correction Plane | Isang eroplano na patayo sa rotor axis kung saan idinaragdag o inalis ang masa. Ang pisikong accessible na lokasyon para sa paglalagay ng timbang. | Maaaring magkaiba sa tolerance (bearing) planes — nangangailangan ng geometric conversion. |
| Process Tolerance Plane | Ang eroplano kung saan tinukoy ang permissible unbalance — karaniwang ang bearing plane. Ang hindi balanse dito ay direktang nakakaapekto sa bearing loads. | Uper ay tinukoy para sa tolerance planes; dapat i-convert sa correction planes. |
| Process Timbang ng Koreksyon | Ang pisikong masa (timbang) na idinagdag o inalis mula sa rotor sa isang partikular na radius at angle sa loob ng correction plane. | Idinagdag: clip-on, bolt-on, weld, epoxy. Inalis: drilling, milling, grinding. |
| Process Trial Weight | Isang kilalang masa na pansamantalang nakakabit sa rotor sa isang kilalang radius at angle sa panahon ng proseso ng pagbabalanse. Ginagamit upang matukoy ang tugon ng rotor (influence coefficient). | Ang Balanset-1A trial-weight method: tumatakbo → nag-attach ng trial → tumatakbo → ang software ay nagkalkula ng correction. |
| Process Koepisyente ng Impluwensya | Ang pagbabago sa vibration response (amplitude at phase) sa isang measurement point na dulot ng isang unit unbalance sa isang partikular na lokasyon. Nagpapakita ng rotor-bearing sensitivity. | Nakalkula mula sa trial-weight runs. Ang two-plane balancing ay nangangailangan ng isang 2×2 influence matrix. |
| Process Single-Plane Balancing | Ang prosesong nagwawasto ng static unbalance sa isang correction plane. Angkop para sa maikling (disc-like) rotors na may L/D < 0.5. | Balanset-1A F2 mode. Isang sensor, isang plane. |
| Process Two-Plane Balancing | Ang prosesong nagwawasto ng static at couple unbalance sa dalawang correction planes. Kailangan para sa elongated rotors o kapag ang couple unbalance ay malaki. | Balanset-1A F3 mode. Dalawang sensor, dalawang plane. |
| Process Trim Balancing | Isang panghuling, pinong adjustment sa pagbabalanse na isinasagawa sa isang assembled rotor upang mangompensa para sa assembly-introduced unbalance (coupling runout, fit tolerances). | Madalas na isinasagawa sa field sa naka-install na makina. |
| Process Paghihiwalay ng Timbang | Ang pag-distribute ng isang calculated correction mass sa pagitan ng dalawang katabing accessible na lokasyon (hal., dalawang bolt holes o blade positions) kapag ang eksakto angular na posisyon ay hindi accessible. | Ang Balanset-1A ay nagbibigay ng automatic na pagkalkula ng weight-splitting. |
| Term | Definition | Comparison |
|---|---|---|
| Machine Balancing Machine | Isang device na sumusukat ng unbalance sa isang rotor (magnitude at angular position) upang ang mass distribution ay maaaring iwasto. | Shop-based (stationary) o field (portable like Balanset-1A). |
| Machine Soft-Bearing Machine | Ang suspension ay napaka-flexible. Ang rotor ay tumatakbo sa itaas ng suspension natural frequency. Sumusukat ng physical displacement. Dapat i-calibrate para sa bawat rotor geometry. | Hindi na kadalas ngayon. Mas mababang gastos, ngunit ang operator ay dapat mag-recalibrate para sa bawat rotor. Displacement sensing. |
| Machine Makina na may Matigas na Suporta | Ang suspension ay napaka-stiff. Ang rotor ay tumatakbo sa ibaba ng suspension natural frequency. Ang mga sensor ay direktang sumusukat ng centrifugal force. Permanenteng i-calibrate — tumatanggap ng malawak na hanay ng rotors nang walang rotor-specific setup. | Dominant type sa modernong industriya. Mas versatile, mas mabilis na setup. Force sensing. |
| Machine Field Balancer | Portable instrument na ginagamit upang balansehin ang mga rotor sa in-situ (installed sa makina) nang walang disassembly. Gumagamit ng vibration sensors at isang tachometer. Trial-weight method. | Balanset-1A (2-channel) at Balanset-4 (4-channel). ISO 1940 tolerance calculator na built in. |
| Machine Mandrel (Arbor) | Isang baras o adapter kung saan ang rotor ay nakakabit para sa pagbalanse sa isang makina. Dapat na eksaktong concentric at may napakaliit na runout. | Ang eccentricity ng mandrel ay isang pangunahing pinagmumulan ng sistematikong balancing error. Napatunayan ng index test. |
| Term | Definition | Formula / Pamantayan |
|---|---|---|
| Quality Balance Quality Grade (G) | Isang klasipikasyon na tumutukoy sa maximum na pinapayagang bilis ng rotor's centre of mass. G = eper × ω. Ang mga grades ay bumubuo ng logarithmic scale na may factor 2.5. | G 0.4 … G 4000 Defined in ISO 1940-1 |
| Quality Pinapayagang Natitirang Imbalanse (Uper) | Maximum na residual unbalance na pinapayagan para sa tinukoy na G-grade, rotor mass, at service speed. Ang acceptance criterion. | Uper = (9549 × G × M) / n |
| Quality Tolerance sa Balancing | Ang saklaw kung saan dapat mahulog ang residual unbalance upang matugunan ang tinukoy na kalidad na pangangailangan. Katumbas ng Uper. | Itinakda bawat balancing plane pagkatapos ng allocation |
| Quality Unbalance Reduction Ratio (URR) | Ratio ng initial unbalance sa residual unbalance pagkatapos ng isang correction cycle. Nagpapakita ng balancing machine/procedure efficiency. | URR = Uinitial / Uresidual Typical: 5–50× |
| Measurement Phase Angle | Ang angular position ng unbalance vector na nauugnay sa isang reference mark sa rotor (sinusukat ng tachometer). Pinagsama ng amplitude, tinutukoy ang kumpletong unbalance vector. | ° (degrees, 0–360) |
| Measurement Vibration Velocity (RMS) | Root-mean-square value ng vibration velocity sa bearing housing. Ang standard measurement parameter para sa machine condition assessment ayon sa ISO 10816. | mm/s RMS (10–1000 Hz) |
| Measurement Index Test | Verification procedure: paikutin ang rotor ng isang tinukoy na anggulo (hal. 180°) na nauugnay sa machine supports at sukatin muli. Nakikita ang mandrel at fixture errors. | Kinakailangan para sa formal verification ayon sa ISO 1940-1 Ch. 10 |
| Measurement Minimum Achievable Residual Unbalance (Umar) | Ang pinakamababang residual unbalance na makakamit sa isang binigyan balancing machine para sa isang partikular na rotor. Tinutukoy ng machine sensitivity, noise floor, at bearing conditions. | Umar must be ≤ Uper para sa machine na maging angkop para sa kinakailangang G-grade. |
Ano ang ISO 1940-2?
ISO 1940-2:1997 (Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 2: Balance errors) was the international standard for identifying, assessing and taking into account the errors that arise when balancing rigid rotors — from mandrel and drive-shaft unbalance to component runout and instrumentation scatter. It has been withdrawn and replaced by ISO 21940-14:2012 (Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 14: Procedures for assessing balance errors), which extends the same procedures to rotors with flexible behaviour. Note: it is often confused with the balancing vocabulary — that is a different standard, ISO 21940-2 (formerly ISO 1925), whose terminology this page summarises below.
When an engineer in Germany specifies "dynamic unbalance correction to G 6.3 in two planes," a technician in Japan must understand exactly what is required — the same rotor condition, the same balancing procedure, and the same acceptance criterion. The ISO balancing vocabulary — ISO 21940-2 (formerly ISO 1925) — makes this possible by providing a single, internationally agreed vocabulary for the entire field.
ISO 1940-2 itself, by contrast, was neither a dictionary nor a tolerance specification — it dealt with balance errors. It classified the error sources of the balancing process as systematic (magnitude and angle can be evaluated — e.g. mandrel or drive-shaft unbalance, radial and axial runout, keys and keyways, residual magnetism, reassembly and instrumentation errors), randomly variable (loose parts, entrapped liquids, thermal distortion, windage) and scalar (only the maximum magnitude can be estimated, the angle is indeterminate — e.g. fitting clearances and manufacturing tolerances), and gave procedures for assessing them and taking them into account so that the residual unbalance genuinely stays within the permissible value Uper from ISO 1940-1 (now ISO 21940-11). Its successor, ISO 21940-14, keeps exactly this role within the ISO 21940 series.
Detalyadong Pagsusuri ng Termino
Ang Rigid / Flexible Distinction
Ito ang pinakamahalagang klasipikasyon sa balancing. Ang pagkakaiba ay tumutukoy ng lahat: kung aling standard ang nalalapat, anong kagamitan ang kailangan, kung gaano karaming planes ang kinakailangan, at sa anong bilis ang pagbalanse ay dapat gawin.
Ang rotor na ang unbalance ay maaaring itama sa anumang dalawang arbitrary planes at, pagkatapos ng correction, ang residual unbalance ay hindi nagbabago nang malaki sa anumang bilis hanggang sa maximum service speed. Praktikal na pagsubok: kung ang unang bending critical speed ay malayo sa itaas ng maximum na bilis ng serbisyo (karaniwang > 1.5× o higit pa), ang rotor ay matibay.
Isang rotor na umuubog nang elastic sa bilis ng serbisyo nito na ang estado ng imbalance ay nagbabago. Dapat balansehin sa o malapit sa bilis ng serbisyo sa higit sa dalawang eroplano. Applies to: malalaking turbogenerators, multi-stage na mataas na bilis na compressors, mahabang papel machine rolls sa mataas na bilis. Saklaw ng ISO 21940-12.
Karamihan ng mga industrial rotor — mga electric motor, fan, pump, flywheel, shaft — ay matibay na rotor. Ang ISO 1940-1 G-grade system ay direktang gumagana sa matibay na rotor.
Ang Tatlong Uri ng Imbalance
The vocabulary (ISO 21940-2) defines three fundamental types based on the geometric relationship between the principal inertia axis and the rotation axis. Understanding these is essential for selecting the correct balancing procedure:
- Static na imbalance produces a force — parehong bearing ay umuusap sa phase sa 1× RPM. Ang rotor ay maaaring matukoy bilang imbalance nang walang pag-ikot (ang gravity ay nagpapakita nito sa knife-edges). Isang correction plane ay sapat. Karaniwang para sa narrow disc-like rotor (L/D < 0.5): narrow pulley, fan impeller, thin flywheel.
- Imbalanseng koponan produces a moment — mga bearing ay umuusap 180° out of phase sa 1× RPM. Ang net force ay zero (ang center ng mass ay nasa axis), ngunit dalawang magkatulad at magkasalungat na mabigat na lugar sa iba't ibang axial position ay lumilikha ng rocking couple. Mapapansin lamang habang umiikot. Nangangailangan ng dalawang correction plane.
- Dynamic na imbalance = static + couple pinagsama. Ang pangkalahatang kaso para sa lahat ng tunay na rotor na hindi perpektong simetriko. Parehong force at moment ay nag-abot. Ang mga bearing ay umuusap sa 1× na walang in-phase o eksakto 180° out-of-phase relationship. Nangangailangan ng two-plane balancing.
Specific Unbalance at ang G-Grade Connection
Specific unbalance (e = U/M) ay ang key metric na nagbibigay-daan sa universal balance quality comparison. Isang 5 kg rotor na may 50 g·mm unbalance ay may e = 10 µm. Isang 500 kg rotor na may 5 000 g·mm unbalance ay may e = 10 µm din — magkaparehong balance quality sa kabila ng 100× mass difference.
The G-grade ay umabot sa dito sa pamamagitan ng pagsasama ng bilis: G = e × ω, na nagbibigay ng iisang numero (mm/s) na nagpapakilala ng balance quality nang independent sa parehong mass at speed. Ito ang pundasyon ng ISO 1940-1 tolerance system.
Balancing Planes versus Tolerance Planes
The vocabulary draws a critical distinction that is often missed in practice:
- Tolerance planes = ang bearing plane kung saan ang vibration at dynamic load ay pinakamahalaga. Permissible unbalance Uper ay tinatakda dito.
- Correction planes = pisikal na accessible na lokasyon kung saan maaaring ilagay ang mga timbang (fan hub, motor end-ring, shaft shoulder). Madalas sa ibang axial position kaysa sa mga bearing.
Pag-convert ng Uper mula tolerance plane hanggang correction plane ay nangangailangan ng kaalaman ng rotor geometry. Para sa asymmetric o overhung rotor, ang conversion na ito ay maaaring malaking pagbabago sa bawat-plane tolerance. Ang Balanset-1A ay awtomatikong nag-ha-handle ng conversion na ito kapag ang rotor dimension ay na-enter.
Mga Uri ng Balancing Machine
Ang dalawang pangunahing uri ng makina ay sumasalamin sa magkaibang pisikal na measurement principle:
- Soft-bearing: Suspension natural frequency malayo sa ibaba ng operating speed → sinusukat ng machine displacement. Nangangailangan ng calibration para sa bawat bagong rotor. Makasaysayang mahalaga; bumababa sa paggamit.
- Hard-bearing: Suspension natural frequency malayo sa itaas ng operating speed → sinusukat ng machine force. Permanenteng naka-calibrate — tumatanggap ng iba't ibang rotor nang walang indibidwal na calibration. Ang nangunguna sa modernong uri.
Ang field balancing instrument tulad ng Balanset-1A gumagamit ng ibang prinsipyo: hindi sila isang "makina" sa kahulugan ng ISO kundi gumagamit ng sariling mga bearing at suporta ng rotor bilang measurement system, gumagamit ng trial-weight (influence coefficient) na paraan upang matukoy ang correction nang hindi nangangailangan ng dedicated balancing machine.
Cross-Reference: Saan Ginagamit ang Bawat Term
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Gumagamit ng lahat ng tolerance at quality terms — G-grade, Uper, balance tolerance, residual unbalance. Ang pangunahing consumer ng vocabulary na ito.
ISO 14694: Uses rotor terms (rigid), unbalance terms, and extends with fan-specific BV application categories, balance grades and vibration-limit tables.
ISO 10816 / ISO 20816: Gumagamit ng mga measurement terms — vibration velocity, RMS, bearing housing measurement points.
ISO 21940-12: Nag-extend ng flexible rotor definition na may multi-speed, multi-plane procedures.
API 610 / API 617: Ang petroleum standards ay sumusuporta sa ISO 1940 G-grades at unbalance terminology para sa pump at compressor specifications.
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: Transition
ISO 21940-14:2012 has formally cancelled and replaced ISO 1940-2:1997, of which it constitutes a technical revision — the main change being the extension of its applicability to rotors with flexible behaviour. The balancing vocabulary followed a separate path: ISO 1925 was revised as ISO 21940-2. The ISO 21940 numbering reflects integration into the comprehensive ISO 21940 series covering all aspects of rotor balancing. The old designations still appear widely in industry literature.
Opisyal na pamantayan: ISO 21940-14:2012 (replaces ISO 1940-2) on ISO Store →
Mga Madalas na Itatanong — ISO 1940-2
Balance errors, the ISO 21940 transition, and balancing terminology
Kaugnay na Mga Artikulo sa Glossary
Magsalita ng Wika — Gamit ang Tamang Mga Kagamitan
Ang mga Vibromera balancer ay direktang gumagamit ng ISO bokabularyo: pagpili ng G-grade, mga vector ng hindi pantay na pagkakatilaw, mga eroplano ng pagsasaad, paghahambing ng natitira laban sa pinahintulutan — lahat sa isang taong kayang dalhin na instrumentong Balanset.
I-browse ang Balancing Equipment →
