Як розрахувати допустимий залишковий дисбаланс для марки G?

Використовуйте формулу: U_на_шлях (г-мм) = (9549 x G x M) / n, де G – це номер класу міцності в мм/с, M – маса ротора в кг, а n – максимальна робоча швидкість в об/хв. Наприклад, ротор масою 50 кг при 3000 об/хв з G 6,3: U_на_шлях = (9549 x 6,3 x 50) / 3000 = 1003 г-мм.

Який клас класу G слід використовувати для насоса, вентилятора чи двигуна?

G 6.3 для більшості промислових вентиляторів, насосів та електричних двигунів загального призначення. G 2.5 для високошвидкісних або критично важливих насосів (API 610), газових турбін та турбокомпресорів. G 1.0 для прецизійних шліфувальних шпинделів. G 16 для некритичного сільськогосподарського або дробарного обладнання.

Як розподілити допуск між двома площинами корекції?

Для симетричних роторів: розділити 50/50. Для асиметричних роторів з міжпідшипниковими опорами: U_лівий = U_на x (b/L), U_правий = U_на x (a/L), де a та b – відстані від центру мас до лівого та правого підшипників, L = a + b. Для консольних роторів потрібен перерахунок на основі моменту з жорсткішими допусками.

Які типи дисбалансу визначає ISO 1940-1?

Три типи: статичний дисбаланс (вісь мас паралельна, але зміщена, скоригована в одній площині), парний дисбаланс (вісь мас через центр мас, але нахилена, скоригована в двох площинах) та динамічний дисбаланс (загальний випадок, що поєднує обидва, скоригований у двох площинах).

Чи можу я перевірити відповідність стандарту ISO 1940-1 за допомогою портативного балансувальника?

Так. Balanset-1A містить вбудований калькулятор допусків ISO 1940. Він розраховує U_per, розподіляє між площинами, порівнює виміряний залишок з граничним значенням та генерує офіційний звіт про балансування, що документує відповідність заданому G-класу.

ISO 1940-1 — Вимоги до якості балансування жорстких роторів — Віброметрія

ISO 1940-1 — Вимоги до якості балансу для жорстких роторів

Q: Що таке ISO 1940-1?

ISO 1940-1 – це міжнародний стандарт, який визначає вимоги до якості балансування жорстких роторів з використанням системи G-градусів. Він містить формулу U_per = (9549 x G x M) / n для розрахунку допустимого залишкового дисбалансу, а також таблицю, що відповідає G-градусам залежно від типів роторів. Його було замінено на ISO 21940-11, але значення G-градусів та методологія залишаються ідентичними.

Q: Яка різниця між ISO 1940-1 та ISO 21940-11?

ISO 21940-11:2016 замінює ISO 1940-1:2003 як частина комплексної серії ISO 21940. Система класу G, значення допусків та рекомендації щодо застосування ідентичні. ISO 21940-11 містить незначні редакційні покращення, але не містить технічних змін.

Q: Що таке жорсткий ротор?

Жорсткий ротор – це ротор, пружні деформації якого під дією відцентрових сил незначно малі порівняно із заданими допусками дисбалансу в усьому діапазоні робочих швидкостей. Ротор, збалансований на низькій швидкості, залишається збалансованим і на робочій швидкості. Ротори, що обертаються вище своєї першої критичної швидкості вигину, є гнучкими.

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

Комплект для балансування ротора Vibromera: кейс для перенесення, багатоканальний стабілізатор сигналу, ручний аналізатор, магнітна основа, датчики вібрації та спіральні кабелі.

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

Balanset-1A. Портативний балансир, віброаналізатор

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

📌 Канонічна довідкова стаття — vibromera.eu

Фундаментальний міжнародний стандарт, що визначає систему якості балансування класу G — від G 0.4 (гіроскопи) до G 4000 (суднові дизелі). Тепер включено до ISO 21940-11 з ідентичними значеннями та методологією класу G.

Допустимий залишковий дисбаланс

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — введіть дані ротора, отримайте U_за

G-клас (збалансована якість)

Маса ротора (кг)

Максимальна швидкість (обороти за хвилину)

Площини корекції

Радіус корекції (мм, необов'язково)

Результати — ISO 1940-1

Допустимий залишковий дисбаланс

⚖️Введіть параметри ротора
розрахувати допуск

Оцінки якості балансу G-Grade

Логарифмічна шкала з коефіцієнтом 2,5 між сусідніми градаціями — від надточних G 0,4 до морських G 4000

Г 1.0

e·ω = 1,0 мм/с

Прецизійні шліфувальні шпинделі, магнітофони, малі високошвидкісні якорі

G 2.5

e·ω = 2,5 мм/с

Газові/парові турбіни, турбогенератори, турбокомпресори, високошвидкісні двигуни

G 6.3

e·ω = 6,3 мм/с

Стандартний — вентилятори, насоси, маховики, двигуни, приводи верстатів

G 16

e·ω = 16 мм/с

Сільськогосподарська техніка, дробарки, карданні вали, компоненти приводу

📋 Повна таблиця класу G — ISO 1940-1 / ISO 21940-11

G-клас	e·ω (мм/с)	Типові типи роторів	Примітки
G 0.4	0.4	Гіроскопи, прецизійні шпинделі, оптичні дисководи	Близька до межі звичайного балансування
Г 1.0	1.0	Приводи шліфувальних шпинделів, магнітофони, малі прецизійні якорі	Вимагає надчистих умов
G 2.5	2.5	Газові та парові турбіни, турбогенератори, турбокомпресори, високошвидкісні двигуни	Запобігає передчасному пошкодженню підшипників
G 6.3	6.3	Вентилятори, насоси, маховики, електродвигуни, верстати, рулони паперу	Найпоширеніший — оцінка за замовчуванням
G 16	16	Карданні вали (спеціальні), сільськогосподарська техніка, дробарки, шахтні вентилятори	Важкі умови експлуатації, важкі умови
G 40	40	Автомобільні колеса та диски, карданні вали (стандартні), повільні вентилятори	Варіація шин домінує
G 100	100	Комплектні двигуни автомобілів, вантажівок, локомотивів	Двигуни внутрішнього згоряння у вузлах
G 250	250	Колінчасті вали високошвидкісних дизельних двигунів	На рівні компонентів
G 630	630	Колінчасті вали великих 4-тактних двигунів, суднових дизельних двигунів на еластичних опорах	Великий низькошвидкісний зворотно-поступальний рух
G 1600	1600	Колінчасті вали великих двотактних двигунів	Дуже повільні, масивні фундаменти
G 4000	4000	Колінчасті вали тихохідних суднових дизелів на жорстких фундаментах	Найслабші вимоги

📊 Попередньо розраховані допуски для поширених промислових роторів

Тип ротора	Маса (кг)	Обороти на хвилину	Г	У_за (г·мм)	За літак	е_за (мкм)
Малий двигун	8	2 900	G 6.3	166	83	20.7
Вентилятор опалення, вентиляції та кондиціонування повітря	45	1 480	G 6.3	1 835	918	40.8
Робоче колесо насоса	25	2 950	G 6.3	510	255	20.4
Турбокомпресор	120	8 000	G 2.5	358	179	3.0
Рулон паперу	2 000	300	G 6.3	401 000	200 500	200.5
Вентилятор силової установки	350	990	G 2.5	8 468	4 234	24.2
Шліфувальний шпиндель	2	24 000	Г 1.0	0.80	0.40	0.40
Колесо автомобіля	12	800	G 40	5 729	2 865	477

📐 Методи розподілу допусків — ISO 1940-1, Розділ 7

Тип ротора	Розподіл	Формула	Примітки
Симетричний	Порівну	У_Л=U_Р=U_за/2	Найпростіший випадок. Двигуни, кілька вентиляторів.
Асиметричний міжпідшипниковий	Пропорційний	У_Л=U_за·(б/л)	Найпоширеніший метод.
Навісні (консольні)	Моментний	Статичні рівняння	Більш жорсткі допуски на конічній площині.
Вузький (літаки зближуються)	Окрема статична пара	Згідно з ISO 21940-12	Різні вібраційні ефекти.

Що таке ISO 1940-1?

Швидка відповідь

ISO 1940-1 (Механічна вібрація — Вимоги до якості балансування роторів у постійному (жорсткому) стані) визначає Система якості балансу G-класу для жорстких роторів. Формула У_за = (9 549 × G × M) / n розраховує допустимий залишок дисбаланс. Замінено на ISO 21940-11:2016 з ідентичними значеннями. Клас за замовчуванням для промислового обладнання: G 6.3.

ISO 1940-1 є основоположним документом для балансування роторів у всьому світі. Його система класу G є фактичною мовою балансування: "балансування за G 6.3" розуміється кожним спеціалістом у всьому світі. Стандарт охоплює жорсткі ротори від крихітних прецизійних шпинделів до масивних колінчастих валів, забезпечуючи універсальну основу для визначення, розрахунку та перевірки якості балансування.

Стандарт застосовується лише до жорсткий ротори — ті, пружні деформації яких під дією відцентрових сил незначні в усьому робочому діапазоні швидкостей. Гнучкі ротори (що працюють вище першої критичної швидкості згину) охоплюються ISO 21940-12.

Концепція жорсткого ротора

Ротор класифікується як жорсткий, якщо розподіл його маси суттєво не змінюється при зміні швидкості від нуля до максимальної робочої швидкості. Ключовий наслідок: Ротор, збалансований на низькій швидкості на балансувальному верстаті, залишається збалансованим на своїй робочій швидкості. Це дозволяє балансувати на верстаті для майстерні при 300–600 об/хв, дотримуючись допусків при 3000+ об/хв в умовах експлуатації.

Якщо ротор працює в надкритичній області (вище першого вигину критична швидкість) або поблизу резонанс, прогини змінюють ефективний розподіл маси, а балансування на низькій швидкості може бути неефективним на високій швидкості. Такі ротори класифікуються як гнучкі.

Що НЕ охоплює ISO 1940-1

Ротори зі змінною геометрією (шаруваті вали, лопаті гелікоптера). Резонанс у системах ротор-опора-фундамент. Аеродинамічні та гідродинамічні сили, не пов'язані з розподілом маси. Щодо вентиляторів, див. ISO 14694 (Категорії BV/FV).

Типи дисбалансу

Дисбаланс = вісь інерції ротора ≠ вісь обертання. У векторній формі: U = m × r (г·мм). ISO 1940-1 класифікує три типи:

Статичний дисбаланс: Вісь інерції паралельна осі обертання, але зміщена. Еквівалентна одинична незбалансована маса. Можна виправити в один літак. Типові: шківи, вузькі шестерні, крильчатки вентиляторів (L/D < 0,5).
Дисбаланс у парі: Вісь інерції проходить через центр мас, але нахилена. Результуюча сила дорівнює нулю, але пара сил гойдає ротор. Потрібно два літаки.
Динамічний дисбаланс: Загальний випадок — статика + пара поєднаних. Вісь інерції не паралельна і не перетинається з віссю обертання. Потрібно два літаки. Більшість реальних роторів мають динамічний дисбаланс.

Питомий дисбаланс (ексцентриситет)

Питомий дисбаланс

e = U / M

e в мкм (г·мм/кг) | U = дисбаланс (г·мм) | M = маса ротора (кг) — зміщення центру мас відносно осі обертання

G-сорт визначається як продукт e × ω (мм/с) — лінійна швидкість центру мас ротора, що обертається навколо осі обертання. Це єдине число характеризує якість балансування незалежно від розміру ротора та його швидкості.

Система G-Grade — фізична основа

Масова подібність

Для геометрично подібних роторів: U_за ∝ M → питомий дисбаланс e_за має бути постійним. Один стандарт застосовується для всіх розмірів.

Схожість швидкості

Відцентрова сила F = M·e·ω². Для підтримки прийнятних навантажень на підшипник за різних швидкостей, e_за має зменшуватися зі збільшенням ω:

Визначення G-класу

G = e_за × ω = константа (мм/с)

G 6.3 = центр мас обертається зі швидкістю ≤ 6.3 мм/с | Сусідні градації відрізняються в 2.5 рази

Розрахунок допустимого залишкового дисбалансу

Формула допуску ISO 1940-1 / ISO 21940-11

У_за = (9 549 × G × M) / n

У_за у г·мм | G = ухил (мм/с) | M = маса ротора (кг) | n = максимальна робоча швидкість обертання | 9 549 = 60 000/(2π)

Розроблений приклад: Ротор вентилятора, G 6.3

Дано: Робоче колесо відцентрового вентилятора, M = 200 кг, n = 1500 об/хв, G 6,3.

Всього: У_за = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 г·мм

Ексцентриситет: е_за = 8 021 / 200 = 40,1 мкм

На площину (симетричну, 2): 8 021 / 2 = 4 011 г·мм

При R = 400 мм: 4 011 / 400 = 10,0 г на площину

Завжди використовуйте максимальну швидкість обслуговування

Швидкість у формулі має бути найвищою за робочі оберти, а не швидкістю балансувального верстата. Багато роторів збалансовані на рівні 300–600 об/хв, але допуск повинен використовувати фактичну робочу швидкість (наприклад, 1480 об/хв). Використання швидкості балансувального верстата призводить до небезпечно слабких допусків.

Розподіл по площинах корекції

У_за застосовується до центру мас ротора. На практиці балансування у двох площинах (біля підшипників). Правила розділу 7:

Симетричні ротори

CoM у середині → дорівнює: U_Л = U_Р = U_за / 2.

Асиметричний міжпідшипниковий

Асиметричний розподіл

У_{ліворуч} = U_за × (б / Л) | U_право = U_за × (а / л)

a = Центральна точка до лівого пеленгу | b = Центральна точка до правого пеленгу | L = a + b

Консольні ротори

Консольна маса створює згинальний момент, що навантажує обидва підшипники. Потрібен перерахунок на основі моменту → зазвичай набагато жорсткіший допуск на консольній площині. Типово для насосів, одноступеневих компресорів, консольних робочих коліс вентиляторів.

Помилки та перевірка

Джерела помилок

Систематичний: Дрейф калібрування машини, ексцентрикові оправки, вплив шпонкової канавки (ISO 8821), теплова деформація.
Випадкове: Шум датчика, люфт опори, варіація посадки ротора.

Загальна похибка не повинна перевищувати 10–15% допуску. Якщо вона більша, відповідно зменште робочий допуск.

Ефекти складання

Балансування компонентів ≠ балансування вузла. Ексцентриситет муфти, радіальне биття, нещільне прилягання можуть звести нанівець роботу компонентів. Виконайте балансування зібраного ротора підлаштуванням.

Методи перевірки

Індексний тест: Поверніть ротор на 180° на оправці, повторіть вимірювання. Зміна = помилка кріплення.
Пробне випробування ваги: Додайте відому масу, перевірте, чи виміряна зміна вектора відповідає очікуванню.
Польова перевірка: Вимірюйте вібрацію підшипників за ISO 10816.

Balanset-1A: Вбудована відповідність стандарту ISO 1940-1

У "The Balanset-1A автоматизує ISO 1940-1: введення маси, швидкості, G-градуса → миттєве U_за з автоматичним розподілом площин. Після балансування порівнює залишок з граничним значенням. Функція F6 Reports генерує офіційний протокол, що документує досягнутий G-градус. Точність ±51 TP3T швидкість, ±1° фаза — достатньо для G 16 до G 2.5. Балансет-4 поширюється на чотири канали для складних роторів з кількома підшипниками.

Приклади виконаних робіт

Випадок 1: Електродвигун — G 6.3

Ротор: 15 кВт, 1460 об/хв, 35 кг, симетричний міжпідшипниковий.

Толерантність: У_за = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 г·мм → 721/літак.

При R = 80 мм: 721 / 80 = 9,0 г/літак. Збалансовано в цеху: залишок 180 г·мм. ✅

Випадок 2: Насос — Робоче колесо з висівом, G 6.3

Ротор: Вал + робоче колесо 18 кг, 2950 об/хв. Робоче колесо 6 кг, виліт 120 мм. Міжпідшипниковий проміжок 250 мм.

Всього: У_за = 367 г·мм. Розподіл моменту: спереду ≈ 202, ззаду ≈ 165 г·мм.

Збалансоване поле з Balanset-1A одноплощинний: 8,5 г при 230°. Кінцева щільність: 95 г·мм. ✅

Випадок 3: Турбокомпресор — G 2.5

Ротор: 3-ступінчаста, 65 кг, 12 000 об/хв. Злегка асиметрична.

Толерантність: У_за = 129 г·мм → 65/площина → при R = 95 мм: 0,68 г/літак.

Точність до субграмів → лише для цехового високошвидкісного верстата. Індексний тест: похибка оправлення < 5 г·мм. Кінцева щільність: 28 г·мм/площина. ✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

Значення, формули, таблиці застосування для оцінки G — ідентичний. Без технічних змін.
Серія ISO 21940: Частина 11 (якість), Частина 12 (гнучкість), Частина 14 (процедури), Частина 21 (описи), Частина 31 (вразливість), Частина 32 (ключі).
Обидва позначення використовуються на практиці як взаємозамінні.
ISO 14694 Категорії BV безпосередньо посилаються на оцінки G.

ISO 21940-11: Цей стандарт — система класу G.
ISO 21940-12: Гнучке балансування ротора.
ISO 10816 / ISO 20816: Оцінка вібрації — операційний результат оцінки якості балансу.
ISO 14694: Категорії BV/FV для конкретних вболівальників → G-оцінки.
ISO 8821: Вплив шпонкової канавки (конвенція про напівшпонку).
API 610 / API 617: Нафтові насоси/компресори згідно з ISO 1940.

Офіційний стандарт: ISO 1940-1 у магазині ISO →

← Назад до покажчика глосарію

Часті запитання — ISO 1940-1

Система якості балансування класу G для жорстких роторів

▸ Яка різниця між ISO 1940-1 та ISO 21940-11?

ISO 21940-11:2016 замінює ISO 1940-1:2003. Система класу G, значення допусків та таблиці застосування ідентичний. ISO 21940-11 містить незначні редакційні покращення, але не технічні зміни. Обидва позначення використовуються взаємозамінно.

▸ Як розрахувати допустимий залишковий дисбаланс?

У_за = (9 549 × G × M) / n — G = ухил (мм/с), M = маса (кг), n = максимальні оберти за хвилину. Приклад: 50 кг при 3000 об/хв, G 6,3 → 9549 × 6,3 × 50 / 3000 = 1 003 г·мм. Поділіть на площини, щоб отримати значення для кожної площини.

▸ Що таке жорсткий ротор?

Ротор, пружні деформації якого під дією відцентрових сил незначно малі в усьому діапазоні робочих швидкостей. Збалансований на низькій швидкості → залишається збалансованим на робочій швидкості. Ротори вище першого вигину критична швидкість є гнучкими та вимагають ISO 21940-12.

▸ Який клас G для насосів, вентиляторів чи двигунів?

G 6.3 — більшість вентиляторів, насосів, General Motors. G 2.5 — турбіни, турбокомпресори, критичні насоси (API 610). Г 1.0 — шліфувальні шпинделі. G 16 — сільськогосподарські/дробарки. Для шанувальників: ISO 14694 Категорії BV відповідають оцінкам G.

▸ Як розподілити допуск між площинами?

Симетрично: 50/50. Асиметрично: пропорційно реакціям підшипників — U_{ліворуч} = U_за×(b/L). Контрастний: на основі моменту з меншим допуском на контрастну площину. Balanset-1A автоматично обробляє розподіл.

▸ Які три типи дисбалансу?

Статичний — зміщені, але паралельні, фіксація в одній площині. Пара — нахилене через CoM, фіксація у двох площинах. Динамічний — загальне (статичне+пара), двоплощинне фіксування. Більшість реальних роторів: динамічний дисбаланс.

▸ Чому оцінки G мають логарифмічну шкалу?

Коефіцієнт 2,5 між класами охоплює весь діапазон від гіроскопів (G 0,4) до суднових дизельних двигунів (G 4000). Логарифмічне масштабування є доцільним, оскільки сприйнята інтенсивність вібрації та термін служби підшипника відповідають логарифмічним залежностям. Кожен крок ≈ однакова відносна зміна якості.

▸ Чи можу я перевірити відповідність за допомогою портативного балансувальника?

Так. Balanset-1AВбудований калькулятор ISO 1940, автоматичний розподіл площин, порівняння залишку з лімітом у режимі реального часу, звіт про формальний баланс. Точність ±5% достатня для G 16–G 2.5. Для G 1.0 потрібна ретельна підготовка.

Пов'язані статті глосарію

Ступінь якості балансу

Інтерактивний калькулятор класу G з повними таблицями допусків

ISO 14694

Зіставлення категорій BV/FV, специфічних для фанатів, з оцінками G

ISO 10816-1

Оцінка вібрації — вимірювання якості балансу під час експлуатації

Дисбаланс

Типи, вимірювання та корекція дисбалансу маси

Власна частота

Критичні швидкості та межа жорсткого/гнучкого ротора

Балансування ротора

Процедури балансування в одній та двох площинах

Баланс згідно з ISO 1940-1 — У польових умовах

Портативні балансувальники Vibromera оснащені вбудованими калькуляторами допусків ISO 1940, автоматичним розподілом площин та формальними звітами про балансування, що документують досягнутий клас G.

Переглянути балансувальне обладнання →