了解動平衡等級分類
A 動平衡等級 — 也稱為平衡品質等級或 G 級 — 是一種標準化分類，規定特定類型的旋轉機器必須達到多高的動平衡校正水準。主要由 ISO 21940-11 （ISO 1940-1 的現代繼承者）定義，該等級系統根據設備的運轉特性進行分類，並為每個類別分配適當的 動平衡公差。其巨大價值在於，它為製造商、維護技術人員和最終用戶提供了一種單一、國際公認的語言，用於規範和驗證轉子 動平衡品質，因此「G6.3 泵」在地球上的每個車間都意味著相同的東西。
1. G 等級系統
動平衡等級以字母「G」後跟數字表示 — G2.5、G6.3、G16 等。該數字是允許的殘餘 不平衡 偏心（以毫米為單位）與最大服務角速度（以弧度/秒為單位）的乘積。更簡單地說，它是以 mm/s 表示的允許不平衡振動速度 離心力 — 轉子質心的軌道速度。這個單一數值巧妙地捕捉了重要的物理特性：一個等級將旋轉
控制在機器可承受的範圍內。
關鍵原則
較低的 G 數值意味著更嚴格的要求 — 允許的殘餘不平衡更少，運轉更平穩。較高的 G 數值允許更多的殘餘不平衡。該系統刻意承認，不同的機器根據其速度、質量、應用和運轉環境有著截然不同的需求；沒有單一「好」的數字，只有適合工況的數字。
2. 常見等級及其應用
ISO 21940-11 定義了從 G0.4（最高精度）到 G4000（最低）的等級。大多數工程師實際遇到的等級如下：
應用： 陀螺儀、高精度系統的主軸與驅動裝置、精密測量設備。
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 特徵： 動平衡校正 需要專門的動平衡校正設備和受控環境，通常在專門的精密
車間進行。
應用： 磨床驅動裝置、音訊與視訊驅動裝置、高精度機床主軸。（渦輪增壓器在 ISO 21940-11 表中歸類於 G6.3；更嚴格的等級取決於原廠或專案特定要求。）
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 高精度機床主軸、渦輪增壓器、高速離心機、電腦硬碟驅動器。
要求仔細控制每個動平衡校正參數和高品質的儀器。
應用： 燃氣與蒸汽渦輪機、剛性汽輪發電機轉子、壓縮機、機床驅動裝置、電腦驅動裝置，以及額定轉速高於 950 rpm 的中大型電動機。
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 燃氣和汽輪機、剛性渦輪發電機轉子、壓縮機、機床驅動裝置、有特殊要求的中大型電動馬達，以及離心分離機。 現場動平衡 是高品質、高速工業設備的基準，透過良好的
實踐即可輕鬆實現。
應用： G6.3 — 一般工業（最常見的等級） 通用電動馬達、流程工業機械，、風機與鼓風機、齒輪箱、渦輪增壓器、離心機（分離機、臥式分離機），以及一般機械轉子。
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 、風機和鼓風機、齒輪箱、一般機械轉子，以及中速壓縮機。
是大多數工業機械的主力等級，在可實現性和性能之間取得了良好的平衡，且輕鬆在便攜式動平衡校正設備的範圍內。
應用： 驅動軸（螺旋槳軸與萬向軸）、曲軸驅動裝置（ inherently balanced, rigidly mounted）、破碎機、農業機械，以及個別引擎零件。
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 驅動軸（螺旋槳軸和萬向軸）、六缸或更多缸的多缸柴油引擎、破碎機、農業機械，以及個別引擎部件。
適合堅固、較低速度的設備，這些設備能容忍更多的振動。
應用： 汽車輪胎、輪轂、車軸組與驅動軸（G40）；彈性安裝、 inherently balanced 曲軸驅動裝置（G40）；汽車與卡車完整往復式引擎（G100）；以及大型低速船用柴油引擎曲軸驅動裝置（G1600–G4000）。
磨床主軸、陀螺儀、精密測量設備。 四缸柴油引擎（G40）、剛性安裝的低速機械，以及非常大型、緩慢轉動的設備。
應用於龐大、緩慢的機器，這些機器既不需要也不具備經濟或技術上的精密動平衡校正需求。
3. 如何選擇正確的等級
- 選擇等級需要綜合權衡多個因素： 設備類型和設計：
- 運轉速度： ISO 21940-11 表格將機器類型映射到推薦等級，是自然的起點。
- 較快的機器通常需要更嚴格的等級，因為離心力隨速度的平方增加。 安裝類型：
- 安裝在柔性基礎或隔振底座上的設備，通常比剛性安裝的設備能容忍更高的 G 數值。 與人員的距離：
- 位於人員活動空間的機械，可能為了噪音和安全需要更嚴格的等級。 特殊要求：
- 醫療、精密製造和航空航天應用通常要求比標準工業實踐更嚴格的動平衡校正。 經濟性：
4. 從平衡等級到允許不平衡量
平衡等級是用於計算最大允許 剩餘不平衡 ：
U每 (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
- U每 = 允許殘餘不平衡量，單位為克·毫米
- G = 等級數值（例如 G6.3 的 6.3）
- M = 轉子質量，單位為公斤
- RPM = 運轉速度，單位為每分鐘轉數
實例演練
以一個 100 公斤、運轉於 1500 RPM 且規範為 G6.3 的風機轉子為例：
U每 = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 ≈ 4011 g·mm
若 校正平面 半徑為 200 mm，該 4011 g·mm 對應於該半徑處約 20 克的允許殘餘不平衡量。 剩餘不平衡計算器 (ISO 21940-11) 會立即執行此轉換，並將總量分配至兩個校正平面供您使用。
5. 變速與多速機組
當機組在一段速度範圍內運轉時，需謹慎套用平衡等級：
- 定速運轉： 在正常運轉速度下套用該等級。
- 變速運轉： 在最大連續運轉速度下套用該等級，此處離心力最大。
- 通過臨界速度： 對於 柔性轉子，在 臨界轉速 可能需要特別關注，甚至需要 模態動平衡校正 在 ISO 21940-12.
6. 驗證與驗收
一旦 動平衡校正 完成後，必須將達到的品質與規範等級進行比對。有兩種途徑：
- 直接不平衡量測量： 在平衡機上，可直接讀取殘餘不平衡量並與 U每.
- 振動測量： 在現場動平衡中，1× 振動幅值作為平衡品質的間接指標。
當測得的殘餘不平衡量等於或低於計算出的 U每, 或 當機組在役振動符合適用的嚴重度標準時——目前為 ISO 20816 系列（已取代 ISO 10816）。在已安裝機組上，此驗證於現場進行：使用如 Balanset-1A 測量 1× 振幅與相位 在機組自身的軸承處以運轉速度測量，計算 影響係數，施加校正，並確認殘餘量落在所選等級範圍內——無需拆卸轉子。
7. 從 ISO 1940 到 ISO 21940
G 等級系統最初於 ISO 1940-1 中建立，該標準最初於 1986 年發布。2016 年，ISO 1940 系列經修訂並重新編號為 ISO 21940 系列，其中 ISO 21940-11 取代了 ISO 1940-1。基本原則與等級數值幾乎未變，因此舊版規範依然有效，但新版標準增加了：
- 更新的設備分類。
- 更清晰的等級選擇指引。
- 與更廣泛的轉子動力學標準家族更好地整合。
- 改進的柔性轉子程序。
8. 常見誤解
「越緊密越好」
現實： 過度規範平衡品質會增加成本卻無相應效益。若 G6.3 是該工況的正確等級，則平衡至 G2.5 的機組未必比 G6.3 表現更佳。
「等級等於振動水平」
現實： G 數值代表允許的不平衡偏心量，而非振動幅值。實際 振動 機組顯示的振動取決於平衡之外的許多因素——剛性、阻尼、 共振, 不對心 以及鬆動等。
「單一等級適用於全廠」
現實： 即使在同一設施內，不同類型的機組也需要不同的等級。精密研磨機與破碎機的平衡需求截然不同，絕不適用同一套籠統規範。
9. 文件與規範
在委託動平衡校正工作時，規範應明確說明：
- 所需等級與標準——例如，「依 ISO 21940-11 平衡至 G6.3」。
- 用於公差計算的運轉速度。
- 所需的校正平面數量。
- 驗證方法——機床動平衡機或現場振動測量。
清晰完整的規範可消除歧義，並為動平衡人員與客戶提供可資佐證的紀錄，說明需求與達成結果。
