平衡质量等级（G-Grade）：定义、目的和应用

设备

便携式平衡器和振动分析仪 Balanset-1A

$2,367.87 +增值税（如适用）

部件

振动传感器。

$107.90 +增值税（如适用）

部件

光学传感器（激光转速计）。

$148.67 +增值税（如适用）

设备

Balanset-4

$8,156.25 +增值税（如适用）

部件

磁座尺寸-60-kgf。

$55.15 +增值税（如适用）

部件

反射胶带。

$11.99 +增值税（如适用）

设备

Dynamic balancer "Balanset-1A" OEM

$2,080.13 +增值税（如适用）

什么是天平质量等级（G 级）？

A 平衡质量等级, G 级 “是 ISO 1940-1 和 ISO 21940-11 标准中规定的一种标准化分级，通常称为 ”G 级"，它规定了转子最大允许残余不平衡度。换句话说，G 级表明转子必须精确平衡的程度。它并不直接测量振动水平，而是根据转子的质量和最大运行速度来定义不平衡公差。.

字母 G 后面的数字（如 G6.3、G2.5）对应转子质心的最大振动速度，单位为毫米/秒 (mm/s)。例如，G6.3 级意味着转子的质量中心在最大运行速度下的振动速度不应超过 6.3 毫米/秒，而更严格的 G2.5 级则将这一速度限制在 2.5 毫米/秒。G 数值越低，平衡要求越严格：不平衡公差越小，平衡精度越高。.

G级制度的目的

开发 G 级系统的目的是建立一个通用标准，定义转子必须达到的平衡程度。与 “转子必须平衡良好 ”这样含糊不清的说法不同，工程师可以指定一个精确、可验证的目标，例如 “平衡达到 G6.3”。该标准为制造商、服务工程师和客户提供了一种通用语言，确保设备达到所需的可靠性和安全性标准。G 级系统的主要目标是

将不平衡产生的振动限制在可接受的水平。. 不平衡会产生离心力和振动，从而导致噪音、疲劳故障和事故。通过采用标准平衡等级，可以将这些振动控制在安全范围内。.

最大限度地降低轴承的动载荷，延长其使用寿命。. 持续的振动会像锤子一样敲击轴承，加速其磨损。通过所需的 G 级限制不平衡，可以减少作用在轴承上的力，从而延长轴承的使用寿命。.

确保转子在最大设计转速下安全运行。. 转速越高，即使是很小的不平衡也会产生很大的影响。严格的平衡等级可确保转子在运行速度下不会产生破坏性振动。这对于高速机器（涡轮机、压缩机等）尤为重要，因为过度的不平衡会导致故障。.

提供明确、可衡量的验收标准。. 有了 G 级标准，就可以在制造和维修过程中验证是否达到了所要求的平衡水平。如果平衡后的残余不平衡度不超过给定 G 级的允许值，则认为转子已通过检查。这种方法将平衡从一门艺术转变为一门具有可验证标准的精确科学。.

平衡质量等级如何确定？

ISO 标准包含为数百种典型转子和机器选择 G 级的建议。标准表（如 ISO 1940-1，现已被 ISO 21940-11 取代）列出了各类设备的推荐 G 级。具体等级的选择取决于多个因素：

机器类型和用途。. 高速涡轮机或精密主轴比低速农用机械需要更精确的平衡（更低的 G 值）。设计人员要考虑特定类型的机器对振动的敏感程度，以及不平衡可能造成的后果。.

转子质量和尺寸. 较轻的转子通常对不平衡更为敏感，因此可能有更严格的要求。与较轻的转子相比，较重的转子可以 “容忍 ”更大的绝对不平衡，而不会增加振动。.

最大旋转速度。. 这是关键因素之一：转速越高，平衡就必须越严格。在不平衡度相同的情况下，力的增加与转速的平方成正比。因此，高速转子应选择较低的 G 级，以补偿速度效应。.

支撑结构和安装条件。. 安装在柔性（弹性）支撑上的转子通常比安装在刚性基础上的转子需要更仔细的平衡，因为柔性系统的减振效果较差。例如，根据发动机是安装在弹性隔振器上还是安装在刚性基础上，同一曲轴可能适用不同的等级（G16 与 G40）。.

常见天平质量等级示例

注： 等级名称中以毫米/秒为单位的速度值与具体偏心率和角速度的乘积相对应：G = e_每-ω.因此，G 值表示转子运行时质心移动的极限速度。在实际操作中，根据具体要求和运行条件，等级的选择可能会上下相差一级。.

计算允许残余不平衡量

知道了所需的 G 级，就可以计算出允许的最大残余不平衡度，即平衡后在不超过规定等级的情况下可能残余的不平衡度。ISO 标准提供了以下公式：

呃_每 (克-毫米）= （9549 × G [毫米/秒] × 米 [千克]）/ n [转/分钟］

在哪里：

• 呃_每 - 以克-毫米（g-mm）为单位的允许残余不平衡度
• 格 — 平衡质量等级（mm/s）
• m - 转子质量（千克）
• n - 最大运行速度（每分钟）

例子： 对于质量为 100 千克、最高转速为 3000 转/分、必须按照 G6.3 级进行平衡的转子而言，允许的残余不平衡度为：

呃_每 = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 克毫米

这意味着该转子允许的总不平衡度约为 2005 g-mm，而不会超过 G6.3。在实践中，这种残余不平衡在校正平面之间分配。对于双平面（动态）平衡，计算出的 U_每 根据转子的配置在平面之间平均分配或按比例分配。因此，平衡技术人员需要达到一个特定的数值目标。.

实用平衡和设备

在实践中，要达到所需的平衡等级，需要使用专门的设备。在生产条件下，通常采用固定式平衡机，转子在此旋转和校正，直到残余不平衡降至所选 G 级的标准值。.

不过，在现场条件下（例如，当已安装的风扇或泵发生振动时），可以使用便携式平衡仪器。例如 Balanset-1A 设备--便携式双通道测振平衡器。它可以直接在设备上实现单平面或双平面原位动平衡（现场，无需拆卸转子）。.

图 1：与笔记本电脑连接的 Balanset-1A 便携式测振平衡器。这种结构紧凑的设备包括一个电子测量模块、两个振动传感器和一个激光转速计，由 PC 软件进行控制和不平衡计算。.

图 1：Balanset 软件中的平衡公差计算窗口。程序包含一个内置计算器，可根据转子质量、运行速度和所选 G 级，按照 ISO 1940 标准自动计算允许的残余不平衡度。.

该设备连接到笔记本电脑，使用传感器和光学转速计测量振动和不平衡相位，然后软件自动计算所需的校正砝码。Balanset-1A 的功能之一是根据 ISO 1940（G 级）自动计算允许的不平衡度--设备本身可确定必须将振动降低到什么程度才能达到 G6.3 或 G2.5 等 级。.

Balanset-1A 等现代平衡仪器可以更快、更可靠地达到所需的平衡等级。通过使用标准的 G 级术语和内置的公差计算，工程师和技术人员可以准确了解成功平衡的标准。因此，通过 G 级实现平衡质量的标准化已成为一种通用语言，可用于描述特定转子应如何 “平稳 ”运行，以及使用全球可理解和可验证的方法实现这一振动可靠性水平。.

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