了解平衡等级分类
A 平衡等级 — 也称为平衡质量等级或 G级 — 是一种标准化分类，用于规定特定类型的旋转机械必须达到的平衡精度。主要由以下因素决定： ISO 21940-11 （ISO 1940-1的现代版本），该分级体系根据设备的运行特性对其进行分类，并为每个类别分配相应的 平衡公差. 其主要价值在于，它为制造商、维护技术人员和最终用户提供了一种统一的、国际公认的语言，用于指定和验证转子 平衡质量因此，“G6.3泵”在地球上任何一家车间里都指同一款产品。
1. G级分级系统
平衡等级用字母“G”加数字表示——例如 G2.5、G6.3、G16 等。该数字即允许残差的乘积 不平衡 偏心量（单位：毫米）和最大工作角速度（单位：弧度/秒）。简而言之，它是允许的不平衡振动速度，表示为 毫米/秒 ——转子质心的圆周速度。这个单一数值精准地概括了关键的物理原理：一个坡度维持着旋转 离心力 在机器能够承受的范围内。
核心原则
G值越低，要求越严格——允许的残余不平衡量越小，运行越平稳。G值越高，允许的残余不平衡量越大。该系统充分考虑到不同机器根据其转速、质量、应用场景和运行环境，需求存在巨大差异；因此并不存在单一的“理想”数值，只有适合具体工况的数值。
2. 常用等级及其应用
ISO 21940-11 规定了从 G0.4（最高精度）到 G4000（最低精度）的等级。工程师们实际接触到的等级主要有以下几种：
G0.4 — 超高精度
应用： 磨床主轴、陀螺仪、精密测量设备。
Character: 需要专用平衡设备和受控环境，通常在专门的精密车间内进行 平衡 shop.
G1.0 — 高精度
应用： 高精度机床主轴、涡轮增压器、高速离心机、计算机磁盘驱动器。
Character: 这要求对每个平衡参数进行精确控制，并配备高质量的仪器仪表。
G2.5 — 精密工业
应用： 燃气轮机和蒸汽轮机、刚性涡轮发电机转子、压缩机、机床驱动装置、具有特殊要求的中大型电动机以及离心分离机。
Character: 高品质、高速工业设备的标杆，且通过科学合理的设计即可轻松实现 实地平衡 practice.
G6.3 — 通用工业级（最常见的等级）
应用： 通用电动机、过程工业机械， 离心泵、风扇和鼓风机、减速机、通用机械转子以及中速压缩机。
Character: 这是大多数工业机械的标准配置，在可实现性和性能之间取得了良好的平衡，且完全在便携式平衡设备的处理能力范围内。
G16 — 重工业
应用： 传动轴（螺旋桨轴和万向节轴）、六缸及以上多缸柴油发动机、破碎机、农业机械以及各类发动机零部件。
Character: 适用于坚固耐用、运行速度较慢且抗振动能力较强的设备。
G40及以上 — 极重工业级
应用： 四缸柴油发动机（G40）、刚性安装的低速机械以及转速极低的大型设备。
Character: 适用于体积庞大、运行缓慢的机器，在这些机器上，精确平衡既不经济，也没有技术上的必要。
3. 如何选择合适的等级
选择年级需要综合考虑以下几个因素：
- 设备类型与设计： ISO 21940-11 标准中的表格将设备类型与推荐等级进行了对应，是自然的起点。
- 运行速度： 转速越高的机器通常需要更陡的坡度，因为离心力与转速的平方成正比。
- Mounting type: 安装在柔性基础或隔振支架上的设备，通常比刚性安装的设备能承受更高的G值。
- 贴近民众： 在有人活动的场所使用机械设备时，可能需要对噪音和安全标准提出更严格的要求。
- 特殊要求： 医疗、精密制造和航空航天领域的应用通常要求比标准工业实践更严格的平衡精度。
- Economics: 等级每提高一级，成本就会增加，因此所选等级应符合实际需求，避免规格过高。
4. 从等级到允许的不平衡度
坡度是计算最大允许值的输入参数 残余不平衡量 针对特定转子：
呃每 (克·毫米) = (9549 × 克 × 米) / 转速
- 呃每 = 允许的残余不平衡量，单位为克-毫米
- 格 = 等级编号（例如：G6.3 对应 6.3）
- M = 转子质量，单位：千克
- 转速 = 服务速度，单位为每分钟转数
Worked Example
假设有一个质量为100千克、转速为1500转/分钟的风扇转子，其公差等级为G6.3：
呃每 = (9549 × 6.3 × 100) / 1500 ≈ 401 g·mm
If the 校正平面 半径为 200 毫米，这意味着 401 克·毫米相当于该半径下约 2.0 克的允许残余不平衡量。该 余量不平衡计算器（ISO 21940-11） 会立即完成此转换，然后将总和自动分配到两个平面中。
5. 变速和多速机器
当机器在不同转速下运行时，需谨慎施加坡度：
- 恒速运行： 在正常运行速度下施加坡度。
- Variable speed: 在最大连续运行速度下施加载荷，此时离心力最大。
- 通过临界速度： 为 柔性转子, 截至 临界速度 可能需要单独处理，这可能需要 模态平衡 under ISO 21940-12.
6. 验证与验收
Once 平衡 完成后，必须对照规定的等级标准检查所达到的质量。有两种方法：
- 直接不平衡测量： 在平衡机上，直接读取残余不平衡值并与U进行比较每.
- 振动测量： 在现场平衡过程中，1×振动振幅可作为平衡质量的间接指标。
当测得的残余不平衡值等于或小于计算值 U 时，转子即被验收。每, 或 当运行中的振动达到适用的严重度标准时——如今 ISO 20816 系列（取代了 ISO 10816）。在已安装的机器上，此验证需在现场进行：使用便携式双通道仪器，例如 平衡仪-1a 测量 1× 振幅和相位 在机器自身轴承中以运行速度计算 影响系数，应用校正，并确认残差位于选定的等级范围内——无需拆下转子。
7. 从 ISO 1940 到 ISO 21940
G级分级体系最初确立于1986年发布的ISO 1940-1标准中。2016年，ISO 1940系列标准经过修订并重新编号为ISO 21940系列，其中ISO 21940-11取代了ISO 1940-1。 其基本原则和等级数值基本保持不变，因此旧版规范仍然有效，但现代标准增加了以下内容：
- 更新了设备分类。
- 关于选课的更明确指导。
- 与更广泛的转子动力学标准体系更好地融合。
- 改进的柔性转子操作规程。
8. 常见误解
“越紧越好”
现实： 过度追求平衡精度会增加成本，却无法带来相应的收益。一台达到G2.5级平衡标准的机器，其性能未必优于达到G6.3级标准的同类机器，而G6.3级才是该工况下的正确等级。
“等级即振动等级”
现实： G值表示允许的不平衡偏心量，而非振动振幅。实际 振动 一台赛车的表现取决于平衡之外的许多因素——刚性、阻尼、 谐振, 错位 以及他们之间的松散。
“一种规格，全厂通用”
现实： 即使在同一工厂内，不同类型的机器也需要不同等级的产品。精密磨床和破碎机的平衡要求截然不同，绝不应采用统一的技术规格。
9. 文档与规格
在委托进行平衡工作时，技术规范应明确规定：
- 要求的等级和标准——例如，“根据 ISO 21940-11 标准，达到 G6.3 级”。
- 用于公差计算的服务速度。
- 所需的校正平面数量。
- 验证方法——车间平衡机或现场振动测量。
此类清晰、完整的规格说明既能消除歧义，又能为平衡机操作人员和客户双方提供一份具有法律效力的记录，明确记载了要求内容与实际成果。
