什么是 ISO 1940-1？

快速回答

ISO 1940-1 (机械振动 - 转子在恒定（刚性）状态下的平衡质量要求)定义了 G 级天平质量系统 用于刚性转子。计算公式为 呃每 = (9 549 × G × M) / n 计算允许残留量 不平衡. .被以下文件取代 ISO 21940-11:2016 值相同。工业机械的默认等级： G 6.3.

ISO 1940-1 是全球转子平衡的基础文件。其 G 级系统是事实上的平衡语言：全球所有专家都知道 "平衡达到 G 6.3"。该标准涵盖了从微型精密主轴到大型曲轴的刚性转子，为规定、计算和验证平衡质量提供了一个通用框架。.

该标准仅适用于 死板的 转子 - 在整个运行速度范围内，转子在离心力作用下的弹性变形可以忽略不计。柔性转子（工作速度高于第一弯曲临界速度）适用于 ISO 21940-12。.

刚性转子概念

如果转子的质量分布在速度从零到最大运行速度的变化过程中没有显著变化，则该转子被归类为刚性转子。其主要结果是 在平衡机上低速平衡的转子在运行速度下保持平衡。. 这样就可以在车间机器上以 300-600 转/分钟的转速进行平衡，同时在使用中以 3 000+ 转/分钟的转速满足公差要求。.

如果转子在超临界区域运行（高于第一弯曲 临界速度)或附近 谐振, 因此，低速平衡在高速时可能无效。这种转子被归类为柔性转子。.

ISO 1940-1 不涵盖的内容

几何形状不断变化的旋翼（铰接轴、直升机叶片）。转子-支撑-基础系统中的共振。与质量分布无关的空气动力和流体动力。关于风机，请参见 ISO 14694 (BV/FV 类别）。.

不平衡类型

不平衡 = 转子惯性轴≠旋转轴。以矢量形式表示 U = m × r (克-毫米）。ISO 1940-1 将其分为三种类型：

  • 静态不平衡： 惯性轴与旋转轴平行，但有位移。相当于单个不平衡质量。可在 一个平面. .典型：滑轮、窄齿轮、风扇叶轮（长径比 < 0.5）。.
  • 夫妇失衡： 惯性轴通过质量中心，但倾斜。净力为零，但有两个（一对）力使转子摇摆。要求 双平面.
  • 动不平衡： 一般情况--静态 + 耦合相结合。惯性轴与旋转轴既不平行也不相交。要求 双平面. .大多数实际转子都存在动态不平衡。.

具体不平衡度（偏心率）

具体不平衡
e = U / M
e 单位 µm（克-毫米/千克） | U = 不平衡度（克-毫米） | M = 转子质量（千克） - 质量中心与旋转轴的位移

G 级产品的定义是 e × ω (mm/s) - 转子质心绕旋转轴的线速度。这个单一的数字可以表征平衡质量，与转子的尺寸和速度无关。.

G 级系统--物理基础

质量相似性

对于几何形状相似的转子：U每 ∝M→具体不平衡度 e每 应保持不变。一个标准适用于所有尺寸。.

速度相似性

离心力 F = M-e-ω²。为了在不同速度下保持可接受的轴承载荷，e每 必须随着 ω 的增大而减小：

G 级定义
G = e每 × ω = 常量（毫米/秒）
G 6.3 = 质心轨道速度 ≤ 6.3 mm/s | 相邻等级相差系数 2.5

计算允许残余不平衡量

ISO 1940-1 / ISO 21940-11 公差公式
呃每 = (9 549 × G × M) / n
呃每 以 g-mm 为单位 | G = 等级 (mm/s) | M = 转子质量 (kg) | n = 最大运行转速 | 9 549 = 60 000/(2π)
工作实例：风扇转子，G 6.3

鉴于 离心风机叶轮，M = 200 kg，n = 1 500 RPM，G 6.3。.

全部的： 呃每 = 9 549 × 6.3 × 200 / 1 500 = 8 021 克-毫米

偏心率： e每 = 8 021 / 200 = 40.1 微米

每个平面（对称，2）： 8 021 / 2 = 4 011 克-毫米

R = 400 毫米时： 4 011 / 400 = 每个平面 10.0 克

始终使用最高服务速度

公式中的转速必须是使用中的最高转速，而不是平衡机转速。许多转子的平衡转速为 300-600 RPM，但公差必须使用实际使用转速（如 1 480 RPM）。使用平衡机转速会产生危险的松动公差。.

分配给校正飞机

呃每 适用于转子的质量中心。在实际操作中，应在两个平面（轴承附近）进行平衡。第 7 章规则：

对称转子

中点的 CoM → 相等：U左 = UR = U每 / 2.

非对称轴承间

不对称分配
呃左侧 = U每 × (b / L) | U对 = U每 × (a / L)
a = CoM 至左方位 | b = CoM 至右方位 | L = a + b

悬挂式转子

悬挂质量会对两个轴承产生弯矩负荷。需要进行基于力矩的重新计算 → 通常对悬空平面的公差要求更严格。常见于泵、单级压缩机、悬臂风扇叶轮。.

错误与核查

错误源

  • 系统化： 机器校准漂移、偏心心轴、键槽效应（ISO 8821）、热变形。.
  • 随机的： 传感器噪音、支撑间隙、转子座变化。.

总误差不得超过公差的 10-15%。如果更大，则相应地收紧工作公差。.

装配效果

组件平衡≠装配平衡。联轴器偏心、径向跳动、松动配合都会影响部件工作。对装配好的转子进行微调平衡。.

验证方法

  • 索引测试： 在心轴上将转子旋转 180°，重新测量。变化 = 夹具误差。.
  • 试重测试： 添加已知质量，验证测得的矢量变化与预期相符。.
  • 实地检查： 测量轴承的振动 ISO 10816.
Balanset-1A：内置符合 ISO 1940-1 标准的装置

"(《世界人权宣言》) Balanset-1A 自动执行 ISO 1940-1：输入质量、速度、G 级 → 瞬时 U每 自动平面分配。平衡后，比较剩余与限制。F6 报告功能可生成正式协议，记录所达到的 G 级。精度为 ±5% 速度，±1° 相位--足以满足 G 16 至 G 2.5 的要求。±1°相位 Balanset-4 对于复杂的多轴承转子，可扩展至四个通道。.

工作实例

案例 1：电动机 - G 6.3

转子： 15 千瓦，1 460 转/分，35 千克，轴承间对称。.

宽容： 呃每 = 9 549 × 6.3 × 35 / 1 460 = 1 442 克-毫米 → 721/平面。.

R = 80 毫米时： 721 / 80 = 9.0 克/平面. .商店平衡：180 克-毫米残留量。✅

案例 2：泵 - 悬臂叶轮，G 6.3

转子： 轴 + 叶轮 18 千克，2 950 转/分钟。叶轮 6 千克，悬空 120 毫米。轴承跨度 250 毫米。.

全部的： 呃每 = 367 克-毫米. .力矩分配：前 ≈ 202，后 ≈ 165 g-mm。.

实地平衡 与 Balanset-1A 单面：8.5 克，230°。最终重量95 g-mm。✅

案例 3：涡轮压缩机 - G 2.5

转子： 3 级，65 千克，12 000 转/分钟。略微不对称。.

宽容： 呃每 = 129 克-毫米 → 65/平面 → R = 95 毫米时： 0.68 克/平面.

亚克精度 → 仅限车间高速机。指数测试：芯轴误差 < 5 g-mm。最终：28 g-mm/平面。✅

ISO 1940-1 → ISO 21940-11

  • G 级数值、公式、应用表 - G 级数值、公式、应用表 - G 级数值、公式、应用表 - G 级数值、公式、应用表 相同. .无技术变更。.
  • ISO 21940 系列：第 11 部分（质量）、第 12 部分（柔性）、第 14 部分（程序）、第 21 部分（说明）、第 31 部分（敏感性）、第 32 部分（密钥）。.
  • 在实践中，这两个名称可以互换使用。.
  • ISO 14694 BV 级直接参照 G 级。.
  • ISO 21940-11: 该标准--G 级系统。.
  • ISO 21940-12： 灵活的转子平衡.
  • ISO 10816 / ISO 20816: 振动评估 - 平衡质量的运行结果。.
  • ISO 14694: 风扇专用 BV/FV 级 → G 级。.
  • ISO 8821： 键槽影响（半键惯例）。.
  • api 610 / api 617： 参照 ISO 1940 标准的石油泵/压缩机。.

官方标准： ISO 1940-1 关于 ISO 商店→

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