ISO 1940-1：机械振动——恒定（刚性）状态下转子的平衡质量要求

概括

ISO 1940-1是转子平衡领域最重要且最常被引用的标准之一。它提供了一种系统的方法，用于按类型对转子进行分类、确定适当的平衡质量等级以及计算具体的平衡公差。该标准的核心概念是 平衡质量等级（G级），使制造商和维护人员能够以标准化的方式指定和验证平衡作业的精度。本标准特别适用于 刚性转子—那些在其服务速度下不会弯曲或弯折的。

注：该标准已被 ISO 21940-11 正式取代，但其原理和 G 级系统仍然是全球刚性转子平衡的基本基础。

目录（概念结构）

该标准旨在指导用户完成确定允许残余不平衡的过程：

1. 1.适用范围及领域：

   本标准的初始部分确立了其范围和目的。它明确指出了其规则和指南适用于 转子刚性 在整个运行转速范围内，该标准都遵循这一基本假设。这意味着转子不会因不平衡力而发生显著的弯曲或变形。该标准涵盖范围广泛，旨在涵盖各行各业的各种旋转机械。然而，它也明确指出，这是一个通用标准，对于某些特定类型的机械（例如航空航天燃气轮机），可能优先采用其他更严格的标准。该标准的目标是：提供一种系统的方法来规范平衡公差，这对于制造和维修过程中的质量控制至关重要。

2. 2. 平衡质量等级（G级）：

   本节是该标准的核心。它介绍了 平衡质量等级（G级） 作为对不同类型机械的平衡要求进行分类的一种方式。G级定义为特定不平衡量（偏心率、 e) 和最大服务角速度 (Ω)，其中 G = e × Ω该值代表恒定的振动速度，提供标准化的质量衡量标准。该标准提供了一个综合表格，列出了各种转子类型（例如电动机、泵叶轮、风扇、燃气轮机、曲轴），并为每种转子指定了推荐的 G 级。这些等级基于数十年的经验数据和实践经验。例如，对于标准工业电机，可能建议使用 G6.3，而精密磨削主轴则需要更严格的 G1.0 或 G0.4。较低的 G 值始终表示更严格、更精确的平衡公差，这意味着允许的残余不平衡量更小。

3. 3. 允许残余不平衡量计算：

   本节提供了从理论G级到实际可测量公差的基本数学桥梁。它详细说明了计算允许特定不平衡量的公式（e_每)，即重心相对于旋转轴的允许位移。该公式直接源自G级的定义：

   e_每 = 克/Ω

   为了与常用工程单位实际使用，标准提供了以下公式：

   e_每 [克·毫米/千克] = (G [毫米/秒] × 9549) / n [转/分]

   一旦允许的特定不平衡量（e_每) 计算时，将其乘以转子的质量 (M) 求出总允许残余不平衡量 (呃_每）对于整个转子： 呃_每 = e_每 × 米该最终值以克毫米（g·mm）等单位表示，是平衡机操作员必须达到的目标。一旦测得的残余不平衡量低于该计算值，转子即被视为平衡。

4. 4. 将残余不平衡分配到校正平面：

   本节讨论分配计算出的总允许不平衡量的关键步骤（呃_每）为两者中的每一个设定特定的公差 校正平面需要双平面平衡来校正 天电 和 夫妻失衡标准提供了这种分配的公式，这取决于转子的几何形状。对于简单、对称的转子，总不平衡量通常在两个平面之间平均分配。然而，对于更复杂的几何形状，例如悬臂转子或重心不在轴承中心的转子，标准提供了特定的公式。这些公式考虑了校正平面和重心与轴承的距离，确保正确分配每个平面的公差。这一步至关重要，因为平衡机独立测量每个平面的不平衡量；因此，操作员需要每个平面的特定目标值（例如，“平面 I 中的允许不平衡量为 15 g·mm，平面 II 中的允许不平衡量为 20 g·mm”）。

5. 5. 平衡误差来源：

   本章的最后一部分将作为实用指南，指导即使在计算出精确的公差的情况下，实际中仍可能影响平衡作业精度的因素。它强调，实现完美的平衡是不可能的，目标是将残余不平衡量降低到计算公差以下的水平。该标准讨论了必须管理的几个主要误差源，包括：平衡机本身的校准误差；转子轴颈或安装面的几何缺陷（跳动）；用于将转子安装到机器上的工具引入的误差（例如，不平衡的心轴）；以及低速平衡过程中不存在的操作效应，例如热膨胀或空气动力。本章是质量控制的重要清单，提醒从业人员考虑整个平衡过程，而不仅仅是机器显示屏上的最终数字。

关键概念

• 标准化： G级系统提供了一种通用的平衡质量标准。客户只需指定“平衡至G6.3”，全球任何一家平衡车间都能准确了解所需的公差。
• 速度依赖性： 标准明确指出，平衡公差与机器的运行速度密切相关。较快的转子需要更严格的平衡（允许的残余不平衡量更小），才能产生与较慢转子相同的振动水平。
• 实用性： 该标准基于数十年的经验数据，提供了一个经过验证的实用框架，有助于避免欠平衡（导致高振动）和过度平衡（不必要的昂贵）。

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