什么是 ISO 1940-2？

快速回答

ISO 1940-2:1997 (机械振动 — 刚性转子的平衡质量要求 — 第 2 部分：平衡误差) 曾是国际标准，用于识别、评估并考虑刚性转子平衡时出现的误差——从芯轴和传动轴不平衡到部件跳动及仪器离散误差。该标准已废止，并由 ISO 21940-14:2012 (机械振动 — 转子平衡 — 第 14 部分：平衡误差评估程序) 取代，该标准将相同程序扩展到具有柔性行为的转子。注意：它经常与平衡 vocabulary — 那是另一项标准， ISO 21940-2 （原 ISO 1925），本页下文总结了其术语。

当德国工程师规定“在两个平面上将动不平衡校正到 G 6.3”时，日本技术人员必须准确理解要求内容——相同的转子状态、相同的平衡程序以及相同的验收标准。ISO 平衡术语——ISO 21940-2（原 ISO 1925）——通过为整个领域提供统一且国际认可的术语体系，使这一点成为可能。

相比之下，ISO 1940-2 本身既不是词典，也不是公差规范——它处理的是 balance errors。它将平衡过程的误差来源分类为 systematic （可评估大小和角度——例如芯轴或传动轴不平衡、径向和轴向跳动、键与键槽、残余磁性、重新装配及仪器误差）， 随机变化的 （松动部件、滞留液体、热变形、风阻）以及 scalar （只能估计最大幅值，角度无法确定——例如配合间隙和制造公差），并给出了评估和考虑这些误差的程序，从而确保残余不平衡确实保持在允许值 U每 从 ISO 1940-1 （现为 ISO 21940-11）之内。其后继标准 ISO 21940-14 在 ISO 21940 系列中继续承担这一角色。

详细术语分析

刚性与柔性的区别

这是平衡中最重要的一个分类。这种区分决定了一切：哪种标准适用、需要哪些设备、需要多少个平面以及必须以何种速度进行平衡。.

刚性转子（ISO 21940-2 定义）

转子的不平衡度可在任意两个平面上进行修正，修正后的残余不平衡度在最高使用速度前的任何速度下都不会发生显著变化。. 实践测试： 如果第一个弯曲 临界速度 远高于最大服务速度（通常 > 1.5 倍或更高），转子是刚性的。

柔性转子（ISO 21940-2 定义）

转子在使用速度下发生弹性变形，使其不平衡状态发生变化。必须在两个以上平面上以服务速度或接近服务速度时进行平衡。 适用于 大型涡轮发电机、多级高速压缩机、高速长纸辊。适用于 ISO 21940-12。.

绝大多数工业转子（电机、风扇、泵、飞轮、轴）都是刚性转子。转子 ISO 1940-1 G 级系统直接适用于刚性转子。.

三种不平衡类型

该术语标准（ISO 21940-2）根据主惯性轴与旋转轴的几何关系定义了三种基本类型。理解这些类型对于选择正确的平衡程序至关重要：

不平衡矢量
U = m × r（幅值） U∠θ（极坐标形式）
m = 不平衡质量（克） | r = 与轴的距离（毫米） | θ = 角位置（°）
  • 静态不平衡 产生一个 力 - 两个轴承以 1×RPM 的速度相向振动。转子在不旋转的情况下也能检测到不平衡（重力使其显示在刀刃上）。一个校正平面即可。典型的窄盘状转子（L/D < 0.5）：窄皮带轮、风扇叶轮、薄飞轮。.
  • 耦合不平衡 产生一个 时刻 - 轴承以 1×RPM 的速度反相振动 180°。净力为零（质量中心位于轴上），但位于不同轴向位置的两个相等且相反的重点会产生摇摆耦合。只能在旋转时检测到。需要两个校正平面。.
  • 动态不平衡 = 静态 + 耦合组合。所有非完全对称的实际转子的一般情况。力和力矩同时存在。轴承以 1× 振动，既非同相关系，也非完全 180° 失相关系。需要双平面平衡。.

特定不平衡与 G 级联系

特定不平衡 (e = U/M) 是进行通用天平质量比较的关键指标。不平衡度为 50 g·mm 的 5 千克转子的 e = 10 µm。不平衡度为 5 000 g·mm 的 500 千克转子的 e = 10 µm — 尽管质量相差 100 倍，但平衡质量完全相同。

"(《世界人权宣言》) G级 在此基础上，将速度也包括在内：G = e × ω，得出一个单一的数字（毫米/秒），该数字可独立于质量和速度来描述平衡质量。这就是 ISO 1940-1 容忍系统。

校正平面与公差平面

该术语标准作出了一个在实践中常被忽视的关键区分：

  • 公差平面 = 振动和动态载荷最为关键的轴承平面。允许不平衡度 U每 在此指定。.
  • 校正平面 = 可放置砝码的位置（风扇轮毂、电机端环、轴肩）。通常与轴承的轴向位置不同。

转换 U每 从公差平面到修正平面的转换需要了解转子的几何形状。对于不对称或悬垂转子，这种转换会显著改变每个平面的公差。转子 Balanset-1A 会在输入转子尺寸时自动处理这种转换。.

平衡机类型

这两种基本机器类型反映了不同的物理测量原理：

  • 软轴承： 悬架固有频率远低于运行速度 → 机器测量 位移每个新转子都需要校准。历史意义重大；使用率下降。
  • 硬轴承： 悬架固有频率远高于运行速度 → 机器测量 力永久校准 — 可接受不同的转子，无需单独校准。现代主流型号。

现场平衡仪器，如 Balanset-1A 使用不同的原理：它们不是 ISO 意义上的 "机器"，而是使用转子自身的轴承和支架作为测量系统，采用试重（影响系数）法来确定校正，而不需要专用的平衡机。.

交叉参考：每个术语的使用地点

引用 ISO 平衡术语（ISO 21940-2）的标准

ISO 1940-1 / ISO 21940-11: 使用所有公差和质量术语 - G 级、U 级、A 级、B 级、C 级、D 级和 E 级。每，平衡公差、残余不平衡。该词汇的主要使用者。

ISO 14694: 使用转子术语（刚性）、不平衡术语，并扩展包含风机专用的 BV 应用类别、平衡等级和振动限值表。

ISO 10816 / ISO 20816: 使用测量术语——振动速度、有效值、轴承座测量点。

ISO 21940-12： 通过多速度、多平面程序扩展灵活的转子定义。.

API 610 / API 617： 石油标准参照 ISO 1940 G 级和不平衡术语来制定泵和压缩机规格。

ISO 1940-2 → ISO 21940-14：过渡

ISO 21940-14:2012 已正式取消并取代 ISO 1940-2:1997，构成其技术修订版——主要变化是将其适用范围扩展到具有柔性行为的转子。平衡术语走的是另一条修订路径：ISO 1925 修订为 ISO 21940-2。ISO 21940 编号反映了其并入涵盖转子平衡各方面的完整 ISO 21940 系列。旧编号在行业文献中仍然很常见。

官方标准： ISO Store 上的 ISO 21940-14:2012（取代 ISO 1940-2）→

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