ISO 1940-1 平衡质量要求 用于刚性转子
定义 G 级平衡质量体系的基础性国际标准——从 G 0.4（陀螺仪）到 G 4000（船用柴油机）。现已纳入 ISO 21940-11，G 级值和方法完全相同。
Vibromera 将完整的 G 0.4 至 G 4000 等级表内置于 Balanset-1A 中，因此仪器可在试重运行后立即依据 ISO 1940-1 报告已达到的平衡质量等级。
允许残余不平衡量
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 - 输入转子数据，获得 U每
结果 - ISO 1940-1
允许的残余不平衡
计算公差
G 级平衡质量等级
对数刻度，相邻等级之间的系数为 2.5 - 从超精 G 0.4 到航海级 G 4000
📋 完整的 G 级表 - ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| G级 | e-ω (mm/s) | 典型转子类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | 陀螺仪、精密主轴、光盘驱动器 | 接近传统平衡的极限 |
| G 1.0 | 1.0 | 磨削主轴驱动器、录音机、小型精密电枢 | 要求超洁净条件 |
| G 2.5 | 2.5 | 燃气轮机和蒸汽轮机、涡轮发电机、涡轮压缩机、高速电机 | 防止轴承过早损坏 |
| G 6.3 | 6.3 | 风扇、泵、飞轮、电机、机床、纸卷 | 最常见 - 默认等级 |
| G 16 | 16 | 万向轴（特殊）、农业机械、破碎机、矿井风机 | 重负荷、恶劣条件 |
| G 40 | 40 | 汽车车轮和轮辋、万向轴（标准）、慢速风扇 | 轮胎变化占主导地位 |
| G 100 | 100 | 汽车、卡车、机车的完整发动机 | 整机装配的内燃机 |
| G 250 | 250 | 高速柴油机曲轴 | 组件级 |
| G 630 | 630 | 大型四冲程发动机曲轴、弹性支架上的船用柴油机曲轴 | 大型低速往复式 |
| G 1600 | 1600 | 大型二冲程发动机曲轴 | 非常缓慢，地基庞大 |
| G 4000 | 4000 | 刚性基础上的低速船用柴油机曲轴 | 最宽松的要求 |
📊 普通工业转子的预计算公差
| 转子类型 | 质量（千克） | 转速 | G | U每 （克-毫米） | 每个平面 | e每 （微米） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小型电机 | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| 暖通空调风机 | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| 泵叶轮 | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| 涡轮压缩机 | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| 纸卷 | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| 发电厂风机 | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| 磨削主轴 | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| 车轮 | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 容差分配方法 - ISO 1940-1 第 7 章
| 转子类型 | 分配 | 公式 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 对称 | 平分 | UL=UR=U每/2 | 最简单的情况。电机，一些风扇。 |
| 非对称轴承间 | 比例 | UL=U每-(b/L) | 最常见的方法。 |
| 悬臂式 | 基于时刻 | 静力学公式 | 悬伸平面的公差更小。 |
| 狭窄（平面接近） | 独立的静态+耦合 | 符合 ISO 21940-12 标准 | 不同的振动效果。 |
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 级平衡质量体系 用于刚性转子。计算公式为 U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 刚性的 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，此时挠曲会改变有效质量分布，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 （风机专用 BV 类别和振动限值）。
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.
- 动态不平衡： 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）
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：
计算允许残余不平衡量
工作实例：风扇转子，G 6.3
已知： 离心风机叶轮，M = 200 kg，n = 1 500 RPM，G 6.3。
总计： U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。
分配到校正平面
U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：UL = UR = U每 / 2.
非对称轴承间
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
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。 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。
公差： U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/平面车间平衡：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。
总计： U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：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。
公差： U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 — 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。
相关标准
- 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: 风机专用 BV 类别、平衡等级和振动限值。
- 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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公差计算器 G 级表格 什么是 ISO 1940-1？ 刚性转子概念 不平衡类型 静态/耦合/动态 特定不平衡 G 级系统 相似性法则 公差公式 平面分配 对称/非对称 悬空转子 错误与验证 案例研究 (3) ISO 21940-11 过渡 常见问题（8 个问题）常见问题 - ISO 1940-1
用于刚性转子的 G 级平衡质量系统
