Teooria ja alused

Viimati üle vaadatud 30. juuli 2026

Tasakaalustamise kvaliteediastmed ISO 21940-11 järgi: kuidas valida seadmele õige tolerants

LühidaltTasakaalustamise kvaliteediaste G on lubatud erimassitasakaalutuse ja nurkkiiruse korrutis mm/s: purustajad G16, ventilaatorid ja pumbad G6,3, gaasi- ja auruturbiinid G2,5, spindlid G1,0 või G0,4. Tolerants tuleneb valemist e per = (G × 9549) / n ja seejärel U per = e per × M.

Millal see kehtib

  • Objektiivse tasakaalustamise vastuvõtmiskriteeriumi kehtestamine
  • Majanduslikult põhjendatud täpsusastme valimine
  • Lubatava jääktasakaalustamatuse arvutamine rootorile

Millal see ei kehti

  • Ärge nõudke rangemaid G-astmeid, kui vajalik
  • G-aste on jääktasakaalustamatus, mitte korpuse vibratsioon
  • Katab jäigalt käituva rootori, mitte ainult vibratsioonipiiranguid

Tasakaalustamise kvaliteeti tuleks hinnata mitte subjektiivselt ("vibratsioon vähenes"), vaid objektiivsete, mõõdetavate kriteeriumide alusel. Rahvusvahelised standardid kehtestab selged nõuded lubatud jäättasakaalustamatusele pärast tasakaalustamist.

Põhidokument on ISO 21940-11 (endine ISO 1940-1:2003), "Mehaaniline vibratsioon — Rootori tasakaalustamine — Jäiga käitumisega rootorite protseduurid ja tolerantsid".

Miks on standardid vajalikud:

  • Need muudavad subjektiivse hinnangu objektiivseks, mõõdetavaks kriteeriumiks
  • Need on aluseks kliendi töö vastuvõtmisele
  • Need tasakaalustavad tehnilist vajadust ja majanduslikku mõistlikkust
  • Need kaitsevad nii töövõtjat kui ka tellijat vaidluste korral

Mis on G-aste lihtsas keeles

Tasakaalustamise kvaliteediaste (tähistatakse tähega G) määratleb lubatud jäättasakaalustamatuse pärast tasakaalustamist. Mida madalam on G-arv, seda rangemad on tasakaalustamistäpsuse nõuded.

Füüsikaline tähendus: G-arv võrdub rootori massikeskme orbitaalkiirusega selle tööpöörlemiskiirusel — lubatud erikeha tasakaalustamatuse ja nurkkiiruse korrutis (eper × Ω), väljendatuna mm/s. Näiteks aste G6,3 vastab 6,3 mm/s-le.

Tähtis: see on jäättasakaalustamatuse omadus, mitte korpuse ega laagrirõnga vibratsioonikiirus, mida mõõdetakse töötaval masinal ISO 20816-3 järgi. Need kaks on seotud, kuid mitte samad arvud.

Oluline põhimõte: igat liiki seadmel on oma soovitatav tasakaalustamise kvaliteediaste, mis jääb muutumatuks olenemata pöörlemiskiirusest või rootori massist. Näiteks:

  • Purustajad → alati aste G16
  • Ventilaatorid ja pumbad → alati G6,3
  • Gaasi- ja auruturbiinid → G2,5 (veeturbiinid → G6,3)
  • Spindlid → alati G1,0 või G0,4
Miks ei tasu nõuda liigset täpsust: tasakaalustamine astmeni G1,0, kui piisab G6,3-st, suurendab töö maksumust ja aega märkimisväärselt, ilma et see tooks praktilist kasu. Standard aitab leida mõistliku tasakaalu kvaliteedi ja kulu vahel.

G tasakaalustamise kvaliteediastmete tabel erinevate seadmete jaoks

Tabel: G-aste, Astme suurus eper·Ω (mm/s), Seadme liik, Rootori näited
G-aste Astme suurus eper·Ω (mm/s) Seadme liik Rootori näited
G4000 4000 Väga jäme tasakaalustamine Suurte, aeglasekäiguliste merelaevade diiselmootorite väntvõllide ajamid (kolvikiirus alla 9 m/s), oma olemuselt tasakaalustamata
G16 16 Jäme tasakaalustamine Purustajad, põllumajandustehnika võllid, kardaan(käiguvõll)id
G6,3 6,3 Standardne tööstuslik kvaliteet Pumba rootorid, ventilaatoriimpellerid, tsentrifuugid ja separaatorid, turbolaadurid, veeturbiinid, hammasrattad, tööpingid, elektrimootori ankrud, protsessiseadmete komponendid
G2,5 2,5 Kõrgem kvaliteet Gaas- ja auruturbiinide rootorid, kompressorid, tööpingiajamid, elektrimootorid üle 950 p/min, tekstiilimasinad
G1,0 1,0 Täppistasakaalustamine Lihvimismasinate ajamid, audio- ja videoseadmete ajamid
G0,4 0,4 Ülitäpne tasakaalustamine Täpplihvimismasinate spindlid, güroskoobi

← Vaata ka tasakaalustamise kvaliteediastmete jaotist täielikus juhendis

Kuidas arvutada lubatud jäättasakaalustamatust

ISO 21940-11 võimaldab arvutada lubatud jäättasakaalustamatuse konkreetse väärtuse, mis on tasakaalustamisel sihtväärtuseks.

Arvutus toimub kahes etapis:

1. etapp: Lubatud erikeha tasakaalustamatuse (eper) määramine

Valem:

eper = (G × 9549) / n

Kus:

  • G — tasakaalustamise kvaliteediaste (näiteks 6,3)
  • n — tööpöörlemiskiirus, p/min
  • eper — lubatud erikeha tasakaalustamatus, μm (ehk g·mm/kg)

2. etapp: Lubatud jäättasakaalustamatuse (Uper) arvutamine

Valem:

Uper = eper × M

Kus:

  • M — rootori mass, kg
  • Uper — lubatud jäättasakaalustamatus, g·mm
Tasakaalustamise tolerantsi kalkulaator Balanset-1A tarkvaras

Joon. 1. Tasakaalustamise tolerantsi arvutamise aken Balanset-1A tarkvaras: automaatne arvutus ISO 1940-1 järgi

Tasakaalustamine standardite kontrolliga

Viime läbi tasakaalustamise ISO 21940-11 järgi arvutatud tolerantsiga ning väljastame vastavustunnistuse

Telli teenus

Arvutatud näited

Näide 1: tööstusventilaator

Lähteandmed:

  • Rootori mass (impeller + võll): M = 150 kg
  • Tööpöörlemiskiirus: n = 1500 p/min
  • Tasakaalustamise kvaliteediaste: G = 6,3 (ventilaatorite standard)

Arvutus:

  1. eper = (6,3 × 9549) / 1500 = 40,1 μm (g·mm/kg)
  2. Uper = 40,1 × 150 = 6015 g·mm

Järeldus: pärast tasakaalustamist ei tohi jäättasakaalustamatus ületada 6015 g·mm (ehk ~6000 g·mm ümardatult). Kahes tasapinnas tasakaalustamisel jagatakse tolerants võrdselt: kummalegi tasapinnale jääb Uper/2.

Näide 2: 30 kW elektrimootori rootor

Lähteandmed:

  • Rootori mass: M = 25 kg
  • Tööpöörlemiskiirus: n = 3000 p/min
  • Tasakaalustamise kvaliteediaste: G = 2,5 (kõrgem kvaliteet)

Arvutus:

  1. eper = (2,5 × 9549) / 3000 = 7,96 μm
  2. Uper = 7,96 × 25 = 199 g·mm

Järeldus: mootor nõuab täpsemat tasakaalustamist (aste G2,5, mitte G6,3), kuna see töötab kõrgel pöörlemiskiirusel.

Näide 3: lihvimismasina spindel

Lähteandmed:

  • Spindli mass koos tööriistaga: M = 5 kg
  • Tööpöörlemiskiirus: n = 6000 p/min
  • Tasakaalustamise kvaliteediaste: G = 1,0 (täppistasakaalustamine)

Arvutus:

  1. eper = (1,0 × 9549) / 6000 = 1,59 μm
  2. Uper = 1,59 × 5 = 7,95 g·mm

Järeldus: kiirete täppisspindlite nõuded on väga ranged — lubatud erikeha tasakaalustamatus (eper) on umbes 25 korda väiksem kui ventilaatorite oma.

Praktiline rakendus: kui lõplik tasakaalustamisaruanne näitab, et jäättasakaalustamatus jääb ISO arvutatud tolerantsi piiresse, loetakse töö kõrgel tasemel teostatuks. See on objektiivne, juriidiliselt oluline kriteerium.

Seos seadme vibratsiooniga

Lisaks ISO 21940-11-le (tasakaalustamatuse tolerants) on olemas ISO 20816-3:2022 — mis asendas kehtetuks tunnistatud ISO 10816-3 — reguleerides seadmete lubatud vibratsioonitaset, mõõdetuna laagrirõngastel. See klassifitseerib masinad gruppideks ja 2 vundamenditüübiks (jäik/paindlik).

Tabel: vibratsiooni hindamise tsoonide piirid ISO 10816-3:2009 lisa A järgi (mm/s RMS)
Masingrupp Vundament Tsoonide piirid (mm/s)
A/B
Hea		 B/C
Vastuvõetav		 C/D
Häire
Grupp 1 (Suured masinad)
P > 300 kW; elektrimasinad võlli kõrgusega H ≥ 315 mm		Jäik2,34,57,1
Paindlik3,57,111,0
Grupp 2 (Keskmised masinad)
15 kW < P ≤ 300 kW; elektrimasinad võlli kõrgusega 160 mm ≤ H < 315 mm		Jäik1,42,84,5
Paindlik2,34,57,1

Märkus: eeltoodud väärtused pärinevad standardist ISO 10816-3:2009, lisa A. Selle osa on nüüd asendanud ISO 20816-3:2022. Valige oma masinale vastav rida: ilma grupi ja vundamenditüübita esitatud piirväärtus on tähenduseta — üksnes A/B piir jääb ISO 20816-1:2016 järgi masinatüübist olenevalt vahemikku 0,71 kuni 4,5 mm/s.

Seisunditsoonide dekodeerimine:

Tsoon A: Hea

Uue seadme seisund. Tegevust ei ole vaja.

Tsoon B: Vastuvõetav

Piiranguteta töötamine on lubatud. Monitooring on soovitatav.

Tsoon C: Ajutiselt vastuvõetav

Seadmel on vaja diagnostikat vibratsiooni põhjuste leidmiseks ja kõrvaldamiseks.

Tsoon D: Lubamatu (Häire)

Vibratsioon võib põhjustada kahjustusi. Tungivalt soovitatav on masin remondiks seisata.

Kriitilised vibratsioonitasemed:

  • Teie masinagrupi C/D piiri ületamine (4,5 mm/s keskmise suurusega masinatel, 7,1 mm/s suurtel jäikadel vundamentidel asuvatel masinatel — vt tabelit eespool) viib masina tsooni D: see tuleb peatada diagnostikaks, et vältida laagrite ja korpuse hävimist
  • Selle piiri märkimisväärne ületamine võib viia korpuse keevisõmbluste väsimuspragudeni ja komponentide kiire hävimiseni.

Kaks standardit täiendavad üksteist: ISO 21940-11 määratleb tasakaalustamise kvaliteedieesmärgi, ISO 20816-3 aga hindab masina tegelikku vibratsiooniseisundit.

Kokkuvõte

ISO 21940-11 ei ole pelgalt formaalne nõue, vaid praktiline vahend tasakaalustamise kvaliteedi tagamiseks. See võimaldab:

  • Objektiivselt hinnata teostatud töö kvaliteeti
  • Valida majanduslikult põhjendatud täpsusetase
  • Kaitsta nii tellija kui ka töövõtja huve
  • Esitada dokumenteeritud tõend kvaliteedist

Kaasaegsed tasakaalustamisinstrumendid nagu Balanset-1A omavad sisseehitatud tolerantsi kalkulaatorit ISO 1940-1 järgi, mis arvutab automaatselt sihtväärtused ja võrdleb saavutatud tulemusi nendega.

Vaata ka: tasakaalustamatuse liigid ja kuidas igaüht kõrvaldatakse

Tasakaalustamine ISO standardite järgi

Instrumendid ja teenused standardite järgi arvutatud tolerantsidega

Instrument Balanset-1A

Sisseehitatud tolerantsi kalkulaator ISO 1940-1 järgi

Osta instrument

Tasakaalustamisteenused

Tasakaalustamine ISO järgi arvutustega ja vastavustunnistusega

Telli teenus
Kirjutage meile WhatsApp-is

Kiirkontrollnimekiri

  • Valige G-aste oma seadmetüübi jaoks
  • Kirjutage üles rootori tööpöörlemiskiirus (p/min) ja mass
  • Arvutage e_per = (G x 9549) / n
  • Arvutage U_per = e_per x M
  • Kinnitage, et jääktasakaalustamatus on tolerantsis
  • Väljastage vastavussertifikaat
Järgmine sammRistkontrollige seadme vibratsioon ISO 20816-3 seisunditsooni suhtes.