Ostatnia aktualizacja 30 maja 2026
Klasy jakości wyważenia według ISO 21940-11: Jak wybrać właściwą tolerancję dla swoich urządzeń
Jakość wyważenia powinna być oceniana nie subiektywnie („drgania zmalały"), lecz według obiektywnych, mierzalnych kryteriów. Normy międzynarodowe określają jasne wymagania dotyczące dopuszczalnego niewyważenia szczątkowego po wyważeniu.
Kluczowym dokumentem jest ISO 21940-11 (dawniej ISO 1940-1:2007), „Drgania mechaniczne — Wyważanie wirników — Procedury i tolerancje dla wirników o zachowaniu sztywnym".
Dlaczego normy są potrzebne:
- Zastępują subiektywną ocenę obiektywnym, mierzalnym kryterium
- Stanowią podstawę do odbioru prac przez zamawiającego
- Zachowują równowagę między wymaganiami technicznymi a sensownością ekonomiczną
- Chronią zarówno wykonawcę, jak i zamawiającego w przypadku sporu
Czym jest klasa G — w prostych słowach
Klasa jakości wyważenia (oznaczana literą G) określa dopuszczalne niewyważenie szczątkowe po wyważeniu. Im niższa liczba G, tym bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące dokładności wyważenia.
Znaczenie fizyczne: liczba G odpowiada prędkości orbitalnej środka masy wirnika przy jego prędkości roboczej — iloczynowi dopuszczalnego niewyważenia jednostkowego i prędkości kątowej (eper × Ω), wyrażonemu w mm/s. Na przykład klasa G6.3 odpowiada 6,3 mm/s.
Uwaga: jest to właściwość niewyważenia szczątkowego, a nie prędkość drgań obudowy lub łożysk mierzona na pracującej maszynie według ISO 20816-3. Oba parametry są powiązane, ale nie są tą samą wartością.
Ważna zasada: każdy typ urządzenia ma zalecaną klasę jakości wyważenia, która pozostaje stała niezależnie od prędkości obrotowej lub masy wirnika. Na przykład:
- Kruszarki → zawsze klasa G16
- Wentylatory i pompy → zawsze G6.3
- Turbiny → zawsze G2.5
- Wrzeciona → zawsze G1.0 lub G0.4
Tabela klas jakości wyważenia G dla różnych urządzeń
| Klasa G | Dopuszczalna prędkość drgań (mm/s) | Typ urządzenia | Przykłady wirników |
|---|---|---|---|
| G4000 | 4000 | Wyważanie bardzo zgrubne | Sztywno osadzone wały korbowe wolnoobrotowych okrętowych silników Diesla (o nieparzystej liczbie cylindrów) |
| G16 | 16 | Wyważanie zgrubne | Kruszarki, wały maszyn rolniczych, wały napędowe (Cardana) |
| G6.3 | 6.3 | Standardowa jakość przemysłowa | Wirniki pomp, koła wentylatorów, tworniki silników elektrycznych, elementy urządzeń procesowych |
| G2.5 | 2.5 | Wyższa jakość | Wirniki turbin gazowych i parowych, turbosprężarki, napędy obrabiarek, tworniki specjalnych silników elektrycznych |
| G1.0 | 1.0 | Wyważanie precyzyjne | Napędy szlifierek, wrzeciona |
| G0.4 | 0.4 | Wyważanie ultraprecyzyjne | Wrzeciona precyzyjnych szlifierek, żyroskopy |
← Zob. również sekcję o klasach jakości wyważenia w kompletnym przewodniku
Jak obliczyć dopuszczalne niewyważenie szczątkowe
Norma ISO 21940-11 pozwala obliczyć konkretną wartość dopuszczalnego niewyważenia szczątkowego, która stanowi cel podczas wyważania.
Obliczenie przeprowadza się w dwóch etapach:
Etap 1: Wyznaczenie dopuszczalnego niewyważenia jednostkowego (eper)
Wzór:
eper = (G × 9549) / n
Gdzie:
- G — klasa jakości wyważenia (np. 6,3)
- n — robocza prędkość obrotowa, obr/min
- eper — dopuszczalne niewyważenie jednostkowe, μm (lub g·mm/kg)
Etap 2: Obliczenie dopuszczalnego niewyważenia szczątkowego (Uper)
Wzór:
Uper = eper × M
Gdzie:
- M — masa wirnika, kg
- Uper — dopuszczalne niewyważenie szczątkowe, g·mm
Rys. 1. Okno obliczania tolerancji wyważenia w oprogramowaniu Balanset-1A: automatyczne obliczanie zgodnie z ISO 1940-1
Wyważanie z weryfikacją według norm
Wykonujemy wyważanie z tolerancją obliczoną według ISO 21940-11 i wystawiamy certyfikat zgodności
Zamów usługęPrzykłady obliczeniowe
Przykład 1: wentylator przemysłowy
Dane wejściowe:
- Masa wirnika (koło + wał): M = 150 kg
- Prędkość robocza: n = 1500 obr/min
- Klasa jakości wyważenia: G = 6,3 (standardowa dla wentylatorów)
Obliczenie:
- eper = (6,3 × 9549) / 1500 = 40,1 μm (g·mm/kg)
- Uper = 40,1 × 150 = 6015 g·mm
Wniosek: po wyważeniu niewyważenie szczątkowe nie może przekraczać 6015 g·mm (lub ~6000 g·mm w zaokrągleniu).
Przykład 2: wirnik silnika elektrycznego 30 kW
Dane wejściowe:
- Masa wirnika: M = 25 kg
- Prędkość robocza: n = 3000 obr/min
- Klasa jakości wyważenia: G = 2,5 (wyższa jakość)
Obliczenie:
- eper = (2,5 × 9549) / 3000 = 7,96 μm
- Uper = 7,96 × 25 = 199 g·mm
Wniosek: silnik wymaga dokładniejszego wyważenia (klasa G2.5 zamiast G6.3), ponieważ pracuje z dużą prędkością.
Przykład 3: wrzeciono szlifierki
Dane wejściowe:
- Masa wrzeciona z narzędziem: M = 5 kg
- Prędkość robocza: n = 6000 obr/min
- Klasa jakości wyważenia: G = 1,0 (wyważanie precyzyjne)
Obliczenie:
- eper = (1,0 × 9549) / 6000 = 1,59 μm
- Uper = 1,59 × 5 = 7,95 g·mm
Wniosek: dla szybkoobrotowych precyzyjnych wrzecion wymagania są bardzo rygorystyczne — tolerancja jest dziesięć razy mniejsza niż dla wentylatorów.
Zastosowanie praktyczne: jeżeli końcowy raport z wyważania wykazuje, że niewyważenie szczątkowe mieści się w obliczonej tolerancji ISO, prace uważa się za wykonane na wysokim poziomie. Jest to obiektywne, prawnie wiążące kryterium.
Powiązanie z drganiami urządzeń
Obok ISO 21940-11 (tolerancja niewyważenia) obowiązuje ISO 20816-3:2022 — która zastąpiła wycofaną normę ISO 10816-3 — regulująca dopuszczalne poziomy drgań urządzeń mierzone na obudowach łożysk. Klasyfikuje ona maszyny według grup i 2 typów fundamentów (sztywny/elastyczny).
| Grupa maszyn | Moc (P), kW | Granice stref (mm/s) | ||
|---|---|---|---|---|
| A/B Dobry |
B/C Dopuszczalny |
C/D Alarm |
||
| Grupa 1 (Maszyny duże) |
P > 300 kW | 2.3 | 4.5 | 7.1 |
| Grupa 2 (Maszyny średnie) |
15 kW < P ≤ 300 kW | 1.4 | 2.8 | 4.5 |
Uwaga: dane dotyczą maszyn na fundamentach sztywnych.
Objaśnienie stref stanu drganiowego:
Strefa A: Dobry
Stan nowego urządzenia. Żadne działania nie są wymagane.
Strefa B: Dopuszczalny
Eksploatacja bez ograniczeń jest dozwolona. Zalecany monitoring.
Strefa C: Tymczasowo dopuszczalny
Urządzenie wymaga diagnostyki w celu znalezienia i wyeliminowania przyczyn drgań.
Strefa D: Niedopuszczalny (Alarm)
Drgania mogą powodować uszkodzenia. Wymagane natychmiastowe zatrzymanie i naprawa.
Krytyczne poziomy drgań:
- Powyżej 7 mm/s jest już uznawane za niebezpieczne według ISO — urządzenie należy zatrzymać do diagnostyki, aby zapobiec zniszczeniu łożysk i obudowy
- Powyżej 10 mm/s może prowadzić do pęknięć zmęczeniowych spoin obudowy i szybkiej awarii elementów. To strefa krytyczna!
Obie normy uzupełniają się wzajemnie: ISO 21940-11 określa docelową jakość wyważenia, natomiast ISO 20816-3 ocenia rzeczywisty stan drganiowy maszyny.
Podsumowanie
ISO 21940-11 to nie tylko wymóg formalny, lecz praktyczne narzędzie zapewnienia jakości wyważenia. Pozwala:
- Obiektywnie ocenić jakość wykonanych prac
- Wybrać ekonomicznie uzasadniony poziom dokładności
- Chronić interesy zarówno zamawiającego, jak i wykonawcy
- Dostarczyć udokumentowany dowód jakości
Nowoczesne przyrządy wyważające, takie jak Balanset-1A, mają wbudowany kalkulator tolerancji według ISO 1940-1, który automatycznie oblicza wartości docelowe i porównuje z nimi uzyskane wyniki.
Zob. również: rodzaje niewyważenia i sposób korygowania każdego z nich
Wyważanie zgodne z normami ISO
Przyrządy i usługi z tolerancjami obliczonymi według norm
Szybka lista kontrolna
- Wybrać klasę G odpowiednią dla danego typu urządzenia
- Zarejestrować prędkość roboczą wirnika (obr/min) i jego masę
- Obliczyć e_per = (G x 9549) / n
- Obliczyć U_per = e_per x M
- Potwierdzić, że niewyważenie szczątkowe mieści się w tolerancji
- Wystawić świadectwo zgodności