Teoria ja perusteet

Viimeksi tarkistettu 30. heinäkuuta 2026

Tasapainoluokat ISO 21940-11:n mukaan: kuinka valita oikea toleranssi laitteistollesi

LyhyestiTasapainoluokka G on sallittu ominaisepätasapaino kerrottuna kulmanopeudella, mm/s: murskaimet G16, puhaltimet ja pumput G6,3, kaasu- ja höyryturbiinit G2,5, karat G1,0 tai G0,4. Toleranssi lasketaan kaavalla e per = (G × 9549) / n ja siitä U per = e per × M.

Milloin tämä soveltuu

  • Objektiivisen tasapainotuksen hyväksymiskriteerin asettaminen
  • Taloudellisesti perustellun tarkkuusluokan valinta
  • Sallitun jäännösepätasapainon laskeminen roottorille

Milloin ei sovellu

  • Älä vaadi tiukempia G-luokkia kuin on tarpeen
  • G-luokka tarkoittaa jäännösepätasapainoa, ei kotelon värähtelyä
  • Koskee jäykästi käyttäytyviä roottoreita, ei pelkkiä tärinärajoja

Tasapainotuksen laatua ei tule arvioida subjektiivisesti (”tärinä on vähentynyt”) vaan objektiivisin, mitattavin kriteerein. Kansainväliset standardit asettavat selkeät vaatimukset sallitulle jäännösepätasapainolle tasapainotuksen jälkeen.

Keskeinen asiakirja on ISO 21940-11 (aiemmin ISO 1940-1:2003), ”Mekaaninen värähtely — Roottoreiden tasapainotus — Menettelyt ja toleranssit jäykästi käyttäytyville roottoreille”.

Miksi standardeja tarvitaan:

  • Ne muuttavat subjektiivisen arvion objektiiviseksi, mitattavaksi kriteeriksi
  • Ne toimivat perustana asiakkaan työn hyväksynnälle
  • Ne löytävät tasapainon teknisen välttämättömyyden ja taloudellisen järkevyyden välillä
  • Ne suojaavat sekä urakoitsijaa että asiakasta riitatilanteessa

Mitä G-luokka tarkoittaa selkokielellä

Tasapainon laatuluokka (merkitään kirjaimella G) määrittelee sallitun jäännösepätasapainon tasapainotuksen jälkeen. Mitä pienempi G-luku, sitä tiukempi tasapainotustarkkuuden vaatimus.

Fyysinen merkitys: G-luku vastaa roottorin massakeskipisteen ratanopeutta käyttönopeudella — sallitun ominaisepätasapainon ja kulmanopeuden tulo (eper × Ω), ilmaistuna mm/s. Esimerkiksi luokka G6,3 vastaa 6,3 mm/s.

Tärkeää: tämä on jäännösepätasapainonominaisuus, ei kotelon tai laakeripesän värähtelynopeus, joka mitataan käyvästä koneesta ISO 20816-3:n mukaan. Ne liittyvät toisiinsa, mutta eivät ole sama luku.

Tärkeä periaate: jokaisella laitetyypillä on oma suositeltu tasapainon laatuluokkansa, joka pysyy vakiona pyörimisnopeudesta tai roottorin massasta riippumatta. Esimerkiksi:

  • Murskaimet → aina luokka G16
  • Puhaltimet ja pumput → aina G6,3
  • Kaasu- ja höyryturbiinit → G2,5 (vesiturbiinit → G6,3)
  • Karat → aina G1,0 tai G0,4
Miksi liiallista tarkkuutta ei kannata vaatia: tasapainotus luokkaan G1,0, kun G6,3 riittää, lisää huomattavasti työn kustannuksia ja kestoa ilman käytännön hyötyä. Standardi auttaa löytämään järkevän tasapainon laadun ja kustannusten välillä.

G-tasapainoluokkien taulukko eri laitteistoille

Taulukko: G-luokka, Luokan suuruus eper·Ω (mm/s), Laitetyyppi, Esimerkkiroottoreita
G-luokka Luokan suuruus eper·Ω (mm/s) Laitetyyppi Esimerkkiroottoreita
G4000 4000 Erittäin karkea tasapainotus Suurten, hidaskäyntisten laivojen dieselmoottoreiden kampiakselikäytöt (mäntänopeus alle 9 m/s), luonnostaan epätasapainossa
G16 16 Karkea tasapainotus Murskaimet, maatalouskoneiden akselit, nivelakselit (kardaaniakselit)
G6,3 6,3 Teollisuuden standardilaatu Pumppujen roottorit, puhaltimien juoksupyörät, sentrifugit ja separaattorit, turboahtimet, vesiturbiinit, hammaspyörät, työstökoneet, sähkömoottoreiden ankkurit, prosessilaitteiden osat
G2,5 2,5 Korkeampi laatu Kaasu- ja höyryturbiinien roottorit, kompressorit, työstökoneiden käytöt, sähkömoottorit yli 950 rpm, tekstiilikoneet
G1,0 1,0 Tarkkuustasapainotus Hiomakoneiden käytöt, ääni- ja videolaitteiden käytöt
G0,4 0,4 Erittäin korkean tarkkuuden tasapainotus Tarkkuushiomakoneiden karat, gyroskoopit

← Katso myös tasapainon laatuluokkia koskeva osio täydellisestä oppaasta

Kuinka laskea sallittu jäännösepätasapaino

ISO 21940-11 mahdollistaa sallitun jäännösepätasapainon tarkan arvon laskemisen, joka toimii tavoitelukuna tasapainotuksen aikana.

Laskenta tehdään kahdessa vaiheessa:

Vaihe 1: Sallitun ominaisepätasapainon (eper)

Kaava:

eper = (G × 9549) / n

Missä:

  • G — tasapainon laatuluokka (esimerkiksi 6,3)
  • n — käyttöpyörimisnopeus, rpm
  • eper — sallittu ominaisepätasapaino, μm (tai g·mm/kg)

Vaihe 2: Sallitun jäännösepätasapainon (Uper)

Kaava:

Uper = eper × M

Missä:

  • M — roottorin massa, kg
  • Uper — sallittu jäännösepätasapaino, g·mm
Tasapainotustoleranssilaskuri Balanset-1A-ohjelmistossa

Kuva 1. Tasapainotustoleranssin laskentaikkuna Balanset-1A-ohjelmistossa: automaattinen laskenta ISO 1940-1:n mukaan

Tasapainotus standardien mukaisesti todennettuna

Suoritamme tasapainotuksen ISO 21940-11:n mukaan lasketulla toleranssilla ja annamme vaatimustenmukaisuustodistuksen

Tilaa palvelu

Käytännön esimerkkejä

Esimerkki 1: teollinen puhallin

Lähtötiedot:

  • Roottorin massa (juoksupyörä + akseli): M = 150 kg
  • Käyttönopeus: n = 1500 rpm
  • Tasapainon laatuluokka: G = 6,3 (puhaltimien standardi)

Laskenta:

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

Johtopäätös: tasapainotuksen jälkeen jäännösepätasapaino ei saa ylittää 6015 g·mm (eli noin 6000 g·mm pyöristettynä). Kaksitasotasapainotuksessa toleranssi jaetaan tasan: kumpikin taso saa Uper/2.

Esimerkki 2: 30 kW:n sähkömoottorin roottori

Lähtötiedot:

  • Roottorin massa: M = 25 kg
  • Käyttönopeus: n = 3000 rpm
  • Tasapainon laatuluokka: G = 2,5 (korkeampi laatu)

Laskenta:

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

Johtopäätös: moottori vaatii tarkempaa tasapainotusta (luokka G2,5 eikä G6,3), koska se pyörii suurella nopeudella.

Esimerkki 3: hiomakoneen kara

Lähtötiedot:

  • Karan massa työkaluineen: M = 5 kg
  • Käyttönopeus: n = 6000 rpm
  • Tasapainon laatuluokka: G = 1,0 (tarkkuustasapainotus)

Laskenta:

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

Johtopäätös: suurinopeuksisille tarkkuuskaroille vaatimukset ovat erittäin tiukat — toleranssi on noin 25 kertaa pienempi kuin puhaltimilla.

Käytännön soveltaminen: jos lopullinen tasapainotusraportti osoittaa, että jäännösepätasapaino on lasketun ISO-toleranssin sisällä, työ katsotaan korkeatasoisesti suoritetuksi. Tämä on objektiivinen, oikeudellisesti merkityksellinen kriteeri.

ISO 21940-11:n (epätasapainotoleranssi) lisäksi on olemassa ISO 20816-3:2022 — joka korvasi nyt poistetun ISO 10816-3:n — ja joka säätelee laitteiston sallittuja tärinätasoja laakeripesistä mitattuna. Se luokittelee koneet ryhmiin ja kahteen perustustyyppiin (jäykkä/joustava).

Taulukko: tärinän arviointialueiden rajat ISO 10816-3:2009:n liitteen A mukaan (mm/s RMS)
Koneryhmä Perustus Alueiden rajat (mm/s)
A/B
Hyvä		 B/C
Hyväksyttävä		 C/D
Hälytys
Ryhmä 1 (Suuret koneet)
P > 300 kW; sähkökoneet, joiden akselin korkeus H ≥ 315 mm		Jäykkä2,34,57,1
Joustava3,57,111,0
Ryhmä 2 (Keskikokoiset koneet)
15 kW < P ≤ 300 kW; sähkökoneet, joiden akselin korkeus 160 mm ≤ H < 315 mm		Jäykkä1,42,84,5
Joustava2,34,57,1

Huomio: yllä olevat arvot ovat standardin ISO 10816-3:2009 liitteestä A. ISO 20816-3:2022 on nyt korvannut kyseisen osan. Valitse konettasi vastaava rivi: ilman ryhmää ja perustustyyppiä ilmoitettu raja-arvo on merkityksetön — pelkkä A/B-raja vaihtelee ISO 20816-1:2016 -standardin mukaan 0,71–4,5 mm/s välillä konetyypistä riippuen.

Kuntotilojen tulkinta:

Alue A: Hyvä

Uuden laitteen kunto. Toimenpiteitä ei tarvita.

Alue B: Hyväksyttävä

Rajoittamaton käyttö on sallittu. Seuranta on suositeltavaa.

Alue C: Väliaikaisesti hyväksyttävä

Laitteisto tarvitsee diagnostiikkaa tärinän syiden löytämiseksi ja poistamiseksi.

Alue D: Ei hyväksyttävä (Hälytys)

Tärinä voi aiheuttaa vaurioita. Koneen pysäyttämistä korjausta varten suositellaan vahvasti.

Kriittiset tärinätasot:

  • Oman koneryhmäsi C/D-rajan ylittyminen (4,5 mm/s keskikokoisilla koneilla, 7,1 mm/s jäykälle perustukselle asennetuilla suurilla koneilla — ks. taulukko yllä) siirtää koneen alueelle D: se tulee pysäyttää diagnostiikkaa varten laakereiden ja kotelon tuhoutumisen estämiseksi
  • Rajan selvä ylittyminen voi johtaa kotelon hitsaussaumojen väsymismurtumiin ja komponenttien nopeaan vaurioitumiseen.

Standardit täydentävät toisiaan: ISO 21940-11 määrittää tasapainotuksen tavoitelaadun, kun taas ISO 20816-3 arvioi koneen todellisen tärinätilan.

Johtopäätös

ISO 21940-11 ei ole pelkkä muodollinen vaatimus vaan käytännöllinen työkalu tasapainotuksen laadun varmistamiseen. Sen avulla voit:

  • arvioida tehdyn työn laadun objektiivisesti
  • valita taloudellisesti perustellun tarkkuustason
  • suojata sekä asiakkaan että urakoitsijan edut
  • todistaa laadun dokumentoidusti

Nykyaikaisissa tasapainotuslaitteissa, kuten Balanset-1A:ssa, on sisäänrakennettu ISO 1940-1:n mukainen toleranssilaskuri, joka laskee tavoitearvot automaattisesti ja vertaa saavutettuja tuloksia niihin.

Katso myös: epätasapainon tyypit ja kunkin korjaustapa

Tasapainotus ISO-standardien mukaan

Laitteet ja palvelut, joiden toleranssit on laskettu standardien mukaan

Balanset-1A-laite

Sisäänrakennettu toleranssilaskuri ISO 1940-1:n mukaan

Osta laite

Tasapainotuspalvelut

Tasapainotus ISO-laskelmilla ja vaatimustenmukaisuustodistuksella

Tilaa palvelu
Lähetä meille viesti WhatsAppissa

Pikalista

  • Valitse G-luokka laitetyypillesi
  • Kirjaa roottorin käyttönopeus (rpm) ja massa
  • Laske e_per = (G x 9549) / n
  • Laske U_per = e_per x M
  • Varmista, että jäännösepätasapaino on toleranssin sisällä
  • Anna vaatimustenmukaisuustodistus
Seuraava askelVertaa käyvän koneen tärinää ISO 20816-3:n kuntotila-alueisiin.