（动力机械及工程专业论文）硬支承动平衡机微机化测量系统的研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 第四章动平衡原理与方法 第四章动平衡原理与方法 4 1 转子不平衡 在机械加工件中由于材料密度分布不均匀、加工毛坯上的缺陷、加工误差、 装配误差和设计误差等原因都会使工件质量分布不均匀而形成一定的偏心，在惯 性的作用必然产生一个离心力。离心力与转动物体的质量、与中心的距离以及速 度的平方值成正比。离心力常用的计算公式为： 、2 户：研产2 ：所f f ：! 翌1( 4 1 1 ) k6 0 式中：f 一离心力( n ) ； m 一旋转物体( 转子) 的不平衡质量( k g ) ； r 一质心与转轴的距离( m ) ； 一转子角速度( r a d s ) ； r l 一转速( r m i n ) 。 由上式可知，当转子角速度u 一定时，决定离心力大小和方位的只是重径积 肌i ，在平衡技术中常成为不平衡量，并用驴表示，即 d = m f ( 4 1 2 ) ( 4 1 - 2 ) 式表明，不平衡本身是个矢量，它与不平衡质量的矢径始终具有相 同的方向。 由( 4 1 2 ) 式，( 4 1 一1 ) 式即可改写成： 一 、2 f ：阮：口f 兰翌l“1 2 ，) l6 0 不平衡离心力与转速的关系如图4 1 所示。从图上可知，不平衡离心力随着 转速增高而增大，而现代有许多旋转机械都处在高速运转状态。如：一个重1 0 t ， 半径为0 5 m 的圆柱形转子，其表面存在1 0 0 9 的不平衡量，在工作转速达到2 0 0 0 r m i n 时，产生的不平衡离心力为2 0 0 0 n 。 若转速再增高，则离心力将更大。因此，即使在重达几吨到几十吨的转子上 存在几十克到几百克的不均匀分布质量，在高速旋转时也会产生很大的不平衡离 心力。转子上不平衡离心力的存在，将会导致机器的转子、轴承和安装基础等产 生机械振动。在绝大多数情况下，机械振动时有害的。 当然，还有些其他原因也会引起机器振动，例如大型汽轮发电机组的转子还 会由于油膜振荡、间隙振荡等原因引起振动。但据统计概率来看，由于转子质量 分布不均匀引起的振动约占7 0 8 0 c 2 6j 。因此，失衡转予的平衡校正问题在现代 工业发展中是一个非常突出的问题。开展动平衡原理及方法的研究无疑很有意义 浙江大学硕士学位论文第四章动平衡原理与方法 和必要。 4 2 刚性转子动平衡的原理 4 2 1 刚性转子的定义 关于刚性转子的概念在i s 0 - 1 9 2 5 中有下述定义“”： “凡可在两个( 任选) 校正平面上进行校正，并且校正后在任意转速直至最 高工作转速它的不平衡量不会明显超过平衡允差( 相对于轴线) ，其中转子运行 条件近于最后支承系统的条件，这样的转子可以认为是刚性转子”。这说明刚性 转子具有如下特点：如果转子在平衡机上的支承情况与在工作运转时的支承情况 相差不大，转子只需在平衡转速( 没有严格规定，一般为工作转速的2 0 左右) 上用两个( 任选的) 校正面平衡校正后就能平稳地运转在工作转速上。 这个定义实质上是以转子在工作转速范围内及升速过程中是否出现不允许 的转子弯曲变形，从而造成超过动平衡允许误差的不平衡量为界限来区分的。这 在学术上虽有道理，但在工程实践中就暴露了缺点。例如：( 1 ) 对于新设计的转子， 制造前很难用上述定义来判别转子是否属于刚性，很难确定转子是否需要进行高 速动平衡。也很难进行校正面的安排。( 2 ) 在实际转子上校正面往往不能任意选择。 ( 3 ) 能否把两个校正面的转子都归属于刚性转子呢? 我国机械工业部颁布的j b 3 3 3 0 8 3 “汽轮机刚性转子动平衡标准”中，为了 实用方便起见，对于刚性转子的定义在上述定义后增加了下列说明。”： “就汽轮机转子而言，刚性转子最高连续运行转速一般应小于转子一轴承系 统第一弯曲临界转速的7 0 ”。 总的说来，刚性转子在运转中是可以把转子本身的弯曲忽略不计的，即其旋 转轴线可看成空间固定的直线。不平衡量是基本上不随转速而变化的，是转子内 浙江大学硕士学位论文 第四章动平衡原理与方法 在不均衡状态的表示。 4 2 2 刚性转子动平衡的原理 刚性转子的平衡是通过在选定的校正平面和校正半径上去掉( 加上) 部分质 量，从而改善转子的质量分布状态。以使转子的剩余不平衡量达到规定的范围的 过程，其力学原理如所述： 若转子以角速度旋转时，由牛顿运动定律可知；其内部任一质点都将产 生离心力f ，其大小与方向f = m t a 2 i f 确定，其中：m 是任一质点的质量，r 为质 点距转轴的距离。 转子是由无数个质点所组成，当然会产生无数个离心力，组成转子的离心惯 性力系，该力系作用于轴承上形成转子对轴承的动压力，其大小取决于转子的质 量分布状况：如果转子的质量对转轴对称分布，则离心惯性力系形成一平衡力系， 转子旋转时，对轴承动压力为零，当然这是理想情况。而大多数情况下，转子内 各质点在转子旋转时所形成的离心惯性力系为一非平衡力系，贝日转子对轴承的动 压力也不为零。 当一不平衡的刚性转子，其质量为m ，以角速度绕一固定轴旋转时，取 转轴上任一点为坐标原点，转轴为x 轴，并做相应的0 z 及d y 轴，如图4 - 2 所 示：则转子内任一质点m 。；产生的离心力f i = m i t 0 2 r i 。其中： 质点m 坐标为( x i ，y i ，z i ) ，r i 为质点m i 对转轴x 的矢径，c 为质心， 其坐标为( x c ，y c ，z c ) ，r e 为质心c 对转轴x 的矢径，若沿坐标轴方向单位 矢量为i 、j 、k ，n - i = r , y + z k 。一一t = e _ 7 + z 。i 当转予以等角速度旋转时，质点产生的离心力为 丘= m i 2 ( r 歹+ z f ) 在各坐标轴上的投影为： 最= 0 e ，= m f 国2 r 疋= 搬p 2 z l ( 4 2 1 ) ( 4 2 2 ) 浙江大学硕士学位论文 第七章 转子动平衡微机测试系统的软件设计及界面 第七章转子动平衡机测试系统的软件设计及界面 7 1 测试系统的软件界面 采用微机化测试系统除了提高动平衡精度外的另一个重要目的是让用户更 好地使用本系统：数据输入方便、结果显示准确、数据可以随时保存、提供在线 帮助、同类转子数据存盘、分析等，因此为本动平衡测试系统设计了良好的软件 界面2 2 “”。 在设计界面时，尽可能多地考虑各方面的因素，以简洁美观的界面实现各 项功能的操作。另外，为帮