转子平衡的原理和方法[教育知识]

1、1教书育人 n转子不平衡的原因和危害 n转子不平衡的分类 n刚性转子和挠性转子 n平衡机 硬支承平衡机 软支承平衡机 本本 章章 内内 容容 n刚性转子的平衡方法 静平衡 单面动平衡 双面动平衡 n挠性转子的平衡方法 振型平衡法 影响系数法 振型圆平衡法 2教书育人 转子不平衡的原因和危害转子不平衡的原因和危害 不平衡的原因不平衡的原因 转子结构不对称。转子结构不对称。 材质不均匀，制造误差、安装误差。材质不均匀，制造误差、安装误差。 运行中零部件的变形、移位、结垢、破损。运行中零部件的变形、移位、结垢、破损。 不平衡不平衡的危害的危害 转子振动和应力大，运行不安全。转子振动和应力大，运行不安

2、全。 恶化环境，浪费能源。恶化环境，浪费能源。 产品数量和质量下降。产品数量和质量下降。 3教书育人 转子平衡的方法和设备转子平衡的方法和设备 刚性转子刚性转子 挠性转子挠性转子 静平衡静平衡 影响系数法。影响系数法。 单面平衡单面平衡 振型平衡法（模态平衡法）振型平衡法（模态平衡法）。 双面平衡。双面平衡。 其他综合方法。其他综合方法。 平衡设备平衡设备 平衡机：专用、通用，硬支承、软支承，卧式、平衡机：专用、通用，硬支承、软支承，卧式、 立式，机电式、计算机化，等。立式，机电式、计算机化，等。 现场平衡：平衡仪现场平衡：平衡仪 其他设备：平行导轨、滚轮架、平衡摇架等。其他设备：平行导轨、滚

3、轮架、平衡摇架等。 4教书育人 刚性转子与挠性转子刚性转子与挠性转子 n 0.5nc1 称为刚性转子。 0.5nc1 n 0.7nc1 称为挠性转子。 其中, nc1 为第一阶临界转速， n 为转子的工作转速。 n刚性转子和挠性转子有完全不同的平衡方法。 n如能正确选择平衡平面和平衡转速，准刚性转子常 可采用刚性转子的平衡方法。 5教书育人 刚性转子不平衡的形式刚性转子不平衡的形式 静不平衡静不平衡 离心惯性力系有合力合力 动不平衡动不平衡 = 静不平衡 + 偶不平衡 离心惯性力系合成为一合力合力和一合力偶合力偶 偶不平衡偶不平衡 离心惯性力系有合力偶合力偶 6教书育人 不平衡向两个平面的分解

4、不平衡向两个平面的分解 刚性转子的 任意不平衡可 以向两个平面 内分解。 故刚性转子 都可以用两个 校正质量来达 到平衡。 7教书育人 o C o W C 静平衡的布置静平衡的布置 W 水平导轨水平导轨滚轮架滚轮架 水平导轨 转子 转子 滚轮架 8教书育人 平衡机的原理平衡机的原理 幅值 I相位 II转速 摆架A 幅值 II相位 I 解算 电路 传感器 传感器 驱动 电机 摆架B III 9教书育人 硬支承和软支承平衡机硬支承和软支承平衡机 硬支承平衡机的摆架 软支承平衡机的摆架 10教书育人 硬支承和软支承平衡机的对比硬支承和软支承平衡机的对比 比较项目硬支承平衡机软支承平衡机 不平衡的 检

5、测方式 直接检测不平衡力直 接 检 测 不 平 衡 产 生 的 振动 平衡时的 轴承条件 轴 承 刚 度 大 ， 比 较 接 近转子实际工作条件 轴 承 刚 度 低 、 振 动 大 ， 与 转 子 实 际 工 作 条 件 差 别较大 平衡所需 的 时 间 启动、停车快，效率 高 启动、停车费时，测试 时间长 解算电路 的 调 整 不 需 加 试 重 调 整 ， 不 需 试 车 标 定 ， 操 作 容 易 需 加 试 重 调 整 ， 需 试 车 标定，操作较费事 平衡精度 一般可达 0.5 微米，很 难进一步提高 一般可达 0.5 微米，高 精度的可达 0.005 微米 适用范围 适用性广 转

6、子 尺 寸 、 外 形 经 常 变化的场合 结 构 坚 固 ， 适 用 于 车 间等现场 大批量零件的平衡 微型转子和高精度转子 11教书育人 单面平衡的布置和方法单面平衡的布置和方法 Q AA 01 0 AP 1.选择加重平面、选择测点。 画键相标记，逆转向画360相位刻度盘。 2.测得原始振动A0(幅值和相位)。 3.在平衡平面内加试重Q，测得振动A1。 4.计算影响系数 5.按下式求得校正质量P。 幅值相位 转速 A 12教书育人 单面平衡的作图解法单面平衡的作图解法 作A0和A1 ，求其差为A1- A0 。 量A1- A0 和 A0之间的夹角为 。 把试重Q 按 的方向转动一 角，此即

7、为校正重的正确方位。 校正重 P 的大小为： 01 0 AA A QP K o Q P 相角正 A0 A1 A1- A0 o 相角正 13教书育人 双面平衡的布置和方法双面平衡的布置和方法 1 01 1 1 01 1 Q BB Q AA , 2 02 2 2 02 2 Q BB Q AA , 02211 02211 BPP APP 幅值相位 转速 A B I II A B 1.测原始振动A0，B0。 2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B1。 3.计算影响系数 4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，B2。 5.计算影响系数 6.按下式求得校正质量P1，P2。 14教书育人 转子不平衡的

8、真实分布转子不平衡的真实分布 不平衡的大小 和方位沿轴线是 随机分布的。 需要无数个校 正质量才能达到 理想的平衡。 这不可能不可能，也 是不必要不必要的！ 15教书育人 转子的不平衡转子的不平衡 按模态分解按模态分解 转子的任意不平衡 可以按模态分解。 然后，按模态逐阶 平衡。 由于模态的正交性， 各阶模态的平衡不会 相互影响。 16教书育人 挠性转子的模态平衡法挠性转子的模态平衡法 n根据转子的振型选择校正平面，对应各阶模态计 算的各校正质量的比例。 n在第一临界转速附近，平衡转子的第一阶模态不 平衡。 n在第二临界转速附近，平衡转子的第二阶模态不 平衡，等。直到工作转速下那一阶为止。 n

9、由于各模态的正交性，各阶模态的平衡不会相互 影响。 n最后在工作转速下，作修正性平衡。 n有N平面平衡法和N+2平面平衡法两种。 17教书育人 n为刚性转子影响系数法的直接推广。不同处在于： 平衡转速数为 N 1 振动测点数为 M 2 校正平面数为 K 2 n当N M K时，矛盾方程。可用最小二乘法求解。即 在各测点残余振动平方和为最小的条件下，求得一组 校正质量。 挠性转子的影响系数平衡法挠性转子的影响系数平衡法 18教书育人 模态响应圆（振型圆）模态响应圆（振型圆） n不同转速下的响应矢量联 起来成为模态响应圆。 n在转子升速或降速时，连 续测量可以得到模态响应 圆。 n临界转速对应于响应圆的 直径。 n不平衡方向领先于临界转 速时的响应90度。 19教书育人 n两阶临界转速对应 两个模态响应圆。 n不平衡在平面I，轴 承A的两个响应圆 直径夹角为锐角； 轴承B的两个响应 圆直径夹角为钝角。 n这有助于判别不平 衡的轴向位置。 单跨转子的模态响应圆单跨转子的模态响应圆 20教