转动机械找平衡

1、转动机械找平衡 第一部分 简介 第二部分 转动机械找静平衡第三部分 转子找动平衡转动机械找平衡第一部分 简介一、机械平衡的意义:n从理论上讲,转子沿轴的长度每一段的重心应与轴的几何中心线重合。实际上, 转子的材料内部组织不均,加工过程产生的误差, 转子运行中的磨损和腐蚀不均及使用修过的转子等,均使转子及量不平衡。 转动机械找平衡 当机械运转时,所有的运动件上都有惯性力。如图所示圆盘形回转体上有不平衡重量Q1,距回转轴中心为rl。当回转体以等角速度回转肘,重量QI所产生的离心力为：n转动机械找平衡n式中，g-重力加速度，9.8m/s2。n设Q1=10Kg,rl=1mm,回转轴的转速n=1000r

2、/min,则：121rgQPNP55.109001. 060100028 . 91 .982转动机械找平衡n三、由此可知,当转速很高时,即使r1 值很小，而由Ql所产生的离心力仍是很大, 此离心力一方面可使轴产生弯曲并使支承处受到很大的附加动压力;另一方面,因其方向时时改变,结果使机器与地基发生振动,使机器各部分联接处发生松动,增大机器运动部分的磨损;影响机械的使用寿命,以致被迫停止运行。有时, 一台机器的振动还通过基础的传递引起相邻的其它机器或建筑物的振动。转动机械找平衡n当不平衡力引起振动的频率与机器或基础的固有频率重合时,就会发生共振, 这时,振幅无限增大，机器或基础就会遭到破坏,从而造

3、成严重事故。n调整零件或部件的重心与旋转的中心线相重合就是消除零件或部件上的不平衡力的过程。这个过程就叫做找平衡。转动机械找平衡n二、旋转体不平衡的种类n1、静不平衡n静平衡的回转体的重心在转子回转的轴心线上。只要在通过轴心线的任意平面内, 质量的分布是与轴心对称的；则该回转体是静平衡的。但是由于材料不均匀，加工有误差或外形稍有不规则等原因影响回转体的重心G移至轴心线外。静止时,转子受地心引力作用，重心G有转向最低位置的趋势。若无轴承摩擦,转子不能在其它位置停留或保持平衡,这种现象叫静不平衡。 转动机械找平衡n转子的不平衡质量,可加一重量来平衡,所加重量的重心与不平衡质量的重心位于同一平面内(

4、与回转中心线垂直)。 转动机械找平衡n2、动不平衡n当转子回转时,由于静不平衡时的偏心重,或虽然静平衡,但对称静平衡的质点并不在和转子中心线相垂直的一个平面上时,就会造成周期性的振动,这种现象叫做动不平衡。转子找静平衡转动机械找平衡n如图所示。Q1在转子左侧,在转动后重量Q1产生转矩Wl=Q1r1,Q2在转子右侧,在转动后重量Q2产生转矩W2= Q2r2。如果Wl和W2恰好相等且能对称相抵,不构成静不平衡,但运转后由于离心力作用产生一对离心力偶作用于轴承,引起振动,这就是动不平衡。 转动机械找平衡n在转子的临界转速和额定转速超过2000r/min时,这种不平衡的影响更为显著。对这种不平衡,必须

5、再加两个重量,以其产生的力偶来抵消引起振动的力偶，转子才能保持动平衡。转动机械找平衡n三、同一平面内回转质量的平衡n 对于D/B（D为齿轮或飞轮直径,B为齿轮或飞轮宽度)较大的齿轮飞轮等圆盘形的回转体,因其轴向宽度较小,分析时可将其上所有的质量近似视为都集中在同一平面内,在此种情况下,如果发生不平衡现象,则是由于该回转体的重心不在其回转轴中心上所致。转动机械找平衡n图中所示的圆盘形回转体上，设有不平衡重量Ql和Q2,它们距回转轴中心的距离为r1和r2。当此回转体以等角速度回转时,则各不平衡重量所产生的离心力为:1211rgQP2222rgQP转动机械找平衡n该回转体的重心不在其回转轴的中心上,

6、亦即各重量所产生的离心力互相不平衡, 如欲使其平衡,则须加一平衡重量Q,使其所产生的离心力与P1 与P2 的合力相平衡,即它们的向量和应等于零（r为Q距回转轴中心的距离）。转动机械找平衡nQr求出后便可根据回转体的结构确定平衡重量Q的位置,即r值为已知,由上式求得所需平衡重量的大小。向量的W指向即离心力P的指向,在图中有方格剖面线者即为该平衡重量。加上平衡重量后,使回转体的重心移到回转轴的中心上因而得到平衡。转动机械找平衡n综上所述,回转体的重心与回转轴的中心重合时得到的平衡称为静平衡。转动机械找平衡n四、静平衡:n在一个回转的零件或部件上,所有不平衡的质量可以综合成一个,因此当零件或部件回转

7、时,只产生一个离心力,这种不平衡叫做静不平衡。静不平衡多发生在直径大而宽度较小的回转机件上,所以一般的皮带轮、飞轮、齿轮及水泵的水轮,中、小型风机的叶轮等,只找静平衡就可以。找静平衡工作包括两个内容:转动机械找平衡n（1）先找出回转机件上不平衡质点的位置;n（2）设法消除不平衡质点的作用。转动机械找平衡n例如,水泵水轮找平衡:n水轮是一个回转的部件,只有水轮的重心位于轴心线上时,水轮运转起来才会均匀而无振动。反之,若水轮的重心与轴的中心线不重合时,水轮便有不平衡的现象,就会在水泵运转时造成振动,使密封环、填料及轴承过早磨损最后甚至破坏水泵和电动机的连接机构。转动机械找平衡n水轮的不平衡原因有：

8、n（1）铸造水轮的材料质量不良,如局部有砂眼、气孔等;n（2）水轮的几何尺寸不正确;n（3）水轮装配不好;n（4）轴弯曲；转动机械找平衡n水轮的静平衡工作在制造厂中就进行过了,一般在安装现场内不必重新进行。只有在高速离心水泵的水轮, 或者在安装过程中发现水轮存在有不平衡情况时,才进行水轮的静平衡工作。转动机械找平衡n第二部分 转子找静平衡n静平衡台转子找静平衡是在静平衡台上进行的,其结构如图所示,轨道断面的形状静平衡台的大小和其轨道工作面宽度需根据转子的大小、轻重而定。轨道工作面宽度应保证轴颈和轨道工作面不被压伤,对于转子重量小于1t时,工作面宽度为36mm,重量为16t时,工作面宽度为630

9、mm;轨道的长度约为轴径的68倍,其材料通常采用碳素工具钢或钢轨制作。轨道工作面应仔细地研磨或用磨床加工,其表面粗糙度不大于0.4。转动机械找平衡转动机械找平衡转动机械找平衡n准备工作n（1）静平衡台安装后,需对轨道进行校正,轨道水平方向的斜度不得大于0.10.3mm/m,两轨道间不平行度允许偏差为2mm/m 。静平衡台的安放位置应设在无机械振动和背风的地方,以免影响转子找平衡的结果。转动机械找平衡n(2)转动机械找平衡的转子应清理干净,转子上的全部零件要组装好,并不得有松动。轴颈的椭圆度和圆锥度不应大于0.05mm, 轴颈不许有明显的伤痕。若采用假轴找静平衡时,假轴与转子的配合不得松动,假轴

10、的加工精度不得低于原轴的精度。转子放在轨道上时,动作要轻,轴的中心线要与轨道垂直。转动机械找平衡n转动机械找平衡的工作,一般是在转子和轴检修完毕后进行,在找完平衡后,转子与轴不应再进行修理。转动机械找平衡n(3)试加重量在找平衡时,需要在转子上配加临时平衡重量,称为试加重量。试加重量较轻的常用油泥,重的可用油泥加铅块。若转子上有平衡槽或平衡孔、平衡柱的,则应在这些装置上直接固定试加平衡块。 转动机械找平衡n三、找静平衡方法n1. 两次加重法n两次加重法只适用于显著不平衡的转动机械找平衡。具体作法为:n(1)找出转子不平衡重量的方向将转子放在静平衡台的轨道上,往复滚动数次, 则重的一侧必然垂直向

11、下,如数次的结果均一致,即下方就是转子不平衡重量G的位置，定此点为A。A的对称方向,为试加平衡重量的位置,定该点为B。 转动机械找平衡转动机械找平衡n(2)求第一次试加平衡重量 将AB 转到水平位置，在OB 方向加上一个重量S, 加上这个重量后,要使A点能自由地从水平位置向下转一角度。在3045之间为宜。然后称出S的重量,再将S还回原位。转动机械找平衡n(3)求第二次试加平衡重量 仍将AB转到水平位置(通常将AB调转180)。又在S上增加一个重量P,要求加上P重量后,B点能自由向下转动一个角度, 这个角度必须和第一次的转动角度一致。然后取P称出其的重量。转动机械找平衡n(4)计算应加平衡重量

12、两次转动所产生的力矩为:第一次是GX-Sr;第二次是（S+P）r-GX。因两次转动角度相等,故这两次的转动力矩也相等。nGX-Sr=(S+P)r-GXnGX（2SP）r2转动机械找平衡n若使转子达到平衡,所加的平衡重量Q应满足Qr=GX 的要求，Qr将代入上式,得:nQr（2SP）r2n则:试加重量QSP2转动机械找平衡 平衡重量Q,必须固定在试加重量的位置,若不能固定在原试加重量位置,则要通过力的平衡公式另行计算。转动机械找平衡n（5）检验 将平衡重量Q固定并盘动转子,让其自由停下,经多次盘动，若每次停的位置都不相同,则说明显著不平衡己经消除。转动机械找平衡n2. 试加重量法n试加重量法适用

13、于不显著不平衡的转动机械找平衡。具体作法如下：n（1）将转子分成若干等分(612 等分均可),并将各等分点标上序号。转动机械找平衡转动机械找平衡n（2）将1点的半径线置于水平位置,并在1点上加上适当的重量S1,使转子向下转动一个小角度。然后取下称重。用同样方法依次找出其它各点试加重量。在加试加重量时,必须使各点转动方向一致,加重的半径r一致,转动的角度一致。转动机械找平衡n（3）以试加重量S为纵坐标，加重位置的序号为横坐标，绘出曲线。曲线的最低点就是转子显著不平衡重量G的位置。但要注意，曲线的最低点不一定与最小试加重量的位置重合。因为最小试加重量的位置是在转子编制的序号上，而曲线的最低点只是试

14、加重量的两条曲线的交点。 转动机械找平衡n曲线的最高点是转子最轻点，也就是平衡重量试加的位置，同样要注意这曲线的最高点与试加重量最重点的区别。转动机械找平衡n（4）得到下列平衡式：GXS最小rS最大rGX nGX（S最大S最小）r2转动机械找平衡n若使转子达到平衡，所加的平衡重量Q应满足QrGx的要求。将Qr带入上式，得：nQr（S最大S最小）r2nQ（S最大S最小）2转动机械找平衡n把计算出的平衡重量Q加在曲线的最高点，曲线的最高点往往是一段小弧，高点不明显，为了取得较佳的平衡效果，可在转子与曲线相应位置的左右作几次平衡试验，求得最佳的加重位置。转动机械找平衡n四、剩余不平衡重量的测定和静平

15、衡质量的评定n转子在找好显著不平衡和不显著不平衡后,往往还存在着轻微的不平衡现象, 这种轻微的不平衡称为剩余不平衡。这种轻微的不平衡对小型且低速的旋转机件影响不大，但对高速旋转机件仍会引起振动。 n找剩余不平衡的方法与用试加重量法找转子不显著不平衡的方法完全一样。通过测试，得出转子各等分点中的一对差值最大的数值,用大值减去小值之差除以2, 其得数就是剩余不平衡重量。转动机械找平衡转动机械找平衡n用来平衡剩余不平衡重量的试加重量用h表示：n Gnrgh05. 0302剩余不平衡重量越小，静平衡质量越高，一般规定试加重量h在工作转速下产生的离心力不大于转子重量的45%为合格。 nh-用来平衡剩余不

16、平衡重量的试加重量，Kg；ng-重力加速度，9.81nr-试加重量h所在的半径,米；nn-转子的工作转速，转/分；nG-转子重量，公斤。转动机械找平衡转动机械找平衡n第三部分 转子找动平衡回转体的静平衡是在转速等于零的状态下的静力平衡,这只能说明在通过轴线的平面内,回转体的质量分布是对称于轴线的, 但这并不能保证在垂直于轴线的任意平面,回转体的质量分布对称于圆心,也就是说各个平面内是不平衡的。当回转体的宽度比较大时,就会在运转时有一个附加的力偶,如图所示的旋转机件。转动机械找平衡转动机械找平衡n在左端有一不平衡重量G，如果从右端与G相对的位置上,固定平衡重量G,机件便获得静平衡, 但当机件旋转

17、时又全产生力偶,因而机件在转动时由于力偶的作用,仍会引起强烈振动。找动平衡的目的,就在于消除这种力偶。 转动机械找平衡n是否需要找动平衡或只需找静平衡, 一般可按下图来决定。图中纵座标L/D是机件长度与直径的比值，而横座标表示机件的转速。直线a以下的区域只需找静平衡;a、b线之间对较精密机器找动平衡,要求不高的机器只需找静平衡。转动机械找平衡转动机械找平衡n找动平衡的方法很多,并有许多专用工具和仪器仪表,需根据机械对振动值前要求加以选择。常用的两点法、三点法是比较简便有效的方法。转动机械找平衡n一、两点法找风机风轮的动平衡的方法步骤n（1)转动风机至额定转速,测出其振动振幅A0;n（2）在转子

18、前盘(或后盘)外缘上任意一点试加重量P,启动风机至额定转速,测得振动振幅A1。转动机械找平衡n(3)用同一重量P,从第一次试加重量的位置起,在转子逆方向90的同一半径上试加第二次重量。至额定转速后,测得振动振幅A2。n（4)将振幅按同一比例放大, 画振动相位图,用图解法求出应加重量的大小和位置。转动机械找平衡n作图如下:n（l）以O为圆心,原始振幅A0为半径画圆O;n（2）在圆O的圆周上任取一点01,以01为圆心,以Al为半径画圆O1；n（3)从01点起,在圆O上逆时针旋转90取点O2,以02为圆心,A2为半径画O2圆,该圆与01圆交于Cl和C2;转动机械找平衡转动机械找平衡n（4）连接OC1

19、并延长交圆O于kl,连接OC2交圆O于K2, K1、K2 即为应加重量位置。nK1点应加重量:n 111OCOKPK （g）nK2 点应加重量:转动机械找平衡222OCOKPQ （g）试加重量P可按下求得：203000250nDGAP（g）nG-转子重量，KgnD-配重部分的直径,mm; nn-转子转速,r/min;nA。-原始振幅，mm转动机械找平衡转动机械找平衡n二、三点法n 此法与两点法基本相同,只是用同一试加质量M按一定的试加质量半径依次试加在互为120的三个方向上,测得的三个振动值为A1、A2、A3。作法见图。 转动机械找平衡ABC转动机械找平衡n以O为圆心,取适当的比例,以A1、A

20、2、A3为半径画三段弧A、B、C,在弧A、B、C上分别取a、b、c点,使三点距离彼此相等。连接ab、bc、ca得等边三角形,并作三角形三个角的平分线交于S点,连接Os,以S为圆心，Sa(Sa=Sb=Sc)为半径作圆,交OS于S点。S点即平衡重量应加的位置。 转动机械找平衡n从图中看出,它在第一次和第二次加试块的位置之间,且更靠近第二次加试块的位置(按比例选取)。平衡质量Ma按下式计算：MsaOsMa 转动机械找平衡n三、刚性转子高速找动平衡n转子高速找动平衡,一般是转子在机体内,在工作转速下进行的。下面介绍在机体内找动平衡的方法。转动机械找平衡n划线法找动平街 这种方法适用于小型单级40mm,

21、表面光滑、无锈蚀、不晃动、无椭圆的轴段,作为划线位置,并在该段上涂一层均匀的白粉。起动转子至额定转速,转速稳定后,用铅笔或划针向涂白粉的轴段缓慢、平稳地靠近,在该轴段上划35道线段,线段越短越好,如图所示。同时用振动表测取靠近转子的轴承上的振幅A 转动机械找平衡n停机后找出轴上各条用铅笔划线痕迹的中点,并将该点沿径向移到转子平衡面上(设该点为A),此点即为第一次划线位置。转动机械找平衡1t转子的不平衡度G(g)转动机械找平衡n（1）确定试加重量 根据转子转速、加重半径及振幅，从表中查出1t重转子的不平衡度G，G是针对中等刚性的轴承外壳所规定的数值，对于刚性较大的轴承, 其G值乘以下列系数：30