转子平衡的原理与方法

1、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，运行不安全。 恶化环境，浪费能源。恶化环境，浪

2、费能源。 产品数量和质量下降。产品数量和质量下降。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、滚轮架、平衡摇架等。 刚性转子与挠性转子刚性转子与挠性

3、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。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不平衡向两个平面的分解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

4、平衡。oCoWC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

5、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 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单面平衡的布置和方法单面平衡的布置和方法QAA01 0AP 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)。

6、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 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，此即为校正重的正确方位。 校正重 P 的大小为：010AAAQPKoQP相角正A0A1A1- A0o相角正双面平衡的布置和方法双面平衡的布置和方法 10111011QBBQAA , 20222022QBBQAA , 0221102211BPPAPP 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

7、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。转子不平衡的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！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。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

8、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。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 2n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。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