今日熱門!轉(zhuǎn)子動平衡原理圖解_汽輪機轉(zhuǎn)子動平衡的基本原理及動平衡技術(shù)

不平衡問題種類

為了以最少的啟停次數(shù)，獲得最佳的平衡效果，我們不僅要認(rèn)識到動不平衡問題的類型（靜不平衡、力偶不平衡、動不平衡），而且還要知道轉(zhuǎn)子的寬徑比及轉(zhuǎn)速決定了采用單平面、雙平面還是多平面進行動平衡操作。同時也要認(rèn)識到轉(zhuǎn)子是撓性的還是剛性的。

剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子

(資料圖片)

對于剛性轉(zhuǎn)子，任何類型的不平衡問題都可以通過任選的二個平面得以平衡。

對于撓性轉(zhuǎn)子，當(dāng)在一個轉(zhuǎn)速下平衡好后，在另一個轉(zhuǎn)速下又會出現(xiàn)不平衡問題。當(dāng)一個撓性轉(zhuǎn)子首先在低于它的70%第一監(jiān)界轉(zhuǎn)速下，在它的兩端平面內(nèi)加配重平衡好后，這兩個加好的配重將補償?shù)舴植荚谡麄€轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量，如果把這個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高到它的第一臨界轉(zhuǎn)速的70%以上，這個轉(zhuǎn)子由于位于轉(zhuǎn)子中心處的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的作用，而產(chǎn)生變形，如圖10所示。由于轉(zhuǎn)子的彎曲或變形，轉(zhuǎn)子的重心會偏離轉(zhuǎn)動中心線，而產(chǎn)生新的不平衡問題，此時在新的轉(zhuǎn)速下又有必要在轉(zhuǎn)子兩端的平衡面內(nèi)重新進行動平衡工作，而以后當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來后轉(zhuǎn)子又會進入到不平衡狀態(tài)。為了能在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，確保轉(zhuǎn)子都能處在平衡的工作狀態(tài)下，唯一的解決辦法是采用多平面平衡法。

撓性轉(zhuǎn)子平衡種類

如果轉(zhuǎn)子只是在一個工作轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，小量的變形不會產(chǎn)生過快的磨損或影響產(chǎn)品的質(zhì)量，那么可以在任意二個平面內(nèi)進行平衡，使軸承的振動降低到最小即可。如果一個撓性轉(zhuǎn)子，只是在一個工作轉(zhuǎn)速下工作，但是將轉(zhuǎn)子的變形量降低到最小是極其重要的，這時最好采用多平面動平衡修正。如果一個轉(zhuǎn)子必須在一個寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能平穩(wěn)地工作，即該轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速時是剛性的，在高轉(zhuǎn)速時是撓性的，這時最好采用多平面動平衡修正。

臨界轉(zhuǎn)速

當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到自身產(chǎn)生彎曲共振時的轉(zhuǎn)速，稱為臨界轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)子經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的彎曲振型數(shù)，取決轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子自振頻率相一致的數(shù)量。一般來說轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于它的自振頻率的70%時，認(rèn)為它是一個剛性轉(zhuǎn)子，而高于它的自振頻率的70%時，認(rèn)為它是一個撓性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速升高通過它的自振頻率而產(chǎn)生彎曲或變形時，轉(zhuǎn)子的重心就會偏離轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動中心線，產(chǎn)生新的不平衡狀態(tài)。

二如何識別動不平衡問題

不平衡問題的主要特征

振動頻譜典型特征：不平衡問題通常是較高的轉(zhuǎn)頻振動占主導(dǎo)，一般其轉(zhuǎn)頻振動成份大于或等于其通頻振動的80%以上。不平衡力具有一定的方向性，離心力在徑向基本是均勻的，軸及支承軸承的運動軌跡近似為一個圓，然而，由于軸承座的垂直支承剛度大于水平方向，所以正常的軸及支承軸承的運動軌跡為橢圓，即正常情況下水平方向振動要比垂直方向振動大1.5到2倍，若超出這個范圍，可能存在其它問題，特別是可能存在共振問題。徑向與軸向振動比較，當(dāng)是不平衡問題占主導(dǎo)時，徑向振動（水平和垂直）要比軸向方向的振動大得多（懸臂轉(zhuǎn)子除外）。懸臂轉(zhuǎn)子不平衡問題的方向性，通常情況下，徑向和軸向振動都比較大，它是靜不平衡和力偶不平衡同時存在，所以通常情況下需要二平面進行平衡修正。有不平衡振動問題轉(zhuǎn)子，其振動相位是穩(wěn)定和可重復(fù)的。不平衡問題會促使共振幅值增大，如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速比較靠近其系統(tǒng)自振頻率處的共振點時，少量的不平衡振動會增大10到50倍。

轉(zhuǎn)子不平衡問題的相位表現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承水平方向測量得到的相位差與在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承垂直方向測量得到的相位差基本相等（+/-30°）否則主要問題不是動平衡問題。例如，如果在一個電機的輸入、輸出端軸承水平方向測量得到的振動相位差為30°，而在其輸入、輸出端軸承垂直方向測量得到的振動相位差近似為150°，則工程師企圖對這個轉(zhuǎn)子實施動平衡操作，似乎是在浪費時間。

引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因

裝配錯誤，安裝時一個零件的質(zhì)量中心線與轉(zhuǎn)動中心線不重合。鑄造氣孔裝配誤差半鍵問題轉(zhuǎn)子變形，由于殘余應(yīng)力、受熱不均等引起轉(zhuǎn)子變形。轉(zhuǎn)子上有沉積物設(shè)計不均稱，如電動機轉(zhuǎn)子繞線一側(cè)與另一側(cè)是不均稱的。

由以上原因引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問題，分布在轉(zhuǎn)子上的所有不平衡矢量的和可以認(rèn)為是集中在“重點”上的一個矢量，動平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點的位置和大小的一門技術(shù)，然后在其相對應(yīng)的位置處移去或添加一個相同大小的配重。

動平衡操作的重要性

由于動不平衡產(chǎn)生的力，若不予以修正，在轉(zhuǎn)動設(shè)備中具有很強的破壞性，不僅對支承軸承產(chǎn)生損壞，也會引起機器基礎(chǔ)開裂，焊縫開裂，同時由于不平衡引起的過大的振幅造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。由于不平衡產(chǎn)生的離心力取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和重點的重量。

動平衡儀工作原理

一、現(xiàn)代動平衡儀普遍采用影響系數(shù)法，又叫測相平衡法，其步驟為（以單面平衡為例）：

1) 首先測轉(zhuǎn)頻的振幅和相位；

2) 加試重;

3) 測取加試重后的振幅和相位；4) 計算出應(yīng)加重量和位置如設(shè)備做過平衡，影響系數(shù)已知，則不必再加試重。上述步驟簡化為：

a.測轉(zhuǎn)頻的振幅和相位；

b.輸入影響系數(shù)，儀器直接給出應(yīng)加重量和位置。

二、雙面動平衡

當(dāng)轉(zhuǎn)子的長度(不含軸)大于半徑時，可能要進行雙面平衡才能達到滿意的效果。

雙面動平衡時，需選兩個加重平面及兩個測振點。在其中一個面加試重時，需同時對兩個測點的振動進行測量，即要考慮所謂交叉效應(yīng)。其步驟大致如下：

a.測量兩個測點的初始振動

b.第1面加試重，測量兩個測點的振動

c.第2面加試重，測量兩個測點的振動

d.儀器自動計算出影響系數(shù)、兩個面上的應(yīng)加重量和位置

三、動平衡操作過程中的注意事項

確認(rèn)是否動平衡問題：

a.看頻譜和相位

b.相位的計量方向

c.迎著旋轉(zhuǎn)方向看

d.動平衡測量參數(shù)的選擇:

中低速機器，用位移或速度測量高速機器用速度或加速度測量e試重是否可用的判斷及相應(yīng)措施 :

加試重前后的	幅值差 < 25%	幅值差 > 25%
相位差 < 25度	增大/移動試重	移動試重
相位差 > 25度	測量值可用	測量值可用

試重與最后的修正重量必須具有同一半徑轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：