《轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡——原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)》

1、華國(guó)華臺(tái)電技術(shù)講課教案技術(shù)講課教案主講人：范經(jīng)偉 技術(shù)職稱(chēng)（或技能等級(jí)）：高級(jí)工所在崗位：鍋爐輔機(jī)點(diǎn)檢員講課時(shí)間：2011年06月24日培訓(xùn)題目：轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡 原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)目的:多種原因會(huì)引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問(wèn)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(diǎn)”上的一個(gè)矢量，然后動(dòng)平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點(diǎn)的位置和大小的一門(mén)技術(shù)， 在其相對(duì)應(yīng)的位置處移去或添加一個(gè)相同大小的配重。內(nèi)容摘要:動(dòng)平衡前要確認(rèn)的條件:1. 振動(dòng)必須是因?yàn)閯?dòng)不平衡引起。并且要確認(rèn)動(dòng)不平衡力占振動(dòng)的主導(dǎo)。2. 轉(zhuǎn)子可以啟動(dòng)和停止。3. 在轉(zhuǎn)子上可以添加可去除重量。培訓(xùn)教案:第一章不平衡問(wèn)題種類(lèi)為了以

2、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(shí)到動(dòng)不平衡問(wèn)題的類(lèi)型（靜不平衡、力偶不平衡、動(dòng)不平衡），而且還要知道轉(zhuǎn)子的寬徑比及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了采用單平面、雙平面還是多平面進(jìn)行動(dòng)平衡操作。同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)子是撓性的還是剛性的。剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子，任何類(lèi)型的不平衡問(wèn)題都可以通過(guò) 任選的二個(gè)平面得以平衡。對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子，當(dāng)在一個(gè)轉(zhuǎn)速下平衡好后，在另 個(gè)轉(zhuǎn)速下又會(huì)出現(xiàn)不平衡問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)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(gè)加好的配重將補(bǔ)償?shù)?分布在整個(gè)轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量，如果把這個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)子由于位

3、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(huì)偏離轉(zhuǎn)動(dòng)中心線，而 產(chǎn)生新的不平衡問(wèn)題，此時(shí)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(jìn)行動(dòng)平衡工作，而以 后當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來(lái)后轉(zhuǎn)子又會(huì)進(jìn)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(lèi)1. 如果轉(zhuǎn)子只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，小量的變形不會(huì)產(chǎn)生過(guò)快的磨損或影響產(chǎn)品的質(zhì)量，那么可以在任意二個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡，使軸承的振動(dòng)降低到最小即可。2. 如果一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子，只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下工作，但是將轉(zhuǎn)子的變形量

4、降低到最小是極其重要 的，這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平衡修正。3. 如果一個(gè)轉(zhuǎn)子必須在一個(gè)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(shí)是剛性的， 在高轉(zhuǎn)速時(shí)是撓性的，這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平 衡修正。臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到自身產(chǎn)生彎曲共振時(shí)的轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為臨界6轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)， 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。般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于它的自振頻率的 70%時(shí)，認(rèn)為它是一個(gè)剛性轉(zhuǎn)子， 而高于它的自振頻率的 70%時(shí)，認(rèn)為它是一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速升高通過(guò)它的自振頻率而產(chǎn)生彎曲或變形時(shí)，轉(zhuǎn)子的重心就會(huì)偏離轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線，產(chǎn)生新的不平衡狀態(tài)。第二章如何識(shí)

5、別動(dòng)不平衡問(wèn)題不平衡問(wèn)題的主要特征振動(dòng)頻譜典型特征：不平衡問(wèn)題通常是較高的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)占主導(dǎo)，一般其轉(zhuǎn)頻振動(dòng)成份大于或等于其通頻振動(dòng)的80%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(yùn)動(dòng)軌跡近似為一個(gè)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(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，即正常情況下水平方向振動(dòng)要比垂直 方向振動(dòng)大1.5到2倍，若超出這個(gè)范圍，可能存在其它問(wèn) 題，特別是可能存在共振問(wèn)題。徑向與軸向振動(dòng)比較，當(dāng)是不平衡問(wèn)題占主導(dǎo)時(shí)，徑向 振動(dòng)（水平和垂直）要比軸向方向的振動(dòng)大得多（懸臂轉(zhuǎn)子 除外）。懸臂轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的方向性，通常情況下，徑向和軸 向振動(dòng)

6、都比較大，它是靜不平衡和力偶不平衡同時(shí)存在，所 以通常情況下需要二平面進(jìn)行平衡修正有不平衡振動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)子， 其振動(dòng)相位是穩(wěn)定和可重復(fù)的。不平衡問(wèn)題會(huì)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(diǎn)時(shí)，少量的不平衡振動(dòng) 會(huì)增大10到50倍。轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的相位表現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的相位差與在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承垂直 方向測(cè)量得到的相位差基本相等（+/-30 °）否則主要問(wèn)題不是動(dòng)平衡問(wèn)題。例如，如果在一個(gè)電機(jī)的輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差為30°，而在其輸入、輸出端軸承垂直方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差近似為150

7、76;，則工程師企圖對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)施動(dòng)平衡操作，似乎是在浪費(fèi)時(shí)間。第三章 引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因裝配錯(cuò)誤，安裝時(shí)一個(gè)零件的質(zhì)量中心線與轉(zhuǎn)動(dòng)中心線 不重合。鑄造氣孔裝配誤差半鍵問(wèn)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(jì)不均稱(chēng)，如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞線一側(cè)與另一側(cè)是不均稱(chēng) 的。由以上原因引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問(wèn)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(diǎn)”上的個(gè)矢量，動(dòng)平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點(diǎn)的位置和大小的門(mén)技術(shù)，然后在其相對(duì)應(yīng)的位置處移去或添加一個(gè)相同大 小的配重。第四章 動(dòng)平衡操作的重要性石81華國(guó)華臺(tái)S技術(shù)講課教案華國(guó)華臺(tái)電jKnHV MH" ti

8、UDMJA 血冊(cè) Kn毎由于動(dòng)不平衡產(chǎn)生的力， 若不予以修正，在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中具有很強(qiáng)的破壞性，不僅對(duì)支承軸承產(chǎn)生損壞， 也會(huì)引起機(jī)器基礎(chǔ)開(kāi)裂，焊縫開(kāi)裂，同時(shí)由于不平衡引起的過(guò)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(diǎn)的重量。第五章現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)般來(lái)說(shuō)，對(duì)大多數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，最好是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)平衡操作，這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)平衡操作是在實(shí)際的操作條F、實(shí)際的工作轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，并且轉(zhuǎn)子是在自身支承軸承和基礎(chǔ)之上。1、三點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡操作法以工作轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，測(cè)量和記錄原始振動(dòng)幅值為 0'例如，O '= 6 mils (152um)2、以0'為半徑，畫(huà)圓，如圖

9、1所示。3、停下轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子上取三個(gè)點(diǎn)“ A”、“B”和“C”，相隔近似120°。不一定是很準(zhǔn)確的120。，然而三點(diǎn)相隔的角度必須是已知的，在我們的例子中如圖2所示，“A”點(diǎn)是起點(diǎn)標(biāo)注為0°。其它點(diǎn)標(biāo)注如圖 2所示。84、5、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速，測(cè)量并記錄此時(shí)的振動(dòng)選擇一塊合適的試重，安裝到轉(zhuǎn)子點(diǎn)“ A ”處，此處可參考計(jì)算試加重的公式。例如， 試加重（TW） = 10 ounces （283.5 克）幅值記為0 'T1。困華國(guó)華目電技術(shù)講課教案10在我們的例子中O 'T1 = 4 mils (102um )。6、如圖3所示，以A點(diǎn)為圓心，以O(shè)'

10、;T1為半徑做圓。在我們的例子中以點(diǎn)“ A”為圓心，以 O'T1 = 4 mils為半徑做圓。7、停下轉(zhuǎn)子，將在A點(diǎn)處所加的試重移到 B點(diǎn)處。啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速，測(cè)量和記錄新的振動(dòng)幅值記為O 'T2。在我們的例子中O 'T2 = 8 mils (203um )。9、以B點(diǎn)為圓心，以O(shè)'T2為半徑做圓。在我們的例子中此圓半徑為 O'T2 = 8 mils (203um)如圖4所示。華國(guó)華臺(tái)電技術(shù)講課教案12FIGURE 410、停下轉(zhuǎn)子將在 B點(diǎn)處的試加重量移到 C點(diǎn)處。11、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速，測(cè)量和記錄新的振動(dòng)幅值記為0 'T3。在

11、我們的例子中0 'T3 = 11 mils (279um )。12、以C點(diǎn)為圓心，以 0'T3為半徑做圓。在我們的例子中此圓半徑為0 'T3 = 11 mils (279um)如圖5所示注，如圖5所示，從A、B、C繪制的三個(gè)圓相交于點(diǎn)13、從原始振幅圓的圓心“0”按圖6所示方式畫(huà)直線0D，該直線標(biāo)記為“ T”。T”在我們的例子中，經(jīng)過(guò)測(cè)量后，此“T”直線的長(zhǎng)度為5.25in14、使用與畫(huà)原始振動(dòng)圓時(shí)相同的比例，測(cè)量直線段“的長(zhǎng)度。(133mm)。15、使用下面的公式，計(jì)算修正重量:CW=TW(07T)式中：CW =修正重量TW =試加重量07 =原始不平衡振幅讀數(shù)T =測(cè)量的結(jié)果矢量在我們的例子中，計(jì)算結(jié)果如下:CW=TW(0 7T)CW=10oz x( 6.0/5.25)技術(shù)講課教案CW=11.4ozCW=TW(O 7T)CW=283.5 克X( 152/133)“ OA ”CW=323 克16、按圖7所示，使用量角器，測(cè)量直線“ T”與直線之間的角度，此角度即是修正重量相對(duì)于轉(zhuǎn)子上的“A ”點(diǎn)13的安裝角度。在我們的例子中，這個(gè)角度經(jīng)測(cè)量得41 °。17、停下轉(zhuǎn)子，從“ C”點(diǎn)處拆下試加重。1618、按在第