轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及操作技術(shù)-

1、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及操作技術(shù)一. 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡.(一 .有關(guān)基本概念1. 轉(zhuǎn)子機(jī)器中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件,稱為機(jī)器的轉(zhuǎn)子.2. 平衡轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)軸承只有靜壓力的轉(zhuǎn)子.3. 不平衡轉(zhuǎn)子如果轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)軸承除有靜壓力外,附加有動(dòng)壓力,則稱之為不平衡的轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子的危害性:轉(zhuǎn)子如果是不平衡的,附加動(dòng)壓力將通過(guò)軸承傳達(dá)到機(jī)器上,引起整個(gè)機(jī)器的振動(dòng)產(chǎn)生噪音,加速軸承的磨損,降低機(jī)器的壽命,甚至使機(jī)器控制失靈,發(fā)生嚴(yán)重事故.(二 轉(zhuǎn)子不平衡的幾種形式1. 靜不平衡主矢不為零,主矩為零:R0Mrc²0rc0M00JYZJZX0R0通過(guò)質(zhì)心C,轉(zhuǎn)軸Z與中心主慣性軸平行。(圖12. 準(zhǔn)靜不平衡主矢和主

2、矩均不為零,但相互垂直R0Mrc²0M00JYZJZX0R0不通過(guò)質(zhì)心C,轉(zhuǎn)軸Z與中心主慣性軸相交于某一點(diǎn)。(圖23. 偶不平衡主矢為零,主矩不為零R00rc0M00JXZ0JYZ0(圖34. 動(dòng)不平衡主矢和主矩均不為零且既不相交,又不平行.R0Mrc²0rc0M00JXZ0JYZ0(圖45.選擇靜平衡或動(dòng)平衡的一般原則當(dāng)轉(zhuǎn)子外徑D與長(zhǎng)度L滿足D/L5時(shí),不論其工作轉(zhuǎn)速高低都只需進(jìn)行靜平衡(如果L/l>2時(shí)當(dāng)DI時(shí),n>1000r/min必須進(jìn)行動(dòng)平衡.(特殊要求除外(三 動(dòng)平衡機(jī)的工作原理把剛性回轉(zhuǎn)體安裝在動(dòng)平衡機(jī)的彈性支承上,使回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng).根椐支承的不同情況

3、,(通過(guò)回轉(zhuǎn)體的周期性機(jī)械振動(dòng)信號(hào)變?yōu)殡姼行盘?hào)測(cè)量出支承的振動(dòng)和支反力.用分離解算電路,計(jì)算出回轉(zhuǎn)體的不平衡量,再對(duì)回轉(zhuǎn)體進(jìn)行加重或去重,直至平衡量達(dá)到要求.1. 軟支承動(dòng)平衡機(jī)的分離解算原理剛性回轉(zhuǎn)體動(dòng)平衡時(shí),任一校正面的不平衡量都會(huì)使左,右二支承同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng), 設(shè)校正面I上的不平衡量m1r1在左,右支承處引起的振幅分別用L1mr1和R1mr1表示;校正面上的不平衡量m2r2在左,右支承處引起的振幅分別用L2mr2和R2mr2表示.其中為一組與回轉(zhuǎn)體重量,支承位置,校正面位置及回轉(zhuǎn)體慣性矩等有關(guān)的動(dòng)力影響系數(shù),在實(shí)際操作中,可由試驗(yàn)確定.則左,右支承的振幅Vl,VR與不平衡量m1r1,m2r

4、2的關(guān)系為:VLL1m1r1+L2m2r2VR=R1m1r1+R2m2r2以下兩式可聯(lián)立解出得:m1r1=R2 VL/-L2 VR/m2r2=L1VR/-R1 VL/式中:=L1 R2-L2R1由算式可知:只要知道四個(gè)影響系數(shù),就可以從測(cè)得的支承振幅VL和VR算出不平衡量m1r1和m2r2,在動(dòng)平衡機(jī)實(shí)際操作中,無(wú)需算出四個(gè)動(dòng)力影響系數(shù),只需通過(guò)調(diào)整電位器W1,W2,W3,W4即可求出m1r1和m2r2(見(jiàn)DRZ1A動(dòng)平衡機(jī)操作顯示屏示意圖.(圖52. 硬支承動(dòng)平衡機(jī)的分離解算原理在硬支承動(dòng)平衡機(jī)中,不平衡產(chǎn)生的離心力與支承振幅成正比,而且相位相同,因此,對(duì)于硬支承動(dòng)平衡機(jī)是通過(guò)測(cè)量支承反力來(lái)

5、確定二校正面上的不平衡量,若二校正面上的不平衡量產(chǎn)生的離心力為FL和FR,則左,右兩支承的反力NL和NR,則左,右兩支承的反力NL和NR.可由靜力學(xué)的方法求出.硬支承平衡機(jī)的支承關(guān)系式如下:(1 FL=fL+1/B(AfL-CfRFR=fR-1/B(AfL-CfR(圖6(2 FL=fL+1/B(AfL+CfRFR=fR-1/B(AfL+CfR(圖7(3 FL=fL-1/B(AfL+CfRFR=fR+1/B(AfL+CfR(圖8,(圖9(4 FL=fL+1/B(AfL-CfRFR=fR+1/B(AfL-CfR(圖10圖中的A,B,C為支承和校正面的位置尺寸.離心力FL和FR僅與支承反力NL和NR

6、及尺寸A,B,C有關(guān).不同的支承形式只改變支反力的運(yùn)算符號(hào),用傳感器測(cè)出支反力NL,使用如軟支承平衡機(jī)類似的分離解算電路,求出離心力FL和FR,再根椐回轉(zhuǎn)體的工作角度 算出左,右校正面上的不平衡量FL/和FR/(1(4為通常將不平衡量分解到兩個(gè)校正面上進(jìn)行平衡校正的方法,而對(duì)于直徑比(L/D較小的園盤(pán)形回轉(zhuǎn)體,進(jìn)行兩面高精度平衡或檢查其單面平衡后的精度,或?qū)ρb配式回轉(zhuǎn)體(如帶葉片軸進(jìn)行邊裝配邊平衡則可用靜/偶平衡法.3.軟支承動(dòng)平衡機(jī)與硬支承動(dòng)平衡機(jī)的比較:對(duì)比項(xiàng)目軟支承平衡機(jī)硬支承平衡機(jī)不平衡的檢測(cè)方式測(cè)幅型,通過(guò)傳感器檢測(cè)出與振幅成正比的不平衡量測(cè)力型,通過(guò)傳感器檢測(cè)出與離心力成正比的不平

7、衡量支承剛度支承剛度低, 與轉(zhuǎn)子實(shí)際的軸承條件不同支承剛度很高,接近于轉(zhuǎn)子實(shí)際的軸承剛度,可使平衡工況與實(shí)際工況相近平衡轉(zhuǎn)速平衡轉(zhuǎn)速超過(guò)共振區(qū)啟動(dòng)時(shí)要求鎖緊擺架平衡轉(zhuǎn)速在共振點(diǎn)之前,無(wú)需鎖緊裝置,可做超速試驗(yàn)平衡機(jī)的適用范圍宜用于高速中型,小型轉(zhuǎn)子的平衡,大批生產(chǎn)的產(chǎn)品宜用于大,中型轉(zhuǎn)子的平衡,單件或各種批量生產(chǎn)的產(chǎn)品安裝地基受外界振動(dòng)影響小,對(duì)安裝地基要求不高受外界振動(dòng)影響較大,以安裝地基要求很高。(隔振(四 動(dòng)平衡精度1. 動(dòng)平衡的定義不平衡的轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)測(cè)量其不平衡量和不平衡相位,并加以校正以消除其不平衡量,使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí),不致產(chǎn)生不平衡離心力的平衡工藝叫做動(dòng)平衡.2. 轉(zhuǎn)子的平衡精度等級(jí)(

8、1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)(工作狀態(tài)下,積累資料,對(duì)未做規(guī)定的某些特殊要求的轉(zhuǎn)子訂出可行的平衡精度規(guī)范(2根據(jù)e=G(遞減的常數(shù)分級(jí)。 e=Upcr/m轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的不平衡量,稱不平衡率.對(duì)靜平衡而而言:e偏心距.為便于讀數(shù):G=e/1000單位由原µ/s改為mm/s.根據(jù)ISO1940標(biāo)準(zhǔn),G的大小作為精度標(biāo)號(hào),等級(jí)之間公比為2.5,等級(jí)分為:G4000,G1600,G630,G250,G100,G40,G16,G6.3,G1,G0.4共11級(jí).(2 ISO1940規(guī)定的符號(hào)Upcr許用不平衡量(g.mm,Upcr=meperEpcr許用不平衡率或轉(zhuǎn)子偏心距(g.mm/kg或µU不平衡

9、量(g.mmUs靜不平衡量(g.mmUc偶不平衡量(g.mmUmc最大的偶不平衡量(g.mm²Upcr-分配到校正面I或的許用不平衡量(g.mm U³pcr.按靜不平衡量分配到I或的許用不平衡量(g.mm Ueper.-按偶不平衡量分配到校正面或的許用不平衡量(g.mm m.-向校正面簡(jiǎn)化的轉(zhuǎn)子當(dāng)量質(zhì)量m+m=m(kgm轉(zhuǎn)子質(zhì)量(kg4.影響動(dòng)平衡精度的因素要使轉(zhuǎn)子的平衡精度很高(即剩余不平衡量很小就要盡量排除影響不平衡精度的因素,其中傳動(dòng)方式和傳動(dòng)件的不平衡影響最大,其它如轉(zhuǎn)子的軸頸精度,軸承的精度等亦應(yīng)嚴(yán)格控制.二,動(dòng)平衡操作技術(shù)由于做平衡試驗(yàn)的轉(zhuǎn)子種類繁多,相應(yīng)的平衡

10、工藝方法,試驗(yàn)裝置和校正方法也各不相同,應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和平衡要求,選擇合適的平衡方法,試驗(yàn)裝置和校正方法.(一 校正面的選擇平衡校正面必須選擇垂直于轉(zhuǎn)子軸線的平面.(1 對(duì)薄盤(pán)狀轉(zhuǎn)子(L/D5,因偶不平衡很小,一般只選擇一個(gè)校正面,稱為單面平衡或稱靜平衡.(2 對(duì)于長(zhǎng)軸類轉(zhuǎn)子(L/D>5,必需選擇二個(gè)或二個(gè)以上校正面,稱雙面平衡或多面平衡亦稱動(dòng)平衡.(3 對(duì)于初始不平衡量很大,旋轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)過(guò)大的轉(zhuǎn)子,應(yīng)先做單面靜平衡,且校正面最好選擇在重心所在的平面上,以防偶不平衡量增大;或選擇在重心兩側(cè)的兩個(gè)校正面上校正,或根據(jù)要求,選擇在靠近重心的平面上校正,然后再做動(dòng)平衡.(4 曲軸應(yīng)在專門(mén)的曲

11、軸動(dòng)平衡機(jī)上平衡(二 校正方法轉(zhuǎn)子的不平衡是因其中心主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生的.平衡就是改變轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布,使其中心主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線重合而達(dá)到平衡的目的.當(dāng)測(cè)量出轉(zhuǎn)子不平衡的量值或相位后,校正的方法有:(1 去重法即在重的一方用鉆孔,磨削,鏨削,銑削和激光穿孔等方法去除一部分金屬.(2 加重法-即在輕的一方用螺釘連接,鉚接,焊接,噴鍍金屬等方法,加上一部分金屬.(3 調(diào)整法通過(guò)擰入或擰出螺釘以改變校正重量半徑,或在槽內(nèi)調(diào)整二個(gè)或二個(gè)以上配重塊位置.(4 熱補(bǔ)償法通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子局部加熱來(lái)調(diào)整工件裝配狀態(tài).(三 硬支承平衡機(jī)操作過(guò)程簡(jiǎn)述1. 調(diào)整平衡機(jī)的兩擺架位置,將轉(zhuǎn)子兩軸承檔置于兩支承滾輪

12、中(或V型支承中測(cè)量a,b,c軸向距離,選擇校正半徑R1,R2.2. 選擇相應(yīng)的支承型式(必須與實(shí)際支承狀況相符,選擇平衡方式(動(dòng),靜或靜偶將所測(cè)的a,b,c,R1,R2,尺寸數(shù)據(jù)輸入測(cè)試箱,輸入平衡公差.3. 選擇合適的平衡轉(zhuǎn)速(可開(kāi)機(jī)測(cè)試,也可預(yù)設(shè)置.4. 開(kāi)機(jī).測(cè)試,校正面上的不平衡量值.5. 校正.根據(jù)測(cè)試箱顯示的,校正面上的不平衡量及不平衡相位采用合適的方法校正.注:一般硬支承平衡機(jī)顯示的不平衡量值均為校正半徑r1,r2平面上的不平衡重量m,需求重徑積G=mr.有些平衡機(jī)(如申克平衡機(jī)CAB590A或CAB690編有重徑積計(jì)算程序,則可不必再計(jì)算,只需打印出結(jié)果即可.(四 軟支承平衡

13、機(jī)的操作過(guò)程簡(jiǎn)述(參見(jiàn)圖51. 模擬平衡(調(diào)零,電器平衡.2. 加試重,求出4個(gè)值.a 左面r1處加試重5G:調(diào)整右面分離旋鈕,使面光點(diǎn)為零,左面靈敏度旋鈕放至10.(若為便于計(jì)算,可微動(dòng),至面刻度值A(chǔ)1為整數(shù) b 右面r2處加試重5G:調(diào)整左面分離旋鈕,使面光點(diǎn)為零,右靈敏度旋鈕放至10.(或?yàn)楸阌谟?jì)算,可微動(dòng),至面刻度值A(chǔ)2為整數(shù)c 將試重加在左校正面r1處,重核面刻度值.3. 計(jì)算,校正面靈敏度U1,U2.計(jì)算公式:U=5Gr/A式中U機(jī)器靈敏度G試重(等于工件允許的不平衡量A瓦特表所顯示的刻度值注:雙面校正時(shí),符號(hào)下標(biāo)分別代表1,2.4. 記錄機(jī)器靈敏度,面,量刻度值以備下次同類工件平

14、衡時(shí)使用. 上述操作過(guò)程中,:面分離旋鈕即為W1,W2兩電位器稱為消除左右不平衡量相互影響的分離電路.(五 不同類型轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡注意事項(xiàng)1.滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子的平衡裝有滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)子,平衡時(shí)最好帶著滾動(dòng)軸承一起平衡,從而消除滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)偏心引起的不平衡,帶軸承的轉(zhuǎn)子一般在V型支承上進(jìn)行.2.無(wú)軸頸的轉(zhuǎn)子的平衡2.無(wú)軸頸的轉(zhuǎn)子的平衡 無(wú)軸頸的轉(zhuǎn)子必須在工藝軸上進(jìn)行平衡.由于工藝軸本身的制造誤差: 徑向和軸向跳動(dòng).工藝軸本身的不平衡以及轉(zhuǎn)子配合時(shí)存在的徑向間 隙,使轉(zhuǎn)子在平衡時(shí)會(huì)帶來(lái)不可避免的誤差. 為了使工藝軸與零件的配合誤差引起的不平衡量與無(wú)頸轉(zhuǎn)子的不平 衡量分開(kāi),在工藝軸上只檢測(cè)轉(zhuǎn)子的不平衡量,可采用 180°轉(zhuǎn)位的平衡 方法. 平衡好的組裝件一般不應(yīng)拆卸,如果工藝要求必須拆卸時(shí),應(yīng)對(duì)各零件 的相對(duì)位置做好標(biāo)記,以便重裝時(shí),恢復(fù)原來(lái)的相對(duì)位置,保證其整體 精度. 由于標(biāo)記僅對(duì)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)識(shí)明顯有效,對(duì)軸向標(biāo)識(shí)無(wú)作用,故組裝件拆 卸又重裝后,仍難保證恢復(fù)原來(lái)的平衡精度,例如靠噴丸面配合的轉(zhuǎn)子 總成,若要想盡可能小地減少裝配誤差,必須