现场动平衡TA教学文案Word下载.docx

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●力偶不平衡：

质量中心线与转动中心线在转子重心处相交。

●动不平衡：

质量中心线与转动中心即不相交也不相互平行。

第三章不平衡问题种类

为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。

同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。

●刚性转子与挠性转子

✧对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过任选的二个平面得以平衡。

✧对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一个转速下又会出现不平衡问题。

当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的作用，而产生变形，如图10所示。

由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状态。

为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平面平衡法。

✧挠性转子平衡种类

1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么可以在任意二个平面内进行平衡，使轴承的振动降低到最小即可。

2.如果一个挠性转子，只是在一个工作转速下工作，但是将转子的变形量降低到最小是极其重要的，这时最好采用多平面动平衡修正。

3.如果一个转子必须在一个宽广的转速范围内都能平稳地工作，即该转子在低转速时是刚性的，在高转速时是挠性的，这时最好采用多平面动平衡修正。

●临界转速

当转子的转速达到自身产生弯曲共振时的转速，称为临界转速。

转子经过临界转速时，转子产生的弯曲振型数，取决转子转速与转子自振频率相一致的数量。

一般来说转子的转速低于它的自振频率的70%时，认为它是一个刚性转子，而高于它的自振频率的70%时，认为它是一个挠性转子。

由于转子的转速升高通过它的自振频率而产生弯曲或变形时，转子的重心就会偏离转子的转子的转动中心线，产生新的不平衡状态。

第四章如何识别动不平衡问题

不平衡问题的主要特征

●振动频谱典型特征：

不平衡问题通常是较高的转频振动占主导，一般其转频振动成份大于或等于其通频振动的80%以上。

●由于不平衡质量产生的离心力由下式确定：

例如：

假设有一个转子存在1oz（28.35克）的不平衡质量，所在半径为18in（457.2mm）。

转速为6000RPM，则

U＝18oz-in（12962克－mm）

Fc＝（0.000001775）（18oz-in）（6000RPM）2=1150lbs（521.6kg）

由此可见仅仅1oz的不平衡量，在直径为3foot（914mm）的轮子上，转速为6000rpm，将产生1150lbs的离心力。

重要的是离心力与转速的平方成正比。

●不平衡力具有一定的方向性，离心力在径向基本是均匀的，轴及支承轴承的运动轨迹近似为一个圆，然而，由于轴承座的垂直支承刚度大于水平方向，所以正常的轴及支承轴承的运动轨迹为椭圆，即正常情况下水平方向振动要比垂直方向振动大1.5到2倍，若超出这个范围，可能存在其它问题，特别是可能存在共振问题。

●径向与轴向振动比较，当是不平衡问题占主导时，径向振动（水平和垂直）要比轴向方向的振动大得多（悬臂转子除外）。

●悬臂转子不平衡问题的方向性，通常情况下，径向和轴向振动都比较大，它是静不平衡和力偶不平衡同时存在，所以通常情况下需要二平面进行平衡修正。

●有不平衡振动问题转子，其振动相位是稳定和可重复的。

●不平衡问题会促使共振幅值增大，如果转子的工作转速比较靠近其系统自振频率处的共振点时，少量的不平衡振动会增大10到50倍。

●转子不平衡问题的相位表现，在转子输入、输出端轴承水平方向测量得到的相位差与在转子输入、输出端轴承垂直方向测量得到的相位差基本相等（+/-30°

）否则主要问题不是动平衡问题。

例如，如果在一个电机的输入、输出端轴承水平方向测量得到的振动相位差为30°

，而在其输入、输出端轴承垂直方向测量得到的振动相位差近似为150°

，则工程师企图对这个转子实施动平衡操作，似乎是在浪费时间。

第五章引起转子不平衡的原因

●装配错误，安装时一个零件的质量中心线与转动中心线不重合。

●铸造气孔

●装配误差

●半键问题

●转子变形，由于残余应力、受热不均等引起转子变形。

●转子上有沉积物

●设计不均称，如电动机转子绕线一侧与另一侧是不均称的。

由以上原因引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。

第六章动平衡操作的重要性

由于动不平衡产生的力，若不予以修正，在转动设备中具有很强的破坏性，不仅对支承轴承产生损坏，也会引起机器基础开裂，焊缝开裂，同时由于不平衡引起的过大的振幅造成产品质量下降。

由于不平衡产生的离心力取决于转子的转速和重点的重量。

第七章不平衡量单位的表述

不平衡重量的单位可表述为：

lbs,oz,克等。

转动半径为：

inches,mm等。

不平衡量一般可表述为：

oz-inches,克-inches,克-mm。

例如，1oz（28.35克）的不平衡量，半径为10”（254mm），不平衡量为10oz-inches（7200克-mm）

第八章不平衡矢量

不平衡矢量是用以表示不平衡量的大小及其位置角度，以及在解决不平问题时用来测量试加重后所产生的效果。

第九章现场动平衡技术

一般来说，对大多数转动设备，最好是在现场进行动平衡操作，这是因为现场进行动平衡操作是在实际的操作条下、实际的工作转速下进行，并且转子是在自身支承轴承和基础之上。

●试加重量的确定

试加重量的确定是非常重要的，其大小和位置的选择必须小心，如果试加重量太大，并恰巧安装到接近转子的重点位置处，不仅会产生大的振动问题，还会对机器造成损坏。

相反若试加重量选得太小，由它所产生的振幅和相位变化太小，当计算时会产生错误。

原则上是，所选择的试加重量应该能使振幅和相位都产生30%的变化。

试加重量推荐计算公式：

如果，已知试加重量的安装半径，则试加重量的大小可为：

例：

转子如图19

由此2.90oz（82.2克）试加重量产生的离心力：

●频闪标记是如何随试加重量在转子上的移动而移动的

如果你想顺时针移动频闪标记，那么你就必须反时针移动试加重量，反之相反。

频闪标记的移动方向总是与转子上的重点（高点）移动方向相反；

频闪标记在转子上移动的角度总是与转子上的重点（高点）移动的角度相等。

●利用频闪灯和虑波器进行现场单平面动平衡

在开始平衡之前，我们必须先调整动平衡仪的滤波范围锁定在1×

RPM处，当振动频率达到1×

RPM时，频闪灯将开始闪光。

在闪光灯的照射下转子和转子上的频闪标记好象“静止”不动一样。

上图中指示出原始不平衡振动为5.0mils（127um）在120°

处。

●单平面矢量平衡法

在图22中，绘出了原始不平衡矢量O（幅值127um，相位120°

）。

在转子上加上试加重量以后，由原始不平衡量和试加重量一起产生的振动矢量O+T如图23A所示为，8mils（203um）在30°

做矢量计算如图23B，（O+T）－（O）＝T，这个矢量T代表了试加重量单独作用的结果。

经测量矢量T为9.4mils（239um）。

修正重量可由下试计算：

在我们的例子中，如图21所示，加到转子上的试加重量为10克（grams），侧修正重量为：

我们的目的是，调整矢量T，使其长度与O相等，但指向与O相反。

这样，修正重量就会抵消掉原始不平衡量的作用，使转子恢复平衡状态。

为了使矢量T的指向与矢量O相反，必须移动试加重量的一个角度，这个角度就是矢量T与矢量O之间的夹角，从矢量图23B，测量矢量O与T与矢量间的角度为58°

，所以试加重量移动的角度就是58°

。

移动方向的确定，我们已经知道，频闪标记的移动方向是与转子上高点的移动方向相反。

所以，移动规则是：

试加重量的移动方向永远是与你观察到的从矢量O移动到矢量O＋T时频闪标记旋转的方向相反。

如果频闪标记从矢量O移动到O+T是逆时针方向，那么试加重量就必须顺时针方向移动。

否侧如果频闪标记从矢量O移动到O+T，观察到的是顺时针方向，那么试加重量就必须逆时针方向移动。

这个规则的应用不必考虑转子的转动方向。

一次启动平衡法

一旦转子经过动平衡以后，在未来的时间里，若对该转子或类似的其它转子需要再次进行动平衡时，只需要一次启动就可以确定修正重量的大小及加重的位置。

我们已经知道，振动的幅值正比于不平衡量，从而由给定不平衡量会引起多大的振动，以及频闪相位参考标记的移动是和转子的重点的移动方向相反。

只要你第一次使用矢量法成功地对转子完成了动平衡操作，将最终的动平衡修正重量被原始的振动幅值来除，即可得到转子的动平衡常数或称转子灵敏度。

例如，如果原始的振动幅值为12mils（305um），经过动平衡后加到转子上的动平衡修正重量为18克，那么这个转子的动平衡常数或转子灵敏度为：

如果此转子在将来需要再次进行动平衡，所需的修正重量的确定方法是：

新的原始振动幅值×

1.5grams/mil。

转子重点的位置是相对于振动传感器所在位置定义的，即定义为系统的FLASHANGLE。

转子的FLASHANGLE是一个角度，顺转子转动方向测量，它是在频闪灯闪光的瞬间从振动传感器到转子上重点之间的角度，如图25所示。

这里与频闪参考标记没有任何关系，它可以放置在转子上的任何位置，其作用只是当频闪灯闪光时，让我们看到转子所处的位置。

转子的flashangle角度的确定：

1.记录转子原始不平衡振动的振幅及相位，利用矢量法完成转子的动平衡操作。

2.当成功完成动平衡操作后，停机，盘动转子直到频闪参考标记处在测量原始振动时在频闪灯下所看到的位置处为止。

3.转子处在这个位置不动，记录下你在转子上所加修正重量的位置，这个位置就是转子原始存在的轻点位置，转过180°

就是该转子原始重点位置。

4.顺着转子的旋转方向，记录下从振动传感器所在点到重点位置处的角度，这个测量的角度就是flashangle角。

当知道了转子的平衡常数和flashangle角以后，将来再次对该转子进行动平衡时就容易了。

从平衡一个转子后得到的平衡常数和flashangle角，也可以用于其它转子的平衡工作，前提是，转子的转速，振动传感器的安