转子平衡机的原理和方法
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18
模态响应圆（振型圆）
不同转速下的响应矢量联 起来成为模态响应圆。 在转子升速或降速时，连 续测量可以得到模态响应 圆。 临界转速对应于响应圆的 直径。 不平衡方向领先于临界转 速时的响应90度。
19
单跨转子的模态响应圆
两阶临界转速对应 两个模态响应圆。 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。 这有助于判别不平 衡的轴向位置。
刚性转子与挠性转子
n <0.5nc1
称为刚性转子。
0.5nc1 <n <0.7nc1 称为准刚性转子。
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。
刚性转子和挠性转子有完全不同的平衡方法。
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。
W
转子
oC W
滚轮架
水平导轨
滚轮架
8
平衡机的原理
转速
幅值 I 相位 I 幅值 II 相位 II
驱动 电机
解算
传
电路
传
感
感
器
器
I
摆架A
II
摆架B
9
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 10
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 启动、停车快，效率 启动、停车费时，测试
的时间 高
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 一 般 可 达 0.5 微 米 ， 高
难进一步提高
精 度 的 可 达 0.005 微 米
适用性广
大批量零件的平衡
转 子 尺 寸 、 外 形 经 常 微型转子和高精度转子
适用范围 变化的场合
结构坚固，适用于车
间等现场
11
单面平衡的布置和方法
A
幅值 相位
1.选择加重平面、选择测点。 画键相标记，逆转向画360º相位刻度盘。
转子平衡 的
原理和方法
1
本章内容
转子不平衡的原因和危害 刚性转子的平衡方法
转子不平衡的分类
静平衡
刚性转子和挠性转子
单面动平衡
平衡机
双面动平衡
硬支承平衡机
挠性转子的平衡方法
软支承平衡机
振型平衡法
影响系数法
振型圆平衡法
2
转子不平衡的原因和危害
不平衡的原因
转子结构不对称。 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。
20
多跨转子的模态响应圆
响应圆有助于判别不平衡所在的跨和轴向位置。
21
5
刚性转子不平衡的形式
静不平衡
离心惯性力系有合力
偶不平衡
离心惯性力系有合力偶
动不平衡 = 静不平衡 + 偶不平衡
离心惯性力系合成为一合力和一合力偶
6
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 到平衡。
7
静平衡的布置
转子
oC
水平导轨
相角正 角，此即为校正重的正确方位。
• 校正重 P 的大小为：
相角正
P Q A0 A1 A0
13
双面平衡的布置和方法
B A
AI
幅值 相位
B II
转速
1.测原始振动A0，B0。
2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B1。
3.计算影响系数
1A 1Q 1A 0, 1B 1Q 1B 0
4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，B2。
2.测得原始振动A0(幅值和相位)。 3.在平衡平面内加试重Q，测得振动A1。 4.计算影响系数
A1 A0
Q 转速 5.按下式求得校正质量P。
PA0
12
单面平衡的作图解法
Fra Baidu bibliotek
• 作A0和A1 ，求其差为A1- A0 。
o
P Q
o
A1 A0
A1- A0
• 量A1- A0 和 A0之间的夹角为 。 K • 把试重Q 按 的方向转动一
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。
16
挠性转子的模态平衡法
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。
在第一临界转速附近，平衡转子的第一阶模态不 平衡。
在第二临界转速附近，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。
由于各模态的正交性，各阶模态的平衡不会相互 影响。
最后在工作转速下，作修正性平衡。
有N平面平衡法和N+2平面平衡法两种。
17
挠性转子的影响系数平衡法
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 >2 当N M < K时，方程过定。应放弃一些校正平面。 当N M = K时，方程有唯一解。可求得一组校正质量。 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。
不平衡的危害
转子振动和应力大，运行不安全。 恶化环境，浪费能源。 产品数量和质量下降。
3
转子平衡的方法和设备
刚性转子
挠性转子
静平衡
影响系数法。
单面平衡
振型平衡法（模态平衡法）。
双面平衡。
其他综合方法。
平衡设备
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。
现场平衡：平衡仪
其他设备：平行导轨、滚轮架、平衡摇架等。 4
5.计算影响系数
2A 2Q 2A 0, 2B 2Q 2B 0
6.按下式求得校正质量P1，P2。
11P P11
2P2 2P2
A0 B0
14
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，也 是不必要的！
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转子的不平衡 按模态分解
模态响应圆（振型圆）
不同转速下的响应矢量联 起来成为模态响应圆。 在转子升速或降速时，连 续测量可以得到模态响应 圆。 临界转速对应于响应圆的 直径。 不平衡方向领先于临界转 速时的响应90度。
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单跨转子的模态响应圆
两阶临界转速对应 两个模态响应圆。 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。 这有助于判别不平 衡的轴向位置。
刚性转子与挠性转子
n <0.5nc1
称为刚性转子。
0.5nc1 <n <0.7nc1 称为准刚性转子。
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。
刚性转子和挠性转子有完全不同的平衡方法。
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。
W
转子
oC W
滚轮架
水平导轨
滚轮架
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平衡机的原理
转速
幅值 I 相位 I 幅值 II 相位 II
驱动 电机
解算
传
电路
传
感
感
器
器
I
摆架A
II
摆架B
9
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 10
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 启动、停车快，效率 启动、停车费时，测试
的时间 高
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 一 般 可 达 0.5 微 米 ， 高
难进一步提高
精 度 的 可 达 0.005 微 米
适用性广
大批量零件的平衡
转 子 尺 寸 、 外 形 经 常 微型转子和高精度转子
适用范围 变化的场合
结构坚固，适用于车
间等现场
11
单面平衡的布置和方法
A
幅值 相位
1.选择加重平面、选择测点。 画键相标记，逆转向画360º相位刻度盘。
转子平衡 的
原理和方法
1
本章内容
转子不平衡的原因和危害 刚性转子的平衡方法
转子不平衡的分类
静平衡
刚性转子和挠性转子
单面动平衡
平衡机
双面动平衡
硬支承平衡机
挠性转子的平衡方法
软支承平衡机
振型平衡法
影响系数法
振型圆平衡法
2
转子不平衡的原因和危害
不平衡的原因
转子结构不对称。 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。
20
多跨转子的模态响应圆
响应圆有助于判别不平衡所在的跨和轴向位置。
21
5
刚性转子不平衡的形式
静不平衡
离心惯性力系有合力
偶不平衡
离心惯性力系有合力偶
动不平衡 = 静不平衡 + 偶不平衡
离心惯性力系合成为一合力和一合力偶
6
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 到平衡。
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静平衡的布置
转子
oC
水平导轨
相角正 角，此即为校正重的正确方位。
• 校正重 P 的大小为：
相角正
P Q A0 A1 A0
13
双面平衡的布置和方法
B A
AI
幅值 相位
B II
转速
1.测原始振动A0，B0。
2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B1。
3.计算影响系数
1A 1Q 1A 0, 1B 1Q 1B 0
4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，B2。
2.测得原始振动A0(幅值和相位)。 3.在平衡平面内加试重Q，测得振动A1。 4.计算影响系数
A1 A0
Q 转速 5.按下式求得校正质量P。
PA0
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单面平衡的作图解法
Fra Baidu bibliotek
• 作A0和A1 ，求其差为A1- A0 。
o
P Q
o
A1 A0
A1- A0
• 量A1- A0 和 A0之间的夹角为 。 K • 把试重Q 按 的方向转动一
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。
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挠性转子的模态平衡法
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。
在第一临界转速附近，平衡转子的第一阶模态不 平衡。
在第二临界转速附近，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。
由于各模态的正交性，各阶模态的平衡不会相互 影响。
最后在工作转速下，作修正性平衡。
有N平面平衡法和N+2平面平衡法两种。
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挠性转子的影响系数平衡法
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 >2 当N M < K时，方程过定。应放弃一些校正平面。 当N M = K时，方程有唯一解。可求得一组校正质量。 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。
不平衡的危害
转子振动和应力大，运行不安全。 恶化环境，浪费能源。 产品数量和质量下降。
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转子平衡的方法和设备
刚性转子
挠性转子
静平衡
影响系数法。
单面平衡
振型平衡法（模态平衡法）。
双面平衡。
其他综合方法。
平衡设备
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。
现场平衡：平衡仪
其他设备：平行导轨、滚轮架、平衡摇架等。 4
5.计算影响系数
2A 2Q 2A 0, 2B 2Q 2B 0
6.按下式求得校正质量P1，P2。
11P P11
2P2 2P2
A0 B0
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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，也 是不必要的！
15
转子的不平衡 按模态分解