现场动平衡TA
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现场动平衡
第一章动平衡介绍
多种原因会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。
动平前要确认的条件:
1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占振动的主导。
2.转子可以启动和停止。
3.在转子上可以添加可去除重量。
第二章不平衡类型
参见图3,当一个质量分布完全平衡的转子,转动中心线与质量中心线,会相互重合。
根据转动中心线与质量中心线相互间的位置关系统,可以将动不平衡分类成:
静不平衡:质量中心线与转动中心线不重合,但相互间平行。
●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18 in(457.2mm)。转速为6000 RPM,则
U=18oz-in(12962克-mm)
Fc=(0.000001775)( 18oz-in)( 6000 RPM)2=1150 lbs (521.6 kg)
由此可见仅仅1oz的不平衡量,在直径为3 foot(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)