转子平衡的原理和方法

? 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
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。
W
水平导轨
转子
oC
W
滚轮架
滚轮架
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
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
硬支承和软支承平衡机的对
比较项目
不平衡的 检测方式 平衡时的 轴承条件 平衡所需 的时间 解算电路 的调整
一般可达 0.5 微米，高 精度的可达 0.005 微米 大批量零件的平衡 微型转子和高精度转子
单面平衡的布置和方 法
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。
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。
A
4.计算影响? 系? 数A1 ? A0
?2 ?
B2 ? B0 Q2
6.按下式求得校正质量P1，P2。
转 速
? ? ?
? ?
1 1
P1 P1
? ?
? 2 P2 ? 2 P2
? ?
? A0 ? B0
小 不平衡的大转子不平衡的真实分布
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
转子的不平衡 按模态分解
平衡精度
适用范围
比
硬支承平衡机
直接检测不平衡力
轴承刚度 大，比较 接 近转子实际工作条件
启动、停车快，效率 高 不需加试 重调整， 不 需试车标 定，操作 容 易 一般可达 0.5 微米，很 难进一步提高 适用性广 转子尺寸 、外形经 常 变化的场合 结构坚固 ，适用于 车 间等现场
软支承平衡机
直接检测不平衡产生的 振动 轴承刚度低、振动大， 与转子实际工作条件差 别较大 启动、停车费时，测试 时间长 需加试重调整，需试车 标定，操作较费事
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 。
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。
? 不平衡方向领先于临界 转速时的响应 90度。
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
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。
评价某种平衡方法的原则
Q
幅
相
转 5.按下式求得校正质量P。
值
位
速
? P ? ? A0
单面平? 衡作A的0和作A1图，解求其法差为A1- A0 。
?
? 量A1- A0 和 A0之间的夹角为
?。
oK
?
相角
P
正
Q
o
A1 ?
相角
A0 正
A1- A0
? 把试重Q 按 ? 的方向转动一 ?
角，此即为校正重的正确方 位。
?
校正重
P
P
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。
转子平衡的方法和设 刚性转子 备 挠性转子
静平衡
影响系数法。
单面平衡 法）。
振型平衡法（模态平衡
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
?
的Q 大小A为0 ：
wenku.baidu.com
A1 ? A0
双面平衡的布置和方
法
B 1.测原始振动A0，B0。
II
2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B
3.计算影响系数
?1 ?
A1 ? A0 , Q1
?1 ?
B1 ? B0 Q1
B
4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，
A
AI
幅
相
值
位
5.计算影响系数
?2 ?
A2 ? A0 , Q2
? 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。
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 。
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
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。
静平衡的布置
转子
oC
水平导轨
转子平衡 的
原理和方法
本章内
容
? 转子不平衡的原因和危 n 刚性转子的平衡方
害
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 软支承平衡机
n 挠性转子的平衡方 法 振型平衡法
影响系数法
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。
刚性转子与挠性转
子
n <0.5?nc1
称为刚性转子。
0.5? nc1 <n <0.7?nc1 称为准刚性转子。
n >0.7?nc1
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。
? 平衡精度高 ? 平衡时，开车次数少。 ? 校正质量数目少，总质量小。 ? 测试仪器和设备较少。 ? 对操作者的技术水平没有过高的要
求。