平衡基本理论

平衡理论

一、平衡机简介

1、平衡机的分类

1）根据摆架的结构可以把平衡机分为以下两种：

a)软支撑平衡机：

转子在平衡转速时产生的振动频率大于机器固有频率

n=3ω

b)硬支撑平衡机：

转子在平衡转速时产生的振动频率小于机器固有频率，目前使用的平衡机大多是硬支撑平衡机。

N=1/3ω

它们的摆架结构草图如下所示：

2） 根据平衡机的工作方式可以把平衡机分为以下两种： a) 立式平衡机 b) 卧式平衡机

3） 根据平衡机的传动方式可以把平衡机分为以下两种： a) 万向节传动平衡机。 例：HMU/N b) 皮带传动平衡机。 例：HMBU/K 2、 平衡机的基本组成

通常平衡机可以分为下面几个部分： 1） 电控部分：

使用变频调速、直流调速或直接驱动方式控制转子的旋转动作，达到要求的测量转速。 2） 电测部分：

负责处理来自传感器的信号，计算并显示不平衡量的大

小和位置。包括CAB610、690、700、720、802等。3）床身：

用于固定摆架、传动板等，要求安装稳固。安装水平度为0.2mm/1000mm。

4）车头：

这部分只存在于万向节传动的平衡机，包括电机，万向节，接近开关，编码器等。

5）传动板：

这部分只存在于皮带传动的平衡机，包括导向轮，编码器等。

6）摆架：

又叫支撑架，包括底座、刚度架和滚轮架三个部分

7）滚轮：

8）安全架：

为防止转子飞出而设，分为压板和滚轮两种。其中滚轮用于外伸端转子，示意图如下：

9） 传感器：

通常安装在摆架下部，用于检测微小的振动信号。 10） 基准信号

对于万向节传动平衡机：使用接近开关。 对于皮带传动的平衡机：使用光电头。 11） 角度编码器：

跟随电机一起转动，作用是在测量后确定不平衡量所在

的位置。

3、 对转子进行平衡的必要性

1）从下面的公式计算可以看到，即便是较小的不平衡质量，在转速增加时其产生的离心力将以二次方的速度变大。所以，不平衡的转子高速旋转时会产生振动，影响到机器的性能。这些我们不希望发生的现象都可以通过平衡机来消除。 公式一： F=m ω2r

2)不平衡的量值：

不平衡的量值可由下面的公式清楚表示

m---不平衡质量 r----m 所在半径 ω---角速度 F---离心力 n=2 ωX60 (转/分)

公式二： U=eG=mr

4、 不平衡的种类

通常不平衡的种类有下列三种 1） 双面平衡

又称动平衡，简图如下：

2） 力偶不平衡

主要针对薄片转子而言，左右两个校正面上的不平衡量相差180o 。 3） 静力不平衡

又称单面平衡，即左右两个校正面重合。但是输入参数时b 不能取0，通常认为b=1，可以理解为两个面上不

e---不平衡量产生的偏心距（μm ）G---转子的重量（kg ） m---不平衡质量(g ) r----m 所在半径 (mm)

平衡量的矢量叠加。

二、平衡精度等级

平衡精度等级用G表示，注意和前面公式二中的转子重量G

相区别。对于不同类型的转子，平衡精度等级可以在附表1中

查阅。平衡精度和不平衡偏心距的关系可由下面的公式表示：

公式三：e=10000G/n （G---精度等级；n---工作转速r/m）

从附图1中可以方便地根据G和n，查出e。

三、平衡转速的选择

平衡转速的选择直接关系到测量的结果，在进行平衡转速选择

时要考虑下列因素：

1、平衡转速受到Wn2的限制（W---转子重量kg）

例如：对于H5型号的动平衡机Wn2 ≤1100×106，对于

3000kg的转子，n ≤606转/分

2、平衡转速受到WD2n2限制（D---转子直径mm）

3、选择平衡转速时还要考虑到对于不同的转速，电测箱的灵敏

度是有差别的，具体可以分为以下四档：

100 10 1 0.1

120~390；390~820；820~1800；1800~5000（转/分）

4、根据经验，当转子重量在支撑重量1/3以下时应该开高速进

行平衡调整。如不平衡量大的话，转子应在低速先进行平衡，

然后再提高转速。

四、平衡参数的设置

对于每一个转子，在做平衡检测之前都需要设定一系列的参数，

作为电测部分运算的依据，具体如下： 1、 设置a,b,c,r1和r2，如下图所示：

a---左支撑点到左校正平面的距离

b---左右校正平面之间的距离

c---右校正面到右支撑点的距离 支撑点取滚轮中心位置；

对于框架式摆架，支撑点为传感器的安装位置。 2、 动/静的选择

动平衡和静平衡的选择取决转子的形状，如下图所示：

3、 转速设置

当l/d > 5~10时做静平衡 当l/d < 5~10时做动平衡

转速的选择前面已经讨论过了，一般来说，如果能在较低的转速下达到客户的要求就不要再提高转速了。 4、 加/去重选择

转子检测出来的不平衡量可以通过加重或去重来消除（如下图所示），具体采取何种方式，取决于转子的具体工艺状况。详细描述如下：

1） 加重校正的常用方法和对应的转子类型： a) 焊接

一般采用凸焊的方法，如：汽车的传动轴、离合器盖等。 b) 锡焊

根据不平衡量的大小决定焊锡的重量，如：小型电机的转子。 c) 铆接

使用铆钉作为平衡块来使用，如：叶片、涡轮、离合器磨擦片等。 d) 拧螺钉

在转子的一定半径的圆周上等距离地设置螺孔，并按照不平衡量的大小拧如不同长度的螺钉，