高速转子的现场动平衡技术
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Shanghai Second Polytechnic University
去重法：
配重法 m配= m试*A0/ A试
上海第二工业大学
ω
m试
Im
上海第二工业大学
β
光标
A0 β o
A合 Re
去重法
m配= m试*A0/ A试
A试
β :与回转方向相同为正 与回转方向相反为负 β :逆时针为正，顺时针为负
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上海第二工业大学
例题：
上海第二工业大学 在动平衡测试中，测得的数据画出的矢量图如下图所示。 转子上试重m试＝17.32克，试分别用加重法和去重法，使转子 达到动平衡：求
1)求在转子的边缘应增加（或去除）的质量的大小及方位， 并在图上标明；
Shanghai Second Polytechnic University
三、测试方法 1、动平衡测试系统框图
测振传感器（压电）
上海第二工业大学
放在支承转子的轴承 上海第二工业大学 上，以拾取转子的振动 信号，信号经放大、滤 波、A/D转换，送入微 显示振动信号， 用以判定是否 机进行信号处理。
如何解决“动不平 衡”？
可以借助动平衡仪，利用动平衡技术，通过在 转子上加配重（配重法）或钻孔（去重法）的方法 调整转子的质量分布，使转轴成为中心惯性主轴， 消除动反力，这种工艺过程称为对转子进行动平衡。
Shanghai Second Polytechnic University
6.3 转子动平衡技术 转子动平衡技术简介：
若使用压电式加速及传感器的需用电荷放大器。若使 用磁电式速度传感器者则只需电压放大器。二次仪表中还 要加上低通滤波器。以消除滚动轴承等产生的高次波干扰。 一般低通上限高于转子轴频率即可。还有A/D转换器和计 算机信号处理单元。
（4）显示记录单元：
分析完毕的信号送入显示记录单元。动平衡仪的显示单 元习惯用矢量显示。它的结构是在画有十字座标和同心园 的屏幕上打出光点以显示极座标的幅值与相位角。现代动 平衡仪由于数字化以后可以直接显示幅值A的大小和角度的 数字显示法。要比矢量法方便得多，包括也可以通过打印 记录下来。
2）画出测试系统简图。
ω
Im
A0 （17.32，10）
m试
光标
o
Re （ A试 5，8.66 ）
Shanghai Second Polytechnic University
上海第二工业大学
作业：
上海第二工业大学 在动平衡测试时，先测得原始不平衡量的动力响应为A0。 若取试重mk＝20克，并又测得加试配重mk后产生的新不平衡 量的动力响应为A0k，当转子作顺时针方向旋转时，用加重法， 则从矢量图分析应加多少克质量，并加在什么位置上，才能 使转子达到动平衡？并画出测试系统框图。
（2）传感器：
动平衡机上目前多为柔性支承，故多使用绝对式速度 传感器和绝对式加速度传感器。现场平衡建议使用绝对式 压电加速度传感器。并使用光电式或磁电式传感器作零位 脉冲传感器。
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（3）二次仪表 ：
上海第二工业大学
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讨论：
F离心= m0 r0ω 2 = S0ω 2
上海第二工业大学
在转子上，虽然转子的质量很大，但只要偏心距很小，转 子的不平衡离心力也很小。 r0=0转子就完全平衡，不产生 离心回转力。 要是转子上存在一个原始不平衡量S0。虽然转子的m0很大， 但由于原始质心偏移的偏心距r0总是个很小的量(微米,至 多到毫米级)。我们可以在转子的较大半径R平上用一个小的 质量m平把S0平衡掉。但是必须满足R平的方向与r0的方向成 180°的关系。这样就可以做到：
符合失衡特征 简谐信号
测速传感器 （光电）
傅立叶分析仪
对信号进行相关分析， 得到动不平衡的动力 响应矢量Ao
示波器
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上海第二工业大学
2、动平衡测试步骤
上海第二工业大学
（1）先测试初始不平衡量
待转子转到额定转 速后就采样，采样经信 号分析后，就可以得到 转子的初始不平衡量的 重径积S0 造成的离心力 使轴承度产生了正弦振 动的响应适量A0 如右图：
上海第二工业大学
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基本原理： 离心力
一个质量为m0,质心偏离回转中心偏心距为r0的的 转子在以角频率为ω 旋转时 ：
F离心= m0 r0ω 2 =S0ω 2
S0为m0 r0的乘积，称为重径积， 是个矢量； 是引起转子离心 回转力的根源
Shanghai Second Polytechnic University
S平+S0=0
关键：求So
Shanghai Second Polytechnic University
上海第二工业大学
如何求So？
动平衡仪
上海第二工业大学
动平衡仪就是通过测试和运算，找出机械转子上 S0的大小与方位角的仪器。它的信号可以通过任何测 振传感器从回转轴，或轴承座上面得到。旧式动平衡 仪的分析方法有同步闪光法、同步正交方波门电路法 等。目前均使用计算机作单一频率的富氏正交相关分 析法。 仪器中必须有一个测同步零位脉冲的环节，以 和轴上的零件取得同步。一般可使用光电、磁电等 传感器得到。
难点：根据被测量组成测试系统。
Shanghai Second Polytechnic University
转子动平衡技术 一、概述
上海第二工业大学
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转子动平衡： 转子的转轴通过质心，在只有重力作用时， 转子可在任意位置静止不动，转子是静平衡的。 转轴通过质心且为惯性主轴（中心惯性主 轴），则转子转动时不出现动反力，转子是动 平衡的。
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6.3 转子动平衡技术
上海第二工业大学
二、测试仪器系统
上海第二工业大学
（1)被测转子：
若使用的是动平衡机。则动平衡机上要有支承转子的 轴颈托轮或支承转子的精密轴承座，然后使转子回转的精 密联轴节和安装传感器的位置。若使用的是现场动平衡方 法。则在现场将传感器固定在机器上支持转子的轴承座的 任意位置上即可，转子必须有零位同步传感器。
Shanghai Second Polytechnic University
上海第二工业大学
实际上，由于制造误差，转轴不可能准确地是 上海第二工业大学 中心惯性主轴，此时转子就会产生振动，称为动 判断某振动是否是动 不平衡（失衡）。 不平衡的依据
失衡特点：以转子转频为频率，等幅，相位恒定 的简谐振动。
Im A0
o
Re
Ao如何衡量？ 如何平衡？
（2）试配重法
测加(减)试配重后的不平衡量
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加试配重法
m配= m试*A0/ A试
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ω
m试
Im
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β
光标
A0 β
o
A配 A合
Re
A试
β :与回转方向相同为正 与回转方向相反为负 β :逆时针为正，顺时针为负
A0k=2.6
ω
光标
Im
α o
mk
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A0=1.6
Re
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
α=650
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传感器与测试技术
主讲：杨淑珍
机械电子工程学院
E-mail: szyang@meef.sspu.cn
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第六章、常用工程量的测试
本章要求：
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1. 掌握振动的测量方法及传感器选用。 2. 振动的若干测量实例－动平衡测试
去重法：
配重法 m配= m试*A0/ A试
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ω
m试
Im
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β
光标
A0 β o
A合 Re
去重法
m配= m试*A0/ A试
A试
β :与回转方向相同为正 与回转方向相反为负 β :逆时针为正，顺时针为负
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例题：
上海第二工业大学 在动平衡测试中，测得的数据画出的矢量图如下图所示。 转子上试重m试＝17.32克，试分别用加重法和去重法，使转子 达到动平衡：求
1)求在转子的边缘应增加（或去除）的质量的大小及方位， 并在图上标明；
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三、测试方法 1、动平衡测试系统框图
测振传感器（压电）
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放在支承转子的轴承 上海第二工业大学 上，以拾取转子的振动 信号，信号经放大、滤 波、A/D转换，送入微 显示振动信号， 用以判定是否 机进行信号处理。
如何解决“动不平 衡”？
可以借助动平衡仪，利用动平衡技术，通过在 转子上加配重（配重法）或钻孔（去重法）的方法 调整转子的质量分布，使转轴成为中心惯性主轴， 消除动反力，这种工艺过程称为对转子进行动平衡。
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6.3 转子动平衡技术 转子动平衡技术简介：
若使用压电式加速及传感器的需用电荷放大器。若使 用磁电式速度传感器者则只需电压放大器。二次仪表中还 要加上低通滤波器。以消除滚动轴承等产生的高次波干扰。 一般低通上限高于转子轴频率即可。还有A/D转换器和计 算机信号处理单元。
（4）显示记录单元：
分析完毕的信号送入显示记录单元。动平衡仪的显示单 元习惯用矢量显示。它的结构是在画有十字座标和同心园 的屏幕上打出光点以显示极座标的幅值与相位角。现代动 平衡仪由于数字化以后可以直接显示幅值A的大小和角度的 数字显示法。要比矢量法方便得多，包括也可以通过打印 记录下来。
2）画出测试系统简图。
ω
Im
A0 （17.32，10）
m试
光标
o
Re （ A试 5，8.66 ）
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上海第二工业大学
作业：
上海第二工业大学 在动平衡测试时，先测得原始不平衡量的动力响应为A0。 若取试重mk＝20克，并又测得加试配重mk后产生的新不平衡 量的动力响应为A0k，当转子作顺时针方向旋转时，用加重法， 则从矢量图分析应加多少克质量，并加在什么位置上，才能 使转子达到动平衡？并画出测试系统框图。
（2）传感器：
动平衡机上目前多为柔性支承，故多使用绝对式速度 传感器和绝对式加速度传感器。现场平衡建议使用绝对式 压电加速度传感器。并使用光电式或磁电式传感器作零位 脉冲传感器。
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（3）二次仪表 ：
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讨论：
F离心= m0 r0ω 2 = S0ω 2
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在转子上，虽然转子的质量很大，但只要偏心距很小，转 子的不平衡离心力也很小。 r0=0转子就完全平衡，不产生 离心回转力。 要是转子上存在一个原始不平衡量S0。虽然转子的m0很大， 但由于原始质心偏移的偏心距r0总是个很小的量(微米,至 多到毫米级)。我们可以在转子的较大半径R平上用一个小的 质量m平把S0平衡掉。但是必须满足R平的方向与r0的方向成 180°的关系。这样就可以做到：
符合失衡特征 简谐信号
测速传感器 （光电）
傅立叶分析仪
对信号进行相关分析， 得到动不平衡的动力 响应矢量Ao
示波器
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2、动平衡测试步骤
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（1）先测试初始不平衡量
待转子转到额定转 速后就采样，采样经信 号分析后，就可以得到 转子的初始不平衡量的 重径积S0 造成的离心力 使轴承度产生了正弦振 动的响应适量A0 如右图：
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基本原理： 离心力
一个质量为m0,质心偏离回转中心偏心距为r0的的 转子在以角频率为ω 旋转时 ：
F离心= m0 r0ω 2 =S0ω 2
S0为m0 r0的乘积，称为重径积， 是个矢量； 是引起转子离心 回转力的根源
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S平+S0=0
关键：求So
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如何求So？
动平衡仪
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动平衡仪就是通过测试和运算，找出机械转子上 S0的大小与方位角的仪器。它的信号可以通过任何测 振传感器从回转轴，或轴承座上面得到。旧式动平衡 仪的分析方法有同步闪光法、同步正交方波门电路法 等。目前均使用计算机作单一频率的富氏正交相关分 析法。 仪器中必须有一个测同步零位脉冲的环节，以 和轴上的零件取得同步。一般可使用光电、磁电等 传感器得到。
难点：根据被测量组成测试系统。
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转子动平衡技术 一、概述
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转子动平衡： 转子的转轴通过质心，在只有重力作用时， 转子可在任意位置静止不动，转子是静平衡的。 转轴通过质心且为惯性主轴（中心惯性主 轴），则转子转动时不出现动反力，转子是动 平衡的。
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6.3 转子动平衡技术
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二、测试仪器系统
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（1)被测转子：
若使用的是动平衡机。则动平衡机上要有支承转子的 轴颈托轮或支承转子的精密轴承座，然后使转子回转的精 密联轴节和安装传感器的位置。若使用的是现场动平衡方 法。则在现场将传感器固定在机器上支持转子的轴承座的 任意位置上即可，转子必须有零位同步传感器。
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实际上，由于制造误差，转轴不可能准确地是 上海第二工业大学 中心惯性主轴，此时转子就会产生振动，称为动 判断某振动是否是动 不平衡（失衡）。 不平衡的依据
失衡特点：以转子转频为频率，等幅，相位恒定 的简谐振动。
Im A0
o
Re
Ao如何衡量？ 如何平衡？
（2）试配重法
测加(减)试配重后的不平衡量
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加试配重法
m配= m试*A0/ A试
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β
光标
A0 β
o
A配 A合
Re
A试
β :与回转方向相同为正 与回转方向相反为负 β :逆时针为正，顺时针为负
A0k=2.6
ω
光标
Im
α o
mk
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A0=1.6
Re
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
α=650
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传感器与测试技术
主讲：杨淑珍
机械电子工程学院
E-mail: szyang@meef.sspu.cn
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第六章、常用工程量的测试
本章要求：
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1. 掌握振动的测量方法及传感器选用。 2. 振动的若干测量实例－动平衡测试