《转子动平衡——原理、方法和标准》

技术讲课教案

主讲人：范经伟

技术职称（或技能等级）：高级工所在岗位：锅炉辅机点检员

讲课时间：2011年06月24日

培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》

培训目的：

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。

内容摘要：

动平衡前要确认的条件：

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。

培训教案：

第一章不平衡问题种类

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。

第二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。

●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。

第三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。

第四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。

第五章现场动平衡技术

一般来说，对大多数转动设备，最好是在现场进行动平衡操作，这是因为现场进行动平衡操作是在实际的操作条下、实际的工作转速下进行，并且转子是在自身支承轴承和基础之上。

三点现场动平衡操作法

1、以工作转速启动转子，测量和记录原始振动幅值为O’。

例如，O’＝6 mils（152um）

2、以O’为半径，画圆，如图1所示。