转子平衡机的原理和方法

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 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
适用范围
单面平衡的布置和方法
1.选择加重平面、选择测点。
Q1 Q1
B
A
2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B1。
4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，B2。
A I
幅值 相位
转速
5.计算影响系数 A A0 B B0 2 2 , 2 2
Q2 Q2
6.按下式求得校正质量P1，P2。
1 P1 2 P2 A0 1 P1 2 P2 B0

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。 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。 这有助于判别不平 衡的轴向位置。
o
K
相角正
P

Q
o A1
• 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 的大小为：

A1- A0
A0
相角正
A0 P Q A 1 A 0
双面平衡的布置和方法
II B 1.测原始振动A0，B0。
3.计算影响系数 A A0 B B0 1 1 , 1 1

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。
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 转子
o o
C
C
W
水平导轨
W 水平导轨
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
传 感 器 驱动 电机
解算 电路
传 感 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
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。
不平衡的危害
转子振动和应力大，运行不安全。
恶化环境，Fra Baidu bibliotek费能源。
产品数量和质量下降。
转子平衡的方法和设备
刚性转子
静平衡
单面平衡 双面平衡。
挠性转子
影响系数法。
振型平衡法（模态平衡法）。 其他综合方法。
转 子 平 衡 的 原 理 和 方 法
本章内容

转子不平衡的原因和危害 转子不平衡的分类 刚性转子和挠性转子 平衡机 硬支承平衡机

刚性转子的平衡方法 静平衡 单面动平衡 双面动平衡 挠性转子的平衡方法

软支承平衡机
振型平衡法
影响系数法
振型圆平衡法
转子不平衡的原因和危害

不平衡的原因


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。
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
软支承平衡机的摆架
硬支承和软支承平衡机的对比
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 平衡精度
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
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
幅值 相位
4.计算影响系数
A1 A0 Q
转速
5.按下式求得校正质量P。
P A0
单面平衡的作图解法

• 作A0和A1 ，求其差为A1- A0 。 • 量A1- A0 和 A0之间的夹角为 。
转子不平衡的真实分布
不平衡的大小
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 是不必要的！
转子的不平衡 按模态分解
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。


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

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。
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。 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，求得一组 校正质量。
模态响应圆（振型圆）
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 其他设备：平行导轨、滚轮架、平衡摇架等。
刚性转子与挠性转子
n <0.5nc1
n >0.7nc1
称为刚性转子。
称为挠性转子。
0.5nc1 <n <0.7nc1 称为准刚性转子。
其中, nc1 为第一阶临界转速， n 为转子的工作转速。