风机动平衡及静平衡

X
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OD既为转子真正要添加平衡重量的半径。如果添加平 衡重量点的半径与试加重块点C的实际半径相等，侧平 衡重量M``由下市式求出：M``=M`c*oa/ab，
式中oa是第一次启动时测量的振动值，ab是由三角 形oab所求得振动值 7）将平衡重量M``加在所确定的位置D上，然后启动风机 进行验证。如振动合格，侧找动平衡工作结束，如不 合格，侧重复上述工作。
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找动平衡的基础知识
1、力的三要素:大小、方向、作用点；
2、矢量加减法：平行四边形法 OA+OB=OC
B
O A
C
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3、余弦定理 c2=a2+b2-2abCOSβ
a
β
b C
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4、滞后角
滞后角是一种物理现象对每个已定型的转 子，如转速、轴承结构、转子结构均不改变， 其滞后角是一定值。滞后角表示在机械振动中， 由于惯性效应的存在，振幅始终滞后于引起振 动的扰动力一个角度，该角度和振动系统的自 振频率及系统阻尼有关，滞后角是一个未知数， 在做动平衡时并不需要测出滞后角，而是根据 滞后角是一定值的特性进行找动平衡工作。
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一、 画线法找动平衡
1）在振动较大的轴承附近的轴上，选择一段，长约 50—60mm。先检查这段轴的椭圆度，然后擦净轴的表面。 并涂一薄层白粉水。
2）启动风机至工作转速，用磨尖的铅笔或画线针在涂 白粉水的一段轴上画出几条弧线，各弧线间的间距为5— 6mm（如图9）。在铅笔或画线针接触轴表面时，动作要轻 微迅速，以尽量使画出的弧线短一些。共画十条左右。在 画弧线的同时，用振动表测出轴承的振动值Soa,并做好记 录。
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2、转子找静平衡方法
1）找显著静平衡
将转子轻轻的放在预先校正好的导轨的平衡架上（之前 要检查两导轨在同一水平面且平行度在标准范围内），并延 导轨全长滚动转子，检查导轨是否有弯曲现象。转子的轴心 线应与导轨垂直，如不垂直，转子滚动时将跑偏。 （1） 将转子在平衡架的导轨上往复滚动数次，转子在滚动 时，不平衡重量所在的位置自然是垂直向下的。如果转子的 停止位置始终不变，也就是转子垂直向下这一半径位置几次 试验都一样。它就是偏重的一侧，可在转子上做上记号。
a
A 第一次标记
β
X
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• 从OA线按转子旋转方向作角AOX等于相位角COB`。所
得OX线即为转子不平衡重量所产生的作用在轴承上的 离心力方向，它表示了在所选择的这个转子端面上不 平衡重量位于半径OX上。OX反方向延长线与圆周交于D 点，
D B` β
C试加重量
B第二次标记
b O
a
A第一次标记
β
图十
Soa按一定比例沿OA向作出振动向量oa ，如图10所示：
转向 不平衡重
D B`
C
β
B b O
a βA
X
图十
试加重量 第二次标记 第一次标记
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根据转子不平蘅重量产生的离心力与轴心偏离中心的
最大值之间有一相位角的关系。可从配重圆A点延转子旋转 的反方向转90°至C点，在C点固定一试加重块，其重量M`C 由下式求得M`C=K*G*g/（ω2*R）
个振动值记为A1、A2、A3作图和计算方法如图12,以O为圆 心,取适当比例以A1、A2、A3为半径画三段弧A、B、C用选 择法在A、B、C三个弧上分别取a、b、c点，使三点间距
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三、转子找静平衡 以风机转子找静平衡方法为例。新制造的风
机转子，或者在检修时补焊过的转子，必须在 安装前先找静平衡。 1、找静平衡的工具
如果风机是单吸式悬臂转子，在找静平衡前 应按叶轮孔径车一根假轴，轴的长度应使其每 端露出叶轮300mm左右。对双吸式风机转子,就 不需要制假轴了，可以利用本身的轴.转子找静 平衡是在平衡架上进行的。它是由两根截面相 同的平行导轨和可调整高度的支架组成的，如 图6所示。
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二、两点法找动平衡
测得风机在工作转速轴承原始振动振幅，若A侧 振动大（振动值为A0），则先平衡A侧在转子上某一点 （作记号1）加上试加重量M，测得振动值为A1，按相同 半径将试加重量M移动180°（作记号2），测得振动值 为A2。根据三次测得的振动值，并选用适当的比例作图 求出应加平衡重量的位置和大小，如图11所示，做三 角形ＯＤＭ，使ＯＭ：ＯＤ：ＤＭ= A0： A1/2： A2/2， 延长MD至C，使CD=DM，连接OC；以O为圆心，OC为半径 作圆O；延长CO与圆O交于B，延长MO交圆O于S，
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（2）在偏重的对侧（即停止时正好朝上方的半径上）试加 重块，试加重块的重量根据反复试验确定。直到转子能 够在任何位置停住。
（3）称出试加重块的重量，选取等重量的铁块焊在所确定 的位置上。这就是找显著静不平衡所要加的平衡重量。 上述所加的重量和位置不一定准确，只能说是消除 了转子的显著静不平衡，但转子还有一部分剩余静不平 衡。
M1*r1=M2*r2--------------------------（1-2） 式中 M2------找静平衡时加上的重量,
r2------- M2所在位置偏离轴心的距离; 根据转子质量分布的不同,转子不平衡情况可分为三种:
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1、静不平衡
图一所示为一根很窄的转子（如排粉机转子、轴加 风机转子）。静止时转子的不不平衡重量M1所在位置总是 转到最低位置的现象，称为静不平衡。
3)、停止运行设备，在轴上找出各段弧线的中心，连接 成一条线A-A，这条线表示了在这个方向上轴心偏移值为 最大。
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弧线（间距5-6mm）
轴承
轴
图九
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4)、做转子动平衡的记录图。在画弧线一侧的叶轮处画 一配重圆，在圆周上标出A点的位置。 A点位置的确定：延 长A-A线与配重圆相交，该交点即为A点，并将测得的振动值
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试加重量
剩余静不平衡曲线
50 40 30 20 10 0
123456781 33 42 50 40 30 20 10 22 33
2
3
4
1
5
8
6
7
图八
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（4）从曲线上找出最大配重W最大和最小配重W最小，从而计 算出转子的剩余静不平衡重量W余 W余=（W最大-W最小）/2，
（5）从曲线上找出配重圆上最大配重点的位置（它不一定 是八个等分点当中的一个点），就在这个位置上加平衡重 量W余，以消除剩余静不平衡。 消除剩余静不平衡时，可用电焊把平衡重块固定在转 子上，也可用减重法消除，即在配重圆上最小配重点处， 用磨或钻的方法去掉转子上的金属，使其等于W余。
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导轨常见的断面形状有圆形、圆缺形、菱 形、矩形和梯形等，如图7所示。
b
b
b
b
圆形 圆缺形 菱形 支架
矩形
梯形
图七
转子
导轨
图六
10
圆形断面的导轨精度最高，而且容易制作，但 刚度较低，易变形，所以只能用于重量较轻的转 子。矩形和梯形断面的导轨刚度较高，可用于重 量比较大的转子。菱形断面的导轨则可用于重量 中等的转子。
式中G---1/2的转子重量，N;
K---系数，一般取0.1—0.2;
R---试加重量处的半径，m。
D B` β
C 试加重量
b
B 第二次标记
图十
O
a
A 第一次标记
β
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X
5）再次启动风机至工作转速,用上述相同方法在轴上画
出新的弧线,并测出轴承的振动值Sob 6）停止风机,用上述同样的方法画出BB线,并在配重圆周
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转子的动平衡
经过静平衡校验的转子，在高速旋转时往往仍 发生振动。因为所加上或减去的平衡重量，不一 定能和转子原来的不平衡重量恰好在垂直于转轴 的同一平面上。因此风机转子经静平衡校验之后， 必须再做动平衡校验。动平衡分为平衡机动平衡 法和在线动平衡法 。
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平衡机动平衡法
顾名思义，此平衡法系以平衡机进行转动件 的平衡校正，此方法与静平衡法都较为一般人所 知，通常转动件在制造或维修完成后，都会先以 平衡机进行平衡校正，以确保出厂质量。由于实 施平衡机平衡校正时，都必须把整个转动件拆下
M2 M1
图二
5
2、动不平衡
在图3中，加上平衡重块M3之后即静平衡了， 但如果M3没有加在M1所决定了的垂直轴心的平面内， 则在转动时，M1和 M3分别形成的离心力不但不能 互相抵消，反而形成不平衡力偶，将引起振动， 这就是动不平衡。如图4所示。
M1
M3
图三
r1
r3
M1
M3
图四
6
3、动静混合不平衡 如图5所示，当转子的不平衡重量M1和
静平衡及动平衡
编写: 李士勇
1
一、概述:
理想转机的转子，其轴延长度每一段的重心均于轴 的几何中心重合。但实际上，制造加工不可能完全精确。 材料的质量分布也不是绝对均匀，在装配过程中也有一 定程度的误差，再如检修过的转子，对磨损的叶轮可能 进行过焊补等。均会造成转子不平衡，因此转子往往是 不平衡的。转动机械运转是否正常，一般可以从转机轴 承的振动大小来判断。引起转机振动的原因很多，转子 不平蘅，常常是转机振动的原因之一。不平衡的转子在 转动时会产生离心力，此力周期性地冲击着轴承，迫使 轴承振动。
导轨由高碳钢制成，导轨表面的光洁度应不低 于▽8。支架上的导轨应在同一水平面上，水平面 允许误差为0.05mm/m，两导轨应保持平行，允许 误差为2 mm/m，导轨长度不应小于7d(d为轴颈的 直径或假轴的直径)。
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导轨工作面的宽度b可按下式计算
b ＝0.36 G*E／［σ］2*d cm
式中
G——1/2转子重量，N；
M2既不在通过轴心线的同一平面上，也不 在轴线的同一侧，将动不平衡重量分解后 即属同时存在上述两种不平衡，这种情况 最多，称为动静混合不平衡。
M1
图五
M2
7
转子不平衡对机械设备的影响
• 运转噪音及振动大
• 轴承易高温、损坏 • 机械轴封寿命减短 • 联轴器寿命减短 • 基础易松动变形 • 设备结构强制损坏 • 润滑油泄漏
r
M1
图一
4
图2所示为一很宽的转子（如多级离心式水泵 的转子）， 它的不平衡重量可认为半个转子的不 平衡重量为M1，另半个转子的不平衡重量为M2， 且M1和 M2在同一平面和在轴心的同一侧，M1和 M2共同作用的结果也是当转子静止时它们所在的位 置有转向最低位置的趋势，这种不平衡现象也称为 静不平衡。
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2）找剩余静平衡
1） 在叶轮上划一配重圆，将圆周分八等分，按顺 序在等份点上编号1、2……8。 （2） 先使1点和轴心共处于一条水平线上，并在1点试 加重量，逐渐增加，直到转子失去平衡，并在导轨上 开始滚动为止。并把试转子开始转子开始失去平衡的 重量计下来。其它各点都照样作一遍。 （3）把八个点所加重量的记录，用坐标表示出来，如 下图8所示；
E——导轨材料的弹性模数，对于淬火钢 E=0.2*106Mpa；
［σ］——导轨和转轴材料的许用挤压应力， 淬火钢可采取700~800 Mpa；
d——转轴轴颈的直径，cm。
在实际应用中，导轨的平面宽度，常按转 子的重量近似的确定：当转子的重量小于4905N时， b=6~8mm；当转子的重量小于7358N时，b=10mm；当 转子的重量小于19620N时，b=30mm。
上定出相应B点的位置。在OB线上按以上同样的比例作出
振动向量ob，由三角形 △ oab可知，向量ab是代表在 转子C点加了试加重块后产 生的，而向量ob是向量oa 与向量ab相加的结果。过 圆心O作平行于ob的线交配 重圆周于B`点。（OC与OB` 的夹角β称为滞后角）
D B` β
O
C 试加重量
b
B 第二次标记
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则OC为试加重量M引起的振动值。平衡重量M0为 M0=M*om/oc。由图中量得角∠COS为β，则平衡重量 应加在第一次试加重量位子1的逆转向β或顺转向
β角处，具体方位由试验定。
M
S
D
β
B
ห้องสมุดไป่ตู้
O
C
β
S
图11
Q
β
2
1
β
Q
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三、三点法找动平衡
此法与两点法的方法基本相同，只是用同一试加重量
M按一定的加重半径在互为120°的三个方位上，测得三
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二、转子不平衡产生的离心力计算公式
转子不平衡产生的离心力F按下式计算： F=M1*r1*ω2/g------------------------（1-1） 式中 M1-------仅仅是转子不平衡部分的重量
r1------- M1所在位置偏离轴心的距离; 方向转上子比找较静方平便衡的就位是置要上找加到一M块1所适在当的重方量向M,并2,并在使它:的反
来，一起送出去校正，因此较为耗费工时与校 正费用并且通常无法使用实际工作转速进行校正。
另外搬运及安装过程易使平衡状况变差。
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转子的在线动平衡
转子的在线动平衡是在工作转速下进行的。 如对锅炉风机转子找动平衡、密封风机转子找 动平衡等，一般就在原设备上，以工作转速进 行。转子动平衡状况可以通过振动表测量轴承 上的振动间接地指示出来。现将找动平衡的基 础知识及在线找动平衡的几种方法介绍如下：