旋转机械振动与平衡

旋转机械振动的基本特性一、转子的振动基本特性大多数情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。

设转子上的圆盘位于转子两支点的中央，当转子静止时．由于圆盘的重量使转子轴弯曲变形产生静挠度，即静变形。

此时，由于静变形较小，对转子运动的影响不显著，可以忽略不计，即认为圆盘的几何中心O′与轴线AB上O点相重合，如图7—l所示。

转子开始转动后，由于离心力的作用，转子产生动挠度。

此时，转子有两种运动：一种是转子的自身转，即圆盘绕其轴线AO′B的转动；另一种是弓形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。

转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时，称为正进动；与ω反方向时，称为反进动。

二、临界转速及其影响因素随着机器转动速度的逐步提高，在大量生产实践中人们觉察到，当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，似乎有一道不可逾越的速度屏障，即所谓临界转速。

Jeffcott用—个对称的单转子模型在理论上分析了这一现象，证明只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子振幅会降下来。

换句话说，转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。

从此，旋转机械的设计、运行进入了一个新时期，效率高、重量轻的高速转子日益普遍。

需要说明的是，从严格意义上讲，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。

在正常运转的情况下：(1)ω＜n ω时，振幅A＞0,O′点和质心G 点在O 点的同一侧，如图7—3(a)所示；(2)ω＞n ω时，A＜0，但A＞e，G 在O 和O′点之间，如图7—3(c)所示；当ω≥n ω时，A e -≈或O O′≈-O′G，圆盘的质心G 近似地落在固定点O,振动小。

转动反而比较平稳。

这种情况称为“自动对心”。

(3)当ω＝n ω时，A ∞→，是共振情况。

实际上由于存在阻尼，振幅A 不是无穷大而是较大的有限值，转轴的振动非常剧烈，以致有可能断裂。

转子动平衡标准转子动平衡是指旋转机械在运转过程中，通过对转子进行动平衡处理，使得旋转机械在高速旋转时减少振动，提高设备的稳定性和安全性。

转子动平衡标准是指对转子动平衡的要求和规定，是保证转子动平衡质量的重要依据。

首先，转子动平衡标准应包括转子动平衡的基本原理和方法。

在进行转子动平衡时，需要根据转子的结构特点和工作条件，选择合适的动平衡方法，如静平衡和动平衡。

静平衡是指在转子静止状态下，通过在转子上加质量或去除质量的方法，使得转子在旋转时不产生振动。

动平衡是指在转子旋转状态下，通过在转子上加质量或去除质量的方法，使得转子在高速旋转时减少振动。

了解这些基本原理和方法，对于制定转子动平衡标准具有重要意义。

其次，转子动平衡标准应包括转子动平衡的要求和指标。

转子动平衡的要求和指标是衡量转子动平衡质量的重要标准，包括平衡质量等级、振动限值、平衡精度等指标。

平衡质量等级是指根据转子的工作条件和使用要求，确定转子动平衡的质量等级，如精度等级和平衡质量等级。

振动限值是指在转子工作时，允许的最大振动值，超过振动限值将影响设备的安全性和稳定性。

平衡精度是指在进行转子动平衡时，实现的平衡质量和振动限值之间的关系，是衡量转子动平衡质量的重要指标。

最后，转子动平衡标准应包括转子动平衡的检测和评定方法。

转子动平衡的检测和评定方法是保证转子动平衡质量的重要手段，包括平衡试验、振动测试和平衡精度评定等方法。

平衡试验是指在进行转子动平衡后，对转子进行试验，验证转子的平衡质量和振动限值是否符合要求。

振动测试是指对转子进行振动测试，获取转子的振动数据，分析转子的振动特性和振动分布。

平衡精度评定是指根据平衡试验和振动测试的结果，对转子的平衡质量和振动限值进行评定，判断转子动平衡的质量是否符合标准要求。

总之，转子动平衡标准是保证转子动平衡质量的重要依据，包括转子动平衡的基本原理和方法、转子动平衡的要求和指标、转子动平衡的检测和评定方法等内容。

旋转机械产生振动的原因
1.不平衡：旋转机械在运转过程中，由于部件加工精度不够或组装过程中的误差等原因，导致旋转机械的各个部件在质量分布上不均匀，即出现不平衡。

不平衡引起的振动主要为一次谐振频率振动，振动幅值与旋转频率成正比。

2.不对中：旋转机械的轴心与主轴之间的偏心距决定了不对中程度。

当旋转机械的轴心与主轴不一致时，会导致旋转运动时的偏心力矩，使整个系统发生摇摆运动，产生振动。

3.摩擦不良：旋转机械的各个部件之间摩擦不良，比如轴承磨损、轴承润滑不足等，摩擦系数增大，会导致振动的产生。

4.动力不稳定：旋转机械的动力系统中，如电机功率输出不稳定、气动系统压力波动等，都会引起旋转机械动力的不稳定，进而产生振动。

5.结构松动：旋转机械的各个构件或连接件由于长期使用后产生疲劳或松动，导致结构刚度下降，出现振动。

6.旋转机械的固有振动：旋转机械在设计和制造过程中，为了满足设计要求，在加工和安装时可以选择特定的固定方法和固定位置，但这样做容易引起某些部件或系统的固有振动频率与旋转频率发生共振，进而产生振动。

7.旋转机械的外界干扰：旋转机械的工作环境中存在各种干扰，如周围的声音、震动、温度、湿度等。

这些外界干扰可能与旋转机械的运行频率相符，从而产生振动。

总之，旋转机械产生振动的原因是多方面的，包括内部和外部因素。

为了减少振动对旋转机械的影响，需要采取合适的措施，如增加平衡装置、调整结构刚度、提高动力系统的稳定性等。

动平衡的概念动平衡是指在旋转的机械设备中，通过调整转子的质量和几何形状，使得旋转轴在高速运转时不会产生振动和噪音的状态。

这种状态被称为动平衡状态。

在机械设备中，由于制造工艺、材料、装配等因素，往往会导致旋转部件存在一定的不平衡质量和不平衡力矩。

当这些不平衡因素超过一定限度时，就会引起设备振动、噪音甚至损坏。

因此，在机械设计和制造中，必须进行动平衡处理。

动平衡处理的目的是消除旋转部件的不平衡因素，达到减少振动、噪音和延长设备寿命的效果。

常见的动平衡处理方法包括静态平衡校正和动态平衡校正两种。

静态平衡校正是指通过对旋转部件进行加重或去重来达到静态平衡状态。

具体方法是先将待测物体放在水平支撑上，并用传感器测量出物体所处位置的重力作用力矩大小及方向。

然后再根据计算公式计算出需要加重或去重的质量，并进行相应的处理。

动态平衡校正是指在机械设备运转状态下，通过调整旋转部件的质量和几何形状，使得旋转轴在高速运转时不会产生振动和噪音。

具体方法是先将待测物体装入动平衡机中，然后加速旋转至一定速度，并通过传感器测量出物体产生的振动和噪音。

接着通过加重或去重等方式来消除不平衡因素，直到达到动平衡状态为止。

动平衡处理对于提高机械设备的性能和稳定性具有重要意义。

它可以有效地降低设备运行时的振动和噪音，减少设备故障率和维修成本，延长设备寿命。

同时，在一些高速、精密的机械设备中，如飞机发动机、汽车发动机等，动平衡处理更是必不可少的工艺环节。

总之，动平衡是一种重要的技术手段，在现代制造业中得到广泛应用。

它可以有效地消除旋转部件存在的不平衡因素，提高机械设备的性能和稳定性，为现代化制造业发展做出了积极的贡献。

高速旋转机械动态平衡力学分析引言：高速旋转机械的动态平衡是确保其正常运行及延长使用寿命的重要问题。

本文将从力学角度出发，对高速旋转机械的动态平衡进行深入分析，探讨动力学平衡的原理、方法和应用。

一、动态平衡的原理动态平衡是采用外力或外作用力矩平衡旋转机械在高速旋转过程中产生的不平衡力或不平衡力矩的一种方法。

其原理基于两个重要的因素：一是质量不平衡（使转子发生不平衡运动）；二是离心力（使不平衡力或不平衡力矩产生）。

二、动态平衡的方法1. 静平衡法：静平衡法是通过对旋转机械进行静力学分析，确定转子轴线上的受力情况，进而采取补偿措施来实现平衡。

可以通过加重、镶嵌等方法，在转子轴线上加上平衡块来实现静平衡。

2. 动平衡法：动平衡法是通过对高速旋转机械进行动力学分析，在转子上安装试重块，通过试验测量不平衡处的振动情况，然后调整试重块位置，减小或消除振动。

动平衡法更适用于高速旋转机械，可以较好地解决质量分布不均匀引起的不平衡问题。

三、动态平衡的应用1. 汽车发动机的平衡汽车发动机作为一个高速旋转机械，在运行过程中会产生振动和噪音，严重影响乘坐舒适性及使用寿命。

应用动态平衡技术可以减小发动机的振动和噪音，提高整车的使用体验。

2. 飞机发动机的平衡飞机发动机的平衡对于航空安全至关重要。

在高速旋转过程中，发动机的不平衡将导致飞机的晃动和不稳定。

通过动态平衡技术，飞机发动机可以实现精确的平衡，提高飞行安全性。

3. 工业设备的平衡工业设备包括离心机、涡轮机、高速电机等，在运行过程中往往会产生较大的振动和噪音。

这些振动和噪音不仅影响设备稳定运行，还可能损坏设备。

采用动态平衡技术可以有效减小设备的振动和噪音，提高设备的可靠性。

结论：高速旋转机械的动态平衡在工程实践中具有重要意义。

正确应用动态平衡技术能够提高机械设备的运行效率和使用寿命，降低振动和噪音的产生，并保证设备的安全性。

在实际应用中，需要根据具体机械的特点选择合适的动态平衡方法，并严格控制平衡精度，以确保机械设备的稳定运行。

旋转机械常见振动故障及原因分析旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。

大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。

本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分析，与大家共同分享。

一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样的。

轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。

二、振动故障原因分析1、旋转失速旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。

当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。

这样失速区会以某速度向叶栅运动的反方向传播。

实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工频的速度移动，这种相对叶栅的旋转运动即为旋转失速。

旋转失速使压缩机中的流动情况恶化，压比下降，流量及压力随时间波动。

在一定转速下，当入口流量减少到某一值时，机组会产生强烈的旋转失速。

强烈的旋转失速会进一步引起整个压缩机组系统产生危险性更大的不稳定气动现象，即喘振。

此外，旋转失速时压缩机叶片受到一种周期性的激振力，如旋转失速的频率与叶片的固有频率相吻合，将会引起强烈振动，使叶片疲劳损坏造成事故。

旋转失速故障的识别特征：1）振动发生在流量减小时，且随着流量的减小而增大；2）振动频率与工频之比为小于1X的常值；3）转子的轴向振动对转速和流量十分敏感；4）排气压力有波动现象；5）流量指示有波动现象；6）机组的压比有所下降，严重时压比可能会突降；7）分子量较大或压缩比较高的机组比较容易发生。

2、喘振旋转失速严重时可以导致喘振。

喘振除了与压缩机内部的气体流动情况有关，还同与之相连的管道网络系统的工作特性有密切的联系。

旋转机械振动分析与控制旋转机械振动分析与控制旋转机械振动分析与控制是研究旋转机械系统中振动特性和控制方法的一门学科。

随着工业化进程的加快和现代制造业的快速发展，旋转机械的应用越来越广泛。

然而，旋转机械振动问题也逐渐凸显出来，给生产运行和设备维护带来了一定的困扰。

因此，进行旋转机械振动分析与控制的研究具有重要的理论和实践意义。

旋转机械的振动问题主要包括：不平衡振动、轴承振动、齿轮啮合振动、流体力学振动等。

这些振动问题会导致机械系统的性能下降、噪声增加、设备寿命缩短甚至损坏，严重影响生产效率和产品质量。

为了解决旋转机械振动问题，需要对其振动特性进行分析和研究。

首先，需要对机械系统的结构进行建模，确定其自由度和约束条件。

然后，运用振动力学理论和方法，推导出机械系统的振动方程。

通过求解这些振动方程，可以得到机械系统的振动响应，包括振动频率、振幅和相位等参数。

最后，通过对振动响应进行分析和评估，可以确定旋转机械系统的振动特性和存在的问题。

在旋转机械振动控制方面，有很多有效的方法和技术可供选择。

常见的控制方法包括：质量平衡、结构优化、主动控制和被动控制等。

质量平衡是通过在转子上增加质量块，使得旋转机械的质心与转轴中心重合，从而减小不平衡振动。

结构优化是通过改变机械系统的结构参数，提高其刚度和阻尼等性能，来减小振动响应。

主动控制是通过对机械系统施加控制力，改变其振动特性，达到减小振动的目的。

被动控制是通过安装减振器、减震器等装置，消耗和分散振动能量，从而减小振动响应。

随着技术的不断进步和创新，旋转机械振动分析与控制的研究也在不断深入。

新材料的应用、先进制造技术的推广以及智能控制技术的发展，为解决旋转机械振动问题提供了更多的手段和可能性。

未来的研究方向包括：振动信号处理与诊断、主动控制与智能控制、多学科优化设计等。

这些研究将进一步提高旋转机械系统的性能和可靠性，推动现代制造业的发展。

总之，旋转机械振动分析与控制是一门重要的学科，对于提高旋转机械系统的性能和可靠性具有重要的意义。

转子平衡的原理和方法转子平衡是在旋转机械中重要的工程问题之一，它的目的是使转子在高速运转时减小或消除因不平衡引起的振动和噪声，提高机械的运转稳定性和可靠性。

本文将介绍转子平衡的原理和常用的方法。

不平衡是指转子质量分布不均匀，导致转子在旋转过程中产生的力矩与重力不平衡，使得转子发生振动，甚至损坏机械设备。

转子平衡的原理是通过调整转子上的质量分布，使得转子的重力与离心力平衡，达到减小振动的目的。

1.静平衡：静平衡是指只考虑转子在整体上的重心位置，不考虑转子在旋转运动中受到的离心力。

静平衡的方法有：（1）质量平移法：通过向转子上添加或去除质量来调整平衡。

可以通过冲撞法测量不平衡力和相位，然后向相位相反方向添加或去除质量来达到平衡。

（2）角度添加法：在转子上通过关键角度的添加或去除质量来达到平衡。

通常是通过在转子上固定一个调整质量，然后根据试验和计算确定关键角度来进行调整。

2.动平衡：动平衡是指考虑转子在旋转运动中产生的离心力，通过在转子上调整质量分布来达到平衡。

动平衡的方法有：（1）加重方法：在转子的不平衡位置上添加补偿质量，使得转子的重心与轴线重合。

可以通过在试验台上对转子进行试验，根据不平衡力的大小和相位确定补偿质量的位置和大小。

（2）移动方法：通过移动转子上的质量来达到平衡。

可以通过试验台上的试验来测量不平衡力和相位，然后根据试验结果进行调整。

动平衡方法的选择主要取决于转子的形状和结构，以及不平衡力和相位的测量精度要求。

总结：转子平衡是保证旋转机械运转稳定性和可靠性的关键问题。

静平衡和动平衡是常用的转子平衡方法，静平衡主要通过质量平移和角度添加来实现，动平衡主要通过加重和移动来实现。

选择合适的平衡方法需要考虑转子的形状和结构，以及不平衡力和相位的测量精度要求。

通过转子平衡可以减小或消除不平衡引起的振动和噪声，提高机械设备的运转稳定性和可靠性。

动平衡技术规范及操作指南动平衡技术是指通过对旋转机械设备进行振动测试和分析，确定其不平衡状况，并采取相应的修正措施，使设备在高速运行时能达到良好的运行状态。

动平衡技术的应用范围非常广泛，几乎所有涉及到旋转机械的领域都需要进行动平衡处理。

本文将介绍动平衡技术的规范和操作指南。

一、动平衡技术规范1.设备准备：在进行动平衡之前，需对设备进行必要的准备工作，包括清洁设备表面、检查设备轴承、轴承座以及关键部件等是否完好。

2.设备安装：动平衡时，需将设备正确安装在专用的测试设备上，并确保设备轴承处于良好的状态。

设备的安装应符合标准规范，避免因安装不当导致的测量误差。

3.动平衡检测：通过振动检测仪器对设备进行振动测试，并记录下测试数据。

振动测试主要包括径向振动、轴向振动和相位检测等。

4.数据分析：根据振动测试的数据进行分析，确定设备的不平衡情况，并确定不平衡的位置、大小和方向等。

5.平衡校正：根据数据分析的结果，选择合适的平衡方法进行校正。

常用的平衡方法包括增重平衡、减重平衡和铺平衡等。

6.平衡试验：在进行平衡校正后，再次对设备进行振动测试，检查是否达到平衡要求。

如未达到要求，需重复进行平衡校正直至达到要求为止。

7.平衡报告：在动平衡过程结束后，应填写平衡报告，记录平衡的具体过程和结果，并保留相关的测试数据和报告。

二、动平衡技术操作指南1.准备工作：在进行动平衡前，需要了解设备的技术要求和平衡标准，并对设备进行清洁和检查。

确保设备的整体状态良好，减少外界的干扰。

2.设备安装：将设备安装在平衡测试设备上，并校正设备的位置和固定方式。

保证设备安装牢固，不产生松动和晃动等现象。

3.振动测试：使用振动测试仪器进行设备的振动测试，并记录下测试数据。

在测试过程中，注意测试仪器的准确性和操作方法，避免测量误差。

4.数据分析：根据振动测试的数据，使用专业的数据分析软件进行分析和处理。

确定设备的不平衡情况和不平衡位置，并计算出准确的补偿量。

旋转机械的动平衡方法及实验研究旋转机械的动平衡是一项重要的工程技术，它能够提高机械设备的运行效率和寿命，降低振动和噪音。

本文将介绍几种常见的动平衡方法，并介绍实验研究的重要性及步骤。

一、静态平衡和动态平衡的区别静态平衡是指在不考虑转速和振动的情况下，通过质量的重新分配，使得机械设备在静止状态下的重心与旋转轴线重合。

而动态平衡则是考虑机械运行过程中的转速和振动，通过质量的重新分配，使得机械设备在高速旋转状态下保持平衡。

二、动平衡方法1. 静平衡法：静平衡法是最简单的动平衡方法之一，它适用于一些转动速度较低、操作简单的机械设备。

通过在旋转轴上固定一根平衡轴，将不平衡质量移动到平衡轴的相应位置，使得机械设备在静止状态下达到平衡。

2. 动平衡法：动平衡法是一种较为常用的动平衡方法。

它通过在机械设备上加上试重块，然后转动机械设备，并用传感器或振动计测量振动幅值和相位角来判断不平衡情况。

根据测得的数据，可以计算出不平衡质量的大小和位置，并通过增加或减少试重块来实现平衡。

3. 多面转子平衡法：多面转子平衡法适用于复杂的转子结构。

它通过将转子进行多次重新装配，然后进行动平衡实验，计算每次实验后所得结果之间的差值，进而逐步消除不平衡质量，使转子达到动平衡。

三、实验研究的重要性及步骤实验研究对于动平衡方法的应用和改进至关重要。

通过实验研究，可以了解不同类型机械设备的振动特性，找出机械设备的不平衡问题，并得到合理的平衡解决方案。

以下是实验研究的基本步骤：1. 实验准备：确定实验对象和实验条件，安装传感器或振动计进行数据采集，确保实验的准确性和可重复性。

2. 数据采集：转动机械设备，记录振动幅值和相位角数据。

多次采集数据，以获得更准确的结果。

3. 数据分析：对采集到的数据进行分析，计算不平衡质量的大小和位置。

根据分析结果，确定平衡修正方案。

4. 平衡修正：根据分析结果，采取相应的平衡修正措施。

可能的方法包括增加或减少试重块等。