转子动平衡及操作技术
一. 转子动平衡..
(一).有关基本概念
1.转子
机器中绕轴线旋转的零部件,称为机器的转子.
2.平衡转子
旋转与不旋转时对轴承只有静压力的转子.
3.不平衡转子
如果转子在旋转时对轴承除有静压力外,附加有动压力,则称之为不平衡的转子不平衡是一个旋转体的质量轴线(惯量轴线)与实际的旋转轴线不重合。其单位为不平衡的质量与该质量中心至实际旋转轴线的距离的乘积，以gmm计量。不平衡有3种表现形式。
不平衡转子的危害性:转子如果是不平衡的,附加动压力将通过轴承传达到机器上,引起整个机器的振动产生噪音,加速轴承的磨损,降低机器的寿命,甚至使机器控制失灵,发生严重事故.
(二)转子不平衡的几种形式
1.静不平衡
静力不平衡(单平面) 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但平行于旋转轴线，因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的。
主矢不为零,主矩为零:
R0═Mrcω²≠0 rc≠0
M0═0JYZ═JZX═0
R0通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴平行。
（图1）
通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。
主矢和主矩均不为零,但相互垂直
R0═Mrcω²≠0
M0═0JYZ═JZX═0
R0不通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴相交于某一点。
（图2）
3.偶不平衡
偶力不平衡表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于旋转体重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承是相等而180°反向的。
主矢为零,主矩不为零
R0═0 rc═0
M0≠0JXZ≠0 JYZ≠0
（图3）
通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。
动力不平衡(双平面) 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，而且既不平行也不相交，因此不平衡将发生在两个平面上，可以认为动力不平衡是静力不平衡和偶力不平衡的组合，不平衡所产生的离心力作用于两端支承，既不相等且向量角度也不相同。
主矢和主矩均不为零且既不相交,又不平行。
R0═Mrcω²≠0 rc≠0 M0≠0JXZ≠0 JYZ≠0
（图4）
动平衡就是选择两个平衡操作面，通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力和一个平衡合力矩，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零，也使原来的不平衡力矩与附加的平衡力矩的合力矩趋于零。
5.选择静平衡或动平衡的一般原则
当转子外径D与长度L满足D/L≧5时,不论其工作转速高低都只需进行静平衡
(如果L/l＞2时)
当D≤I时,n＞1000r/min必须进行动平衡.(特殊要求除外)
(三)动平衡机的工作原理
把刚性回转体安装在动平衡机的弹性支承上,使回转体转动.根椐支承的不同情况,(通过回转体的周期性机械振动信号变为电感信号)测量出支承的振动和支反力.用分离解算电路,计算出回转体的不平衡量,再对回转体进行加重或去重,直至平衡量达到要求.
1.软支承动平衡机的分离解算原理
刚性回转体动平衡时,任一校正面的不平衡量都会使左,右二支承同时产生振动, α设校正面I上的不平衡量m1r1在左,右支承处引起的振幅分别用αL1mr1和αR1mr1表示;校正面Ⅱ上的不平衡量m2r2在左,右支承处引起的振幅分别用αL2mr2和αR2mr2表示.其中为一组与回转体重量,支承位置,校正面位置及回转体惯性矩等有关的动力影响系数,在实际操作中,可由试验确定.
则左,右支承的振幅Vl,VR与不平衡量m1r1,m2r2的关系为:
V L═αL1m1r1+αL2m2r2
V R=αR1m1r1+αR2m2r2
以下两式可联立解出得: m1r1=αR2 V L/∆-αL2 V R/∆
m2r2=αL1V R/∆-αR1 V L/∆
式中:△=αL1 αR2－αL2αR1
由算式可知:只要知道四个影响系数,就可以从测得的支承振幅VL和VR算出不平衡量
m1r1和m2r2,在动平衡机实际操作中,无需算出四个动力影响系数,只需通过调整电位器
W1,W2,W3,W4即可求出m1r1和m2r2(见DRZ—1A)动平衡机操作显示屏示意图.（图5）
2.硬支承动平衡机的分离解算原理
在硬支承动平衡机中,不平衡产生的离心力与支承振幅成正比,而且相位相同,因此,对于硬支
承动平衡机是通过测量支承反力来确定二校正面上的不平衡量,若二校正面上的不平衡量产
生的离心力为F L和F R,则左,右两支承的反力N L和N R,则左,右两支承的反力N L和N R.可由静
力学的方法求出.
硬支承平衡机的支承关系式如下:
(1)F L=f L+1/B(Af L-Cf R)
F R=f R-1/B(Af L-Cf R)
（图6）
(2)F L=f L+1/B(Af L+Cf R)
F R=f R-1/B(Af L+Cf R)
（图7）
(3)F L=f L-1/B(Af L+Cf R)
F R=f R+1/B(Af L+Cf R)
（图8），（图9）
(4) F L=f L+1/B(Af L -Cf R ) F R =f R +1/B(Af L -Cf R )
（图10）
图中的A,B,C为支承和校正面的位置尺寸.离心力FL和FR仅与支承反力NL和NR及尺寸A,B,C有关.不同的支承形式只改变支反力的运算符号,用传感器测出支反力NL,使用如软支承平衡机类似的分离解算电路,求出离心力FL和FR,再根椐回转体的工作角度ωω算出左,右校正面上的不平衡量FL/ω和FR/ω
(1)～(4)为通常将不平衡量分解到两个校正面上进行平衡校正的方法,而对于直径比(L/D)较小的园盘形回转体,进行两面高精度平衡或检查其单面平衡后的精度,或对装配式回转体(如带叶片轴)进行边装配边平衡则可用静/偶平衡法.
3.软支承动平衡机与硬支承动平衡机的比较:
对比项目软支承平衡机硬支承平衡机
不平衡的检测方式测幅型,通过传感器检测出
与振幅成正比的不平衡量
测力型,通过传感器检测出
与离心力成正比的不平衡量
支承刚度支承刚度低, 与转子
实际的轴承条件不同
支承刚度很高,接近于转
子实际的轴承刚度,可使平
衡工况与实际工况相近
平衡转速平衡转速超过共振区
启动时要求锁紧摆架
平衡转速在共振点之前,无需
锁紧装置,可做超速试验
平衡机的调整方式需调整运转，操作次数多，不同类
型的转子有各自的标准转子
不需调整运转，在很短的时间内完成
永久式调整
平衡精度一般可达0.5μ(0.5g.mm/kg),以偏心距
表示灵敏度时，与转子质量无关，但
转子轻时由于寄生质量，使灵敏度下
降
一般可达1.0μ（1g.mm/kg）超精度型可
达0.05μ，以偏心距表示灵敏度时，与
转子质量成正比，与寄生质量无关
适用范围宜用于高速中型，小型转子的平
衡，大批生产的产品宜用于大，中型转子的平衡，单件或各种批量生产的产品
