不平衡問(wèn)題種類

為了以最少的啟停次數(shù)，獲得最佳的平衡效果，我們不僅要認(rèn)識(shí)到動(dòng)不平衡問(wèn)題的類型（靜不平衡、力偶不平衡、動(dòng)不平衡），而且還要知道轉(zhuǎn)子的寬徑比及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了采用單平面、雙平面還是多平面進(jìn)行動(dòng)平衡操作。同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)子是撓性的還是剛性的。

剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子

(資料圖片)

對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子，任何類型的不平衡問(wèn)題都可以通過(guò)任選的二個(gè)平面得以平衡。

對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子，當(dāng)在一個(gè)轉(zhuǎn)速下平衡好后，在另一個(gè)轉(zhuǎn)速下又會(huì)出現(xiàn)不平衡問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子首先在低于它的70%第一監(jiān)界轉(zhuǎn)速下，在它的兩端平面內(nèi)加配重平衡好后，這兩個(gè)加好的配重將補(bǔ)償?shù)舴植荚谡麄€(gè)轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量，如果把這個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高到它的第一臨界轉(zhuǎn)速的70%以上，這個(gè)轉(zhuǎn)子由于位于轉(zhuǎn)子中心處的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的作用，而產(chǎn)生變形，如圖10所示。由于轉(zhuǎn)子的彎曲或變形，轉(zhuǎn)子的重心會(huì)偏離轉(zhuǎn)動(dòng)中心線，而產(chǎn)生新的不平衡問(wèn)題，此時(shí)在新的轉(zhuǎn)速下又有必要在轉(zhuǎn)子兩端的平衡面內(nèi)重新進(jìn)行動(dòng)平衡工作，而以后當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來(lái)后轉(zhuǎn)子又會(huì)進(jìn)入到不平衡狀態(tài)。為了能在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，確保轉(zhuǎn)子都能處在平衡的工作狀態(tài)下，唯一的解決辦法是采用多平面平衡法。

撓性轉(zhuǎn)子平衡種類

如果轉(zhuǎn)子只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，小量的變形不會(huì)產(chǎn)生過(guò)快的磨損或影響產(chǎn)品的質(zhì)量，那么可以在任意二個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡，使軸承的振動(dòng)降低到最小即可。如果一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子，只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下工作，但是將轉(zhuǎn)子的變形量降低到最小是極其重要的，這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平衡修正。如果一個(gè)轉(zhuǎn)子必須在一個(gè)寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能平穩(wěn)地工作，即該轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速時(shí)是剛性的，在高轉(zhuǎn)速時(shí)是撓性的，這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平衡修正。

臨界轉(zhuǎn)速

當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到自身產(chǎn)生彎曲共振時(shí)的轉(zhuǎn)速，稱為臨界轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的彎曲振型數(shù)，取決轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子自振頻率相一致的數(shù)量。一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于它的自振頻率的70%時(shí)，認(rèn)為它是一個(gè)剛性轉(zhuǎn)子，而高于它的自振頻率的70%時(shí)，認(rèn)為它是一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速升高通過(guò)它的自振頻率而產(chǎn)生彎曲或變形時(shí)，轉(zhuǎn)子的重心就會(huì)偏離轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線，產(chǎn)生新的不平衡狀態(tài)。

二如何識(shí)別動(dòng)不平衡問(wèn)題

不平衡問(wèn)題的主要特征

振動(dòng)頻譜典型特征：不平衡問(wèn)題通常是較高的轉(zhuǎn)頻振動(dòng)占主導(dǎo)，一般其轉(zhuǎn)頻振動(dòng)成份大于或等于其通頻振動(dòng)的80%以上。不平衡力具有一定的方向性，離心力在徑向基本是均勻的，軸及支承軸承的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為一個(gè)圓，然而，由于軸承座的垂直支承剛度大于水平方向，所以正常的軸及支承軸承的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，即正常情況下水平方向振動(dòng)要比垂直方向振動(dòng)大1.5到2倍，若超出這個(gè)范圍，可能存在其它問(wèn)題，特別是可能存在共振問(wèn)題。徑向與軸向振動(dòng)比較，當(dāng)是不平衡問(wèn)題占主導(dǎo)時(shí)，徑向振動(dòng)（水平和垂直）要比軸向方向的振動(dòng)大得多（懸臂轉(zhuǎn)子除外）。懸臂轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的方向性，通常情況下，徑向和軸向振動(dòng)都比較大，它是靜不平衡和力偶不平衡同時(shí)存在，所以通常情況下需要二平面進(jìn)行平衡修正。有不平衡振動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)子，其振動(dòng)相位是穩(wěn)定和可重復(fù)的。不平衡問(wèn)題會(huì)促使共振幅值增大，如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速比較靠近其系統(tǒng)自振頻率處的共振點(diǎn)時(shí)，少量的不平衡振動(dòng)會(huì)增大10到50倍。

轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的相位表現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的相位差與在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承垂直方向測(cè)量得到的相位差基本相等（+/-30°）否則主要問(wèn)題不是動(dòng)平衡問(wèn)題。例如，如果在一個(gè)電機(jī)的輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差為30°，而在其輸入、輸出端軸承垂直方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差近似為150°，則工程師企圖對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)施動(dòng)平衡操作，似乎是在浪費(fèi)時(shí)間。

引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因

裝配錯(cuò)誤，安裝時(shí)一個(gè)零件的質(zhì)量中心線與轉(zhuǎn)動(dòng)中心線不重合。鑄造氣孔裝配誤差半鍵問(wèn)題轉(zhuǎn)子變形，由于殘余應(yīng)力、受熱不均等引起轉(zhuǎn)子變形。轉(zhuǎn)子上有沉積物設(shè)計(jì)不均稱，如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞線一側(cè)與另一側(cè)是不均稱的。

由以上原因引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問(wèn)題，分布在轉(zhuǎn)子上的所有不平衡矢量的和可以認(rèn)為是集中在“重點(diǎn)”上的一個(gè)矢量，動(dòng)平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點(diǎn)的位置和大小的一門技術(shù)，然后在其相對(duì)應(yīng)的位置處移去或添加一個(gè)相同大小的配重。

動(dòng)平衡操作的重要性

由于動(dòng)不平衡產(chǎn)生的力，若不予以修正，在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中具有很強(qiáng)的破壞性，不僅對(duì)支承軸承產(chǎn)生損壞，也會(huì)引起機(jī)器基礎(chǔ)開(kāi)裂，焊縫開(kāi)裂，同時(shí)由于不平衡引起的過(guò)大的振幅造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。由于不平衡產(chǎn)生的離心力取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和重點(diǎn)的重量。

動(dòng)平衡儀工作原理

一、現(xiàn)代動(dòng)平衡儀普遍采用影響系數(shù)法，又叫測(cè)相平衡法，其步驟為（以單面平衡為例）：

1) 首先測(cè)轉(zhuǎn)頻的振幅和相位；

2) 加試重;

3) 測(cè)取加試重后的振幅和相位；4) 計(jì)算出應(yīng)加重量和位置如設(shè)備做過(guò)平衡，影響系數(shù)已知，則不必再加試重。上述步驟簡(jiǎn)化為：

a.測(cè)轉(zhuǎn)頻的振幅和相位；

b.輸入影響系數(shù)，儀器直接給出應(yīng)加重量和位置。

二、雙面動(dòng)平衡

當(dāng)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度(不含軸)大于半徑時(shí)，可能要進(jìn)行雙面平衡才能達(dá)到滿意的效果。

雙面動(dòng)平衡時(shí)，需選兩個(gè)加重平面及兩個(gè)測(cè)振點(diǎn)。在其中一個(gè)面加試重時(shí)，需同時(shí)對(duì)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，即要考慮所謂交叉效應(yīng)。其步驟大致如下：

a.測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)點(diǎn)的初始振動(dòng)

b.第1面加試重，測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)

c.第2面加試重，測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)

d.儀器自動(dòng)計(jì)算出影響系數(shù)、兩個(gè)面上的應(yīng)加重量和位置

三、動(dòng)平衡操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)

確認(rèn)是否動(dòng)平衡問(wèn)題：

a.看頻譜和相位

b.相位的計(jì)量方向

c.迎著旋轉(zhuǎn)方向看

d.動(dòng)平衡測(cè)量參數(shù)的選擇:

中低速機(jī)器，用位移或速度測(cè)量高速機(jī)器用速度或加速度測(cè)量e試重是否可用的判斷及相應(yīng)措施 :

加試重前后的	幅值差 < 25%	幅值差 > 25%
相位差 < 25度	增大/移動(dòng)試重	移動(dòng)試重
相位差 > 25度	測(cè)量值可用	測(cè)量值可用

試重與最后的修正重量必須具有同一半徑轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：