刚性转子平衡

本文主要介绍回转体动、静平衡相关的知识，主要内容包括机械平衡的概述、刚性转子的平衡原理（图解法）、刚性转子的动静平衡试验及转子平衡机等内容。限于篇幅限制及水平有限，难免有不当之处，如有发现作者将及时修改规范。

机械平衡的概述

机械平衡的目的、分类及方法

1.目的：机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均等原因造成质量分布不均，质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化的惯性力。

（1）在构件运动副中引起附加动压力。

（2）加剧运动副磨损，降低机械效率。

（3）降低构件有效承载能力，缩短寿命。

（4）引起机器及基础产生强迫振动，影响机械工作质量。

（5）当震动频率接近系统的共振范围时，将会波及到周围的设备及厂房建筑。

对于高速、重型和精密机械，惯性力的不良影响更为严重。为了完全或部分消除这些不良影响，需设法减少或消除惯性力，这就是机械的平衡问题，也是机械平衡的目的所在。

2.分类：

1).转子平衡

转子平衡问题：绕固定轴线回转的构件的惯性力和惯性力矩的平衡问题。

刚性转子的平衡问题：转子转速低于一阶临界转速，挠曲线变形忽略

挠性转子的平衡问题：转子转速高于一阶临界转速，其旋转轴线的挠曲线的变形不能忽略。

2)．机构平衡

机构的平衡问题：对整个机构而言，所有构件的惯性力和惯性力矩，可以合成为通过机构总重心的总惯性力和总惯性力矩。它们可被部分或完全地平衡。有关它们的平衡问题即为机构的平衡问题。

机构的平衡：为了减小或消除机构中各构件的惯性力和惯性力矩所引起的振动、附加动压力和减小输入转矩波动而采用的改善质量分布、附加机构等的措施，称为机构的平衡，如内燃机曲柄连杆机构等的平衡。

3.研究机械平衡的方法

计算法：

图解法与解析法。图解法简单方便；解析法计算结果准确，它们皆用在各不平衡质量大小及质心位臵已知的情况下。

试验法则适用于各平衡质量大小及质心位臵未知的情况下或虽经计算法加平衡配重平衡，但实际由于材质不均匀、安装制造误差等原因，往往仍达不到预期的要求时，可用试验法平衡之。

转子平衡的分类

1.概念：由于转子结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等原因，均会引起偏心(质心偏离形心)。由于偏心将导致转子运转时产生离心惯性力，从而使转子处于不平衡状态。在转子上加减配重，以改善转子的质量分布，从而保证转子在运转时，由不平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的措施称为转子平衡。

2.分类：根据转子不平衡质量的分布情况，转子的平衡可分为静平衡和动平衡。

1)．静平衡

在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是

在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡。对于轴向尺寸较小的零件，也称为盘状零件（直径D与宽度L之比:：D/ L≥5），如飞轮、砂轮等，其质量分布可以近似认为在同一回转面内。当回转件匀速转动时，各质量所产生的离心力构成同一平面内交于回转中心点的力系。如果该力系不平衡，则它们的合力不等于零。为了使力系达到平衡，只需在同一平面内加上一个平衡质量，使其所产生的离心力等于原离心力的合力且方向相反。这样，加上一个平衡质量后，由回转件上各质量所产生的离心力组成的力系就达到平衡。这种平衡称静平衡。

2).动平衡

在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面平衡。对于轴向尺寸较大的回转件（直径D与宽度L之比:：D/L＜5），即称为轴类零件，如电动机的转子、机床主轴等，其质量分布不能近似地认为是位于同一回转面内。这类回转件转动时产生的离心力不再是平面力系，而是空间力系。因此，单靠在某一回转面内加一平衡质量的静平衡方法不能使这类回转件转动时达到平衡。对于这种转子的不平衡问题进行平衡时，一般的方法是先选定两个辅助平面，再将各个质量按其所在平面与两辅助平面的距离的比值，按比例将质量分解到两辅助平面上，最后再采用静平衡的方法使这两个辅助平面达到静平衡。（亦称双面平衡）

转子动静平衡的原理（设计计算）

1.静平衡的计算

原理：对于轴向宽度不大的转子，其质量可近似认为在同一回转平面内，回转体其质量

不平衡产生的离心惯性力可用平面汇交力系表示，因合力不为零回转体不平衡，产生不均匀转动，转速逐渐降低，静止时合力方向在铅垂线轴心下方。在铅垂线上方，做一平衡质量mb，使其产生的离心力与汇交力系合力矢大小相等，方向相反，这样，回转体才能平衡，保持均匀转动。

计算：如图示回转体，以角速度ω回转时，其质量产生的离心惯性力构成了一个平面汇交力系，若此力系的合力不为零，则该回转体不平衡。若使回转体平衡，则应在回转体内，增加或减少一平衡质量。使其产生的离心力Fb与原力系的离心力的矢量和ΣFi等于零，此时回转体必达到平衡状态

平衡的条件：F=Fb+ΣFi=0

式中：F为总离心力。

分别用质量和向径表示，可写成

mrω2= mbrbω2+Σmiriω2

mr=mbrb+Σmiri=0

式中mr、ri分别为回转平面内各偏心质量及其向径；mb、ri分别为平衡质量及其向径。mr称为质径积，若等于零则表示总质心与回转体轴线重合，回转体质量对回转轴线静力矩等于零，称为静平衡。由此可见，机械静平衡的条件是所有质径积的矢量和等于零。

有时受实际结构所限，不便在该回转面内增、减平衡质量，如图示单缸曲轴则需另选两个校正回转平面Ⅰ和Ⅱ，在两个校正平面内增加平衡质量，使回转体得到平衡。由力系的平行合成原理得：m1r1=mbrbL2/L m2r2=mbrbL1/L

由此可知：任一质径积都可用任意选定的两个校正回转平面Ⅰ、Ⅱ的两个质径积代替。若矢经不变，任一质量都可用任选的两个回转平面内的两个质量来代替。

2.动平衡计算

轴向尺寸较大的回转体，其质量不可能分布在同一回转平面内，但可以看作是分布在垂直于轴线的若干个相互平行的回转平面内，各平行平面内的不平衡质量所产生的离心力就形成了空间力系。这类回转体即前面提到的动不平衡，为使动不平衡的回转体达到完全平衡，必须满足如下条件：

ΣFi== 0 ΣMi== 0

即不仅使其各不平衡质量所产生的惯性力之和为零，而且要使这些惯性力所形成的惯性力偶矩之和也为零。满足上述条件的平衡称为动平衡。

由于动平衡同时满足了静平衡条件，故达到动平衡的回转体一定是静平衡的，但满足静平衡的回转体不一定达到动平衡。

转子平衡的选择与确定

如何选择转子的平衡方式，是一个关键问题。其选择有这样一个原则：只要满足于转子平衡后用途需要的前提下，能做静平衡的，则不要做动平衡，能做动平衡的，则不要做静动平衡。转子平衡型式的确定，需要从以下几个因素和依据来确定：

1）转子的几何形状、结构尺寸，特别是转子的直径D与转子的两校正面间的距离尺寸b之比值，以及转子的支撑间距等。

2）转子的工作转速。

3）有关转子平衡技术要求的技术标准，如GB3215、API610第八版、GB9239和ISO1940等。转子的动、静平衡试验

动平衡试验一般用于D/d<5或有特殊要求的回转体，由动平衡得知，必须分别在任意选定的两个校正平面内各加适当的质量，才能使回转体达到平衡。先令回转体在动平衡机上运转，然后在两个选定平面内分别找出所需平衡质径积的大小和方位，从而达到平衡。

1. 转子的静平衡试验法

对于经平衡计算在理论上已经平衡的转子，由于其制造精度和装配的不精确、材质的不均匀等原因，就会产生新的不平衡。但这种无法用计算来进行平衡，而只能借助于实验平衡。平衡实验是用实验的方法来确定出转子的不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡质量的方法予以平衡。

一、静平衡试验

经平衡设计后的刚性转子在理论上是完全平衡的，但由于制造和装配误差及材质不均等原因，实际生产出的转子在运转时还会出现不平衡现象，由于这种不平衡现象在设计阶段是无法确定和消除的，因此需要用试验的方法对其做进一步平衡。

当刚性转子的径宽比D/b≥5时，通常只需对转子进行静平衡试验。静平衡试验所用的设备称为静平衡架，如图所示。

(a)导轨式静平衡架(b) 圆盘式静平衡架

图(a)为导轨式静平衡架，在用它平衡转子时，首先应将两导轨调整为水平且互相平行，然后将需要平衡的转子放在导轨上让其轻轻地自由滚动，如果转子上有偏心质量存在，其质心必偏离转子的旋转轴线，在重力的作用下，待转子停止滚动时，其质心S 必在轴心的正下方，这时在轴心的正上方任意向径处加一平衡质量（一般用橡皮泥），反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任何位臵保持静止为止。最后根据橡皮泥的质量和位臵，得到其质径积。再根据转子的结构，在合适的位臵上增加或减少相应的平衡质量，使转子达到平衡。图(b)为圆盘式静平衡架，当转子两端支承轴的尺寸不同时，应采用这种平衡架。静平衡实验特点：结构简单、操作方便。能满足一定精度要求，但工作效率低。对于批量转子静平衡，可采用一种快速测定平衡的单面平衡机。

二、动平衡试验

经过动平衡设计，理论上已平衡的径宽比D/b＜5的刚性转子，必要时在制成后还要进行动平衡试验。动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行，生产中使用的动平衡机种类很多，虽然其构造及工作原理不尽相同，但其作用都是用来确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位。

图示为一种带微机系统的硬支承动平衡机的工作原理示意图。

该动平衡机由机械部分、振动信号预处理电路和微机三部分组成。它利用平衡机主轴箱端部的小发电机信号作为转速信号和相位基准信号，由发电机拾取的信号经处理后成为方波或脉冲信号，利用方波的上升沿或正脉冲通过计算机的PIO口触发中断，使计算机开始和终止计数，以此达到测量转子旋转周期的目的。由传感器拾取的振动信号，在输入A/D转换器之前需要进行一些预处理。这一工作是由信号预处理电路来完成的，其主要工作是滤波和放大，并把振动信号调整到A/D卡所要求的输入量的范围内；振动信号经过预处理电路处理后，即可输入计算机，进行数据采集和解算，最后由计算机给出两个平衡平面上需加平衡质量的大小和相位，而这些工作是由软件来完成的。

转子动平衡实验举例

一、实验目的

1、掌握刚性转子动平衡的试验方法；

2、初步了解动平衡试验机的工作原理及操作特点；

3、了解动平衡精度的基本概念；

二、实验内容、实验设备及其基本原理

1、刚性转子的平衡条件及平衡校正

所谓回转体的不平衡就是回转体的惯性主轴与回转轴不相一致；刚性转子的不平衡振动，是由于质量颁布的不均衡，使转子上爱到的所有离心惯性力的合力及所有惯性力偶矩之和不等于零引起的。如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。

由力学可知，刚性转子处于动平衡的条件是：

Σpi = 0 ( i = 1, 2 , 3．．．)

Σmi = 0 ( i = 1, 2 , 3．．．)

即作用在转子上所有离心惯性力以及惯性力偶矩之和都等于零。

2、刚性转子的平衡校正

转子的平衡校正工艺过程，包括两个方面的操作工艺：

(1)平衡测量：借助一定的平衡试验装臵（如动平衡试验机等）测量平衡机支承架由于试验转子上离心力系不平衡引起的振动（或支反力），从而相对地测量出转子上存在着的不平衡重量的大小和方位，测量工作要求精确。

(2)平衡校正：根据平衡测量提供的不平衡量的大小和方位，选择合理的校正平面，根据平衡条件进行加重（或去重）修正，达到质量分布均衡的目的。

A、正是运用钻削或其它方法在重心位臵去除不平衡重。

B、加重修正是运用螺纹联接，焊接或其它平衡块方法在轻点位臵加进重块平衡。

选择哪种校正办法，要根据转子结构的具体条件择定。在本实验里采用适量的橡皮泥作加重修正。采用橡皮泥作试验的平衡试重，是工业上一种行之有效的常用方法之一。

3、刚性转子动平衡的精度

即使经过平衡的回转体也总会有残存的不平衡,故需对回转体规定出相应的平衡精度.各种回转体的平衡精度可根据平衡等级的要求,在有关的技术手册中查阅。

4、实验设备：动平衡试验机的组成及其工作原理

动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位臵的精密设备。一般由机座部套，左右支承架，圈带驱动装臵，计算机显示系统，传感器限位支架，光电头等部套组成，参见实物。

该试验机是硬支承平衡机。

根据刚性转子的动平衡原理，一个动不平衡的刚性转子总可以在与旋转轴线垂直而不与转子相重合的二个校正平面上减去或加上适当的质量来达到动平衡目的。为了精确、方便、迅速地测量转子的动不平衡，通常把力这一非电量的检测转换成电量的检测，本机用压电式力传感作为换能器，由于传感器是装在支承轴承处，故测量平面即位于支承平面上，但转子的二个校正平面，根据各种转子的不同要求（如形状，校正手段等），一般选择在轴承以外的各个不同位臵上，所以有必要把支承处测量到的不平衡力信号换算到二个校正平面上去，这可以利用静力学原理来实现。

在动平衡以前，必须首先解决两校正平面不平衡的相互影响是通过两个校正平面间距b，校正平面到左，右支承间距a, c,而a, b, c几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。

校正平面上不平衡量的计算：

转子其形状和装载方式如图示：

图中

F L ,F R: 左，右支承轴承上承受的动压力

f L , f R : 左，右校正平面上不平衡质量的离心力

m L, m R : 左，右校正平面上的不平衡质量

a, c : 左，右校正平面至左，右支承间的距离

b : 左，右校正平面之间距离

r1 r2 : 左，右校正平面的校正半径

ω：旋转角速度

a, b, c, r1, r2和F L , F R均为已知，刚性转子处于动平衡，必须满足

ΣF=0，ΣM=0 的平衡条件。

F L+F R- f L- f R=0 (1)

F L〃a + f R〃b - F R〃(b+c)=0 (2)

由(2)式得f R=(1+c/b)F R –(a/b)F L(3)

将（3）式代入（1）式：f L=(1+a/b)F L- (c/b)F r(4)

因：f R= m R〃r2〃ω2 (5)

fL=mL〃r1〃ω2 (6)

将（5）代入（3）：m R= (1/ r2ω2 ) [（1+ c/b）F R– (a/b) F L] (7)

将（6）代入（4）：m L= (1/ r2ω2 ) [（1+ a/b）F L – (c/b)F R] (8)

公式（7）、（8）的物理意义是：

如果转子的几何参数（a,b,c,r1,r2）和平衡转速ω已确定,则校正平面上应加的校正质量（即试重）可以直接测量出来，并以克数显示。

恰好表明了硬支承动平衡机所具有的特点。

三、实验步骤

1、平衡校测的准备工作

把机座的电缆分别连接到计算机主机箱后板的插座上，左右传感线分别连接到机座的左右传感上，检查无误后，再把电柜的电源插头插到220V50Hz的交流电源上，为防止触电事故和避免电磁波干扰，机座和计算机必须接地；

按下计算机主机的电源开关，“POWER”指示灯点亮，仪器预热5－10分钟，用鼠标指向“动平衡机测试”图标，连击两下鼠标左键，计算机运行动平衡机测量系统程序；用鼠标指向“支承方式窗口”，选择对应的支承方式和配重要求；用鼠标指向命令窗口，选择“选择”按钮，屏幕显示一个参数表窗，可以在表中选定某种型号的电机，再选择“确定”按钮，则该型号电机的测量参数自动填入对应的参数窗口。

2、机器标定

每测一种转子之前必须对机器进行一次标定，步骤如下：

(1) 松开左右支承架的固定螺钉，根据转子轴的长短拉好左右支承架的距离，将转子放上支承架，移动左右支承架使传动带处在转子铁芯中心下面，把固定螺钉拧紧，再根据转子的半径调节传动带的高低，调节后传动要保持水平。

(2) 按“启”按键，将机柜（开/关）打到“开”的位臵（常开/自动）旋钮开关打到“常开”的位臵，电动机拖动转子转动，调节变频器转速电位器，确定转子的测量转速，待转子旋转匀速后，将（常开/自动）拨到“自动”的位臵，机器会停下来。

(3) 按“去重”按键，使旁边红色箭头指向去重状态。

(4) 将一已知重量加重块的重量分别输入到A、B窗口内，然后将此加重块放到左测量平面自定0度位臵上，按电柜（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下“左试重”按键，取下左面加重块，把它放到右测量平面自定0度位臵上，按（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下“右试重”按键，取下左面加重块，在左右都没有加重时按（起动）按钮，机器转动数秒后停下来，用鼠标按一下“零试重”按键，最后用鼠标按一下“标定”按键，机器完成标定。

3、被测工件的测量与配重

（1）根据工件的配重要求（加重或去重）按“去重”或“加重”按键。

（2）选择合适的支撑形式，把工件放到支承架上或专用夹具上固定好，按（起动）按钮，机器运转，机柜门有（常开/自动）旋钮，当选择（自动）档时，机器运行几秒后会自动停止，同时锁定各项数据，此时的各项数据就是测量的所需数据。如果不选择自动停机，打（常开）档，机器就不会停下来，当上述窗口显示的数值基本不跳动时，鼠标指向命令窗口，选择“启/停”按钮，则上述窗口显示的数值也会被锁定；

（3）按照上述窗口显示的数值，在两校正平面上的对应相位按配重要求配重，当每再按门上“起动”按钮时，上一次的测量数据会保存下来；

（4）重复2、3项，直到校测工件达到动平衡要求为止。工件在接近完全平衡时，其相角指示不太稳定，可以认为平衡已经完成，若凭试凑法亦可继续平衡，此时所得的平衡精度将比本机的标定值更高。

五、实验报告

实验报告

实验名称：

班别组别姓名

实验日期成绩教师

1、测量三次动不平衡数据

三、配重

1、在指定位臵加重后测出不平衡量。

2、三次配重

URR=(Q-Qc)/Q

其中Q为配重前的不平衡量，Qc为配重后的不平衡量。

刚性转子动平衡

实验二刚性转子动平衡实验 2011010292 水利水电工程系 水工13班 翟桐 同组成员：李嘉荣、成一凡、陈钟望、闫封任 实验日期：2012.11.15 一、 实验目的： 1. 掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； 2. 掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 3. 了解动静法的工程应用。 二、 实验内容 采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡 三、 实验原理 工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。 根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系，可向质心C 简化为过质心的一个力R （大小和方向同力系的主向量∑=i S R ）和一个 力偶M （等于力系对质心C 的主矩()∑== c i c m S m M ）。如果转子的质心在转轴上且 转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R 和力偶矩M 的值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。 刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此，先在转子上任意选定两个截面I 、II （称校正平面），在离轴线一定距离r 1、r 2（称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角θ1、θ2处，分别附加一块质量为m 1、m 2的重块（称校正质量）。如能使两质量m 1和m 2的离心惯性力（其大小分别为m 1r 1ω2和m 2r 2ω2，ω为转动角速度）正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平

转子动平衡

实验六转子动平衡 一、实验目的 1．巩固转子动平衡知识，加深转子动平衡概念的理解； 2．掌握刚性转子动平衡实验的原理及基本方法。 二、实验设备与工具 1．CS-DP-10型动平衡试验机； 2．试件（试验转子）； 3．天平； 4．平衡块（若干）及橡皮泥（少许）。 三、实验原理与方法 本实验采用的CS-DP-10型动平衡试验机的简图如图1所示。待平衡的试件1安放在框形摆架的支承滚轮上，摆架的左端与工字形板簧3固结，右端呈悬臂。电动机4通过皮带带动试件旋转，当试件有不平衡质量存在时，则产生的离心惯性力将使摆架绕工字形板簧做上下周期性的微幅振动，通过百分表5可观察振幅的大小。 1. 转子试件 2. 摆架 3. 工字形板簧 4. 电动机 5. 百分表 6. 补偿盘 7. 差速器 8. 蜗杆 图1 CS-DP-10型动平衡试验机简图 试件的不平衡质量的大小和相位可通过安装在摆架右端的测量系统获得。这个测量系统由补偿盘6和差速器7组成。差速器的左端为转动输入端（n1）通过柔性联轴器与试件联接，右端为输出端（n3）与补偿盘联接。 差速器由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮和一个蜗轮（转臂H）组成。当转臂蜗轮不转动时：n3＝－n1，即补偿盘的转速n3与试件的转速n1大小相等转向相反；当通过手柄摇动蜗杆8从而带动蜗轮以n H转动时，可得出：n3＝2n H－n1，即n3≠－n1，所以摇动蜗杆可改变补偿盘与试件之间的相对角位移。

图2所示为动平衡机工作原理图，试件转动后不平衡质量产生的离心惯性力F =ω2mr，它可分解为垂直分力F y和水平分力F x，由于平衡机的工字形板簧在水平方向（绕y轴）的抗弯刚度很大，所以水平分力F x对摆架的振动影响很小，可忽略不计。而在垂直方向（绕x轴）的抗弯刚度小，因此在垂直分力产生的力矩M = F y·l =ω2mrlsinφ的作用下，摆架产生周期性上下振动。 图2 动平衡机工作原理图 由动平衡原理可知，任一转子上诸多不平衡质量，都可以用分别处于两个任选平面Ⅰ、Ⅱ内，回转半径分别为rⅠ、rⅡ，相位角分别为θⅠ、θⅡ，的两个不平衡质量来等效。只要这两个不平衡质量得到平衡，则该转子即达到动平衡。找出这两个不平衡质量并相应的加上平衡质量（或减去不平衡质量）就是本试验要解决的问题。 设试件在圆盘Ⅰ、Ⅱ各等效着一个不平衡质量mⅠ和mⅡ，对x轴产生的惯性力矩为： MⅠ=0 ；MⅡ=ω2mⅡrⅡlsin(θⅡ+ωt) 摆架振幅y大小与力矩MⅡ的最大值成正比：y∝ω2mⅡrⅡl ；而不平衡质量mⅠ产生的惯性力以及皮带对转子的作用力均通过x轴，所以不影响摆架的振动，因此可以分别平衡圆盘Ⅱ和圆盘Ⅰ。 本实验的基本方法是：首先，用补偿盘作为平衡平面，通过加平衡质量和利用差速器改变补偿盘与试件转子的相对角度，来平衡圆盘Ⅱ上的离心惯性力，从而实现摆架的平衡；然后，将补偿盘上的平衡质量转移到圆盘Ⅱ上，再实现转子的平衡。具体操作如下： 在补偿盘上带刻度的沟槽端部加一适当的质量，在试件旋转的状态下摇动蜗杆手柄使蜗轮转动（正转或反转），从而改变补偿盘与试件转子的相对角度，观察百分表振动使其达到最小，停止转动手柄。（摇动手柄要讲究方法：蜗杆安装在机架上，蜗轮安装在摆架上，两者之间有很大间隙。蜗杆转动一定角度后，稍微反转一下，脱离与蜗轮的接触，这样才能使摆架自由振动，这时观察振幅。通过间歇性地使蜗轮向前转动和观察振幅变化，最终可找到振幅最小的位置。）停机后在沟槽内再加一些平衡质量，再开机左右转动手柄，如振幅已很小（百分表摆动±1~2格）可认为摆架已达到平衡。亦可将最后加在沟槽内的平衡质量的位置沿半径方向作一定调整，来减小振幅。将最后调整到最小振幅的手柄位置保持不动，停机后用手转动试件使补偿盘上的平衡质量转到最高位置。由惯性力矩平衡条件可知，圆盘Ⅱ上的不平衡质量mⅡ必在圆盘Ⅱ的最低位置。再将补偿盘上的平衡质量m p'按力矩等效的原则转换为位于圆盘Ⅱ上最高位置的平衡质量m p，即可实现试件转子的平衡。根据等效条件有：

转子动平衡标准

平衡精度等级 考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了世界公认的 ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以2.5倍为增量，从要求最高的G0.4到要求最低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。如下表所示： G4000 具有单数个气缸的刚性安装的低速船用柴油机的曲轴驱动件 G1600 刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动件 G630 刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动件弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动件 G250 刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件 G100 六缸和多缸高速柴油机的曲轴传动件；汽车、货车和机车用的发动机整机 G40 汽车车轮、轮毂、车轮整体、传动轴，弹性安装的六缸和多缸高速四冲程发动机的曲轴驱动件 G16 特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向节传动轴）；粉碎机的零件；农业机械的零件；汽车发动机的个别零件；特殊要求的六缸和多缸发动机的曲轴驱动件 G6.3 商船、海轮的主涡轮机的齿轮；高速分离机的鼓轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；泵的叶轮；机床及一般机器零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件 G2.5 燃气和蒸汽涡轮；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵 G1 磁带录音机及电唱机、CD、DVD的驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢 G0.4 精密磨床的主轴；电机转子；陀螺仪 在您选择平衡机之前，应该先确定转子的平衡等级。 举例：允许不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式为： (与JPARC一样的计算 gys)式中m per为允许不平衡量，单位是g； M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为G6.3级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正半径20mm，则该转子的允许不平衡量为：

刚性转子平衡力学原理

刚性转子平衡的力学原理 图3－1 转子上不平衡力的分解与合成 如图3-1所示，设21,F F 为转子上两个处在不同轴向位置上的不平衡力，平 面Ⅰ和Ⅱ是两个任选的平衡面。根据力和力矩相等的原则，可以将21,F F 分解到 两个平面上去，即 232121222321321132111213213211,,F l l l l l F F l l l l F F l l l l F F l l l l l F +++=++=++=+++= （3-1） 将平面Ⅰ和Ⅱ内的力合成得到两个平面内的不平衡力B A , 22122111,F F B F F A +=+= （3-2） 对于具有任意不平衡分布的转子，按上述方法可以得到作用在两个平面上的等效不平衡力。如果在这两个平面内分别加上与之大小相等，方向相反的平衡力，转子即可获得平衡。因此刚性转子的平衡，只要在两个与轴线垂直的平面上进行即可。由于刚性转子不平衡所产生的离心力与转速的平方成正比，并且不考虑转子变形所产生的新不平衡力，因此，在一个转速下平衡好的转子在其它转速下必然也是平衡的。刚性转子平衡，只要试验系统灵敏度高，可在低转速下平衡。 如图3-1所示，作用在两个平面上的合力又可以分解为大小相等、方向相同 的对称力d A 、)(d d d B A B = 和大小相等、方向相反的反对称力f A 、 )(f f f B A B -=， 其中

2 ,2,B A B A B A B A B B B A A A f f d d f d f d -=-=+==+=+= （3-3） 根据对称力和反对称力的大小，转子不平衡又可以分为 （1）静不平衡。此时不平衡力中对称分量比较大，反对称分量比较小，又称静力不平衡。在端面上加对称平衡质量可以消除不平衡。 （2）动不平衡。与前种情况相反，此时不平衡力中反对称分量比较大，对称分量比较小，又称力偶不平衡。在端面上加反对称平衡质量可以消除不平衡。 （3）混合不平衡。此时不平衡力中对称和反对称分量都很大，必须在端面上同时加对称和反对称平衡质量才能使转子平衡。 转子动平衡可以采用加重或去重方式。汽轮发电机组转子上一般设计有燕尾式平衡槽，专供加重。现代大型汽轮发电机组，为了降低工作量，缩短动平衡加重时间，在汽缸外部对应平衡槽的位置设计有加重孔。加重时，只要打开加重孔，用专门的加重工具，可以非常方便地从外面把动平衡块加到转子上，大大缩短了加重周期。发电机转子本体上一般留有很多加重孔，可以通过调整加重螺钉方式来对转子进行平衡。一些风机、压缩机，叶轮上没有平衡槽，可以通过砂轮打磨去重的方式平衡。

刚性转子动平衡实验报告

刚性转子动平衡实验报 告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

图1 转子系统与力系简 刚性转子动平衡实验 浙江大学，令狐烈 一、实验目的 (1) 掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； (2) 掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 二、实验内容和实验原理 1.实验内容 采用虚拟仪器技术对一多圆盘刚性转子进行动平衡。转子系统如图1所示，转子存在原始不平衡质量，左右两个圆盘为平衡平面。拟测试原始不平衡量及相位，并在两个平衡平面上配重，便残余不平衡量控制在一定范围。 2.实验原理 一个动不平衡的刚性回转体绕其回转轴线转动时，该构件上所有的不平衡重量所产生的离心惯力总可以转化为任选的两个垂直于回转轴线的平面内的两个当量不平衡质量m1和m2 (它们的质心位置分别为r1和r2)所产生的离心力m1r1w 2和m2r2w 2,动平衡的任务就是在这两个任选的平面(称为平衡基面)内的适当位置（r3平和r4平）加上两个适当大小的平 衡重G3平和G4，使它们产生的平衡力与不平衡重量产生的不平衡力大小相等,而方向相反。此时,ΣP=0且ΣM=0，使该回转体达到动平衡。 三、实验装置 序号 名 称 数量 1 多盘转子系统 1 2 调速器 1 3 调速电机 1 4 相位传感器 1 5 双悬臂梁水平位移传感器 1 6 电子天平 1 7 微型计算机（安装清华大学的dynamic balance 软件） 1

四、实验步骤 1. 虚拟仪器接线 进入“刚性转子动平衡”程序，点击“设备模拟连接”图标，按图3示用鼠标左键连接虚拟测试仪器，如连线错误，用鼠标左键单击“重新连接”按钮。确认无误后，用鼠标左键单击“连接完毕”按钮，如果出现“连接错误”的提示，则连接有错，需要按“确定”，再按“重新连接”。如果出现“连接正确”的提示，按“确定”后，可获得与图4相同的虚拟动平衡仪应用程序界面。 2. 原始不平衡量测试 (1) 将转速控制器转速b n 设定为1200r/min ，启动转子2至3分钟使转速保持稳定。 (2) 点击“基频检测”图标，进入图4的状态下，用鼠标左键按下左上角按钮“开始”启动虚拟动平衡仪，点击“A 通道”、“B 通道”进行通道切换。待读数基本稳定后，记录转子原始不平衡引起左（A ）、（B ）轴承座振动位移基频成份的幅值和相位角 A A ψ∠，V 0、 B B ψ∠，V 0。 3. 平衡处理 (1) 点击“动平衡计算”图标，调用专用的动平衡计算程序(图5)，输入测出的初始不平衡量。 (2) 转速回零。在I 平面（1号圆盘）上任选方位加一试重1t m ，记录1t m 的值（用天平测量，可取其在6～12克之间）及固定的相位角1β（见1号圆盘相位标记）。 (3) 启动转子，重新调到平衡转速b n ，测出I 平面加重后，两个轴承座振动位移的幅值和相位角（1V A 和1V B ）。同样将值输入到动平衡计算程序中。 (4) 转速回零。拆除1t m ，在II 平面（4号圆盘）上任选方位加一试重2t m 。测量记录2t m 的值及其固定方位角2β。 图3 计算机虚拟动平衡仪显示界面 图2 测试虚拟设备连线图

刚性转子动平衡实验

刚性转子动平衡实验 一、实验目的 1．掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤。 2．掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用。 3．熟悉动静法的工程应用。 二、实验性质 设计性实验 三、实验装置（图5-1） 1．动平衡机 2．电涡流传感器 3．前置器 4．接线盒 5．调速器 6．电子天平 7．配重 8．微型计算机 四、实验背景与基本原理 工程中许多高速转动的机器：气轮机、发电机、电动机、陀螺马达等其转子都不是理想的对称刚体，在轴承上安装时也存在着误差（既有偏心又有偏角）。所以工作时会产生不平衡的惯性力系，引起很大的轴承动约束力。这种交变的动约束力可引起轴承支座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。消除动约束力的方法是对转子进行动平衡，即通过在转子上适当的地方附加（或除去）小块质量，用其产生的惯性力去平衡原来不平衡的惯性力系，使转轴成为有一定精度的中心惯性主轴。 本实验采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡。这是刚性转子动平衡操作的一种常用方法，其目标是使惯性力系的主矢和主矩同时趋近于零。为此，先在转子上任意选定两个截面I 、II （称校正平面），见图3-2。在离轴一定距离1r 、2r （称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角1θ、2θ处，分别附加一块质量为1m 、2m 的重块（称校正质量）。如能使两质量1m 和2m 的惯性力（其大小分别为211ωr m 和2 22ωr m ，ω为转动角速度）正好与原不平衡转子的惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行动平衡作业。 本实验装置中，动平衡机的转子是工作转速低于最低阶临界转速的转子，称为刚性转子，反之称为柔性转子。转子由调速器设定转速，由涡流传感器测量轴承的水平振动，经前置器、接线盒送给计算机，由专用程序进行处理。 图 5-1

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技术讲课教案 主讲人：范经伟 技术职称（或技能等级）：高级工所在岗位：锅炉辅机点检员 讲课时间： 2011年 06月24日

培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》 培训目的： 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。 内容摘要： 动平衡前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占 振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 培训教案： 第一章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、 动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采 用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。

刚性转子与挠性转子 对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过 任选的二个平面得以平衡。 对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一 个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首 先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平 面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉 分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子 的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个 转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离 心力的作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而 产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要 在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以 后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状 态。为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处 在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平 面平衡法。 挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变 形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么

刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述

刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述1. 基本概念: 1.1不平衡离心力基本公式: 具有一定转速的刚性转动件(或称转子),由于材料组织不均匀、加工外形的误差、装配误差以及结构形状局部不对称(如键槽)等原因,使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合,因而旋转时,转子产生不平衡离心力,其值由下式计算: 式中:G------转子的重量(公斤) e-------转子的重心对旋转轴线的偏心量(毫米) n-------转子的转速(转／分) ω------转子的角速度(弧度／秒) g-------重力加速度9800(毫米／秒2) 由上式可知,当重型或高转速的转子,即使具有很小的偏心量,也会引起非常大的不平衡的离心力,成为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原由之一.所以零件在加工和装配时,转子必须进行平衡. 1.2转子不平衡类别: 1.2.1转子的惯性轴与旋转轴线不相重合,但相互平行,即转子重心不在旋转轴 线上,如图1a所示.当转子旋转时,将产生不平衡的离心力. 1.2.2转子的主惯性轴与旋转轴线主交错将产生不平衡的离心力,且相交于转 子的重心上,即转子重心在旋转轴线上,如图1b所示.这时转子虽处于平衡状态,但转子旋转时将产生一不平衡力矩. 1.2.3大多数情况下,转子既存在静不平衡,又存在动不平衡,这种情况称静 动不平衡.即转子的主惯性轴与旋转轴线既不重合,又不平行,而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点,如图1c所示.当转子旋转时,将产生一个不平衡的离心力和一个力矩. 1.2.4 转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)安放一个平衡重量,就可以使转子达 到平衡,故又称单面平衡.平面的重量的数值和位置,在转子静力状态下确定,即将转 子的轴颈放置在水平刀刃支承上,加以观察,就可以看出其不平衡状态,较重部份会 向下转动,这种方法叫静平衡.

刚性转子动平衡实验实验报告

实验刚性转子动平衡实验任务书 一、 实验目的： 1. 掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； 2. 掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 3. 了解动静法的工程应用。 二、 实验内容 采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡 三、 实验原理 工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。 根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系，可向质心C 简化为过质心的一个力R （大小和方向同力系的主向量∑=i S R ）和一个 力偶M （等于力系对质心C 的主矩()∑== c i c m S m M ）。如果转子的质心在转轴上且 转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R 和力偶矩M 的值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。 刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此，先在转子上任意选定两个截面I 、II （称校正平面），在离轴线一定距离r 1、r 2（称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角θ1、θ2处，分别附加一块质量为m 1、m 2的重块（称校正质量）。如能使两质量m 1和m 2的离心惯性力（其大小分别为m 1r 1ω2和m 2r 2ω2，ω为转动角速度）正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。 两平面影响系数法的过程如下： （1）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起的轴承或轴颈A 、B 在某方位的振动量11010V ψ∠=V 和22020V ψ∠=V ，其中V 10和V 20是振动位移（也可以是

动平衡测量原理

动平衡测量原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

刚性转子的平衡条件及平衡校正 回转体的不平衡---回转体的惯性主轴与回转轴不相一致； 刚性转子的不平衡振动，是由于质量分布的不均衡，使转子上受到的所有离心惯性力的合力及所有惯性力偶矩之和不等于零引起的。 如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。 动平衡试验机的组成及其工作原理 动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备。一般由机座部套，左右支承架，圈带驱动装置，计算机显示系统，传感器限位支架，光电头等部套组成。 当刚性转子转动时，若转子存在不平衡质量，将产生惯性力，其水平分量将在左右两个支撑上分别产生振动，只要拾取左右两个支撑上的水平振动信号，经过一定的转换，就可以获得转子左右两个校正平面上应增加或减少的质量大小与相位。 在动平衡以前，必须首先解决两校正平面不平衡的相互影响是通过两个校正平面间距b，校正平面到左，右支承间距a, c,而a, b, c 几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。 F1, F2: 左右支承上的动压力；P1, P2 : 左右校正平面上不平衡质量的离心力。m1, m2 : 左右校正平面上的不平衡量；a, c : 左右校正平面至支承间的距离 b : 左右校正平面之间距离；R1 R2: 左右校正平面的校正半径 ω：旋转角速度 单缸曲柄连杆机构惯性力测量方法 活塞的速度为 活塞的加速度为 我的论文中的对应表达式与以上两个式子不同： 测量系统机械结构 惯性力测量机的机械系统主要包括驱动机构、摆架。驱动机构通过联轴节带动曲轴达到额定测量转速。摆架支承测量曲柄连杆机构，使之在惯性力作用下产生振动。

不平衡量计算方法

不平衡量的简化计算公式： M ----- 转子质量单位kg G ------精度等级选用单位 kg r ------校正半径单位mm n -----工件的工作转速单位 rpm m------不平衡合格量单位g -------m=风机动平衡的阐述 1、风机动平衡标准：如动平衡精度≤ G (指位移振幅6.3mm/s)； 2、一般动平衡机采用350 rpm和720 rpm两种转速做动平衡测试；

3、一般动平衡机采用最大动平衡重量（Kg）命名型号； 4、动平衡方法：加重平衡和去重平衡； 平衡对象：轴，风轮，皮带轮和其它转子 6、平衡的原因：一个不平衡的转子将造成振动和转子本身及其支撑结构的应力（应力：材料内部互相拉推的力量，即作用与反作用力）； 7、平衡的目的： A,增加轴承寿命； B,减少振动； C,减少杂音； D,减少操作应力； E,减少操作者的困扰和负担； F,减少动力损耗； G,增加产品品质； H,使顾客满意。 8、不平衡的影响 A,只有一个传动组件的不平衡会导致整个组合产生振动，在转动所引起的振动会造成轴承﹑轴套﹑轴心﹑卷轴﹑齿轮等的过大磨损，而减少其使用寿命； B,一旦很高的振动出现，则在结构支架和外框产生应力，经常导致其整个故障； C,且被支架结构吸收的能量会使得等效率的减低； D,振动也会经由地板传给邻近的机械，会严重影响其精确度或正常功能。 9、不平衡的原因： 不平衡为转子（风轮﹑轴心或皮带轮等）的重量分布不均匀。 一、叶轮产生不平衡问题的主要原因

叶轮在使用中产生不平衡的原因可简要分为两种：叶轮的磨损与叶轮的结垢。造成这两种情况与引风机前接的除尘装置有关，干法除尘装置引起叶轮不平衡的原因以磨损为主，而湿法除尘装置影响叶轮不平衡的原因以结垢为主。现分述如下。 1.叶轮的磨损 干式除尘装置虽然可以除掉烟气中绝大部分大颗粒的粉尘，但少量大颗粒和许多微小的粉尘颗粒随同高温、高速的烟气一起通过引风机，使叶片遭受连续不断地冲刷。长此以往，在叶片出口处形成刀刃状磨损。由于这种磨损是不规则的，因此造成了叶轮的不平衡。此外，叶轮表面在高温下很容易氧化，生成厚厚的氧化皮。这些氧化皮与叶轮表面的结合力并不是均匀的，某些氧化皮受振动或离心力的作用会自动脱落，这也是造成叶轮不平衡的一个原因。 2．叶轮的结垢 经湿法除尘装置(文丘里水膜除尘器)净化过的烟气湿度很大，未除净的粉尘颗粒虽然很小，但粘度很大。当它们通过引风机时，在气体涡流的作用下会被吸附在叶片非工作面上，特别在非工作面的进口处与出口处形成比较严重的粉尘结垢，并且逐渐增厚。当部分灰垢在离心力和振动的共同作用下脱落时，叶轮的平衡遭到破坏，整个引风机都会产生振动。 二、解决叶轮不平衡的对策 1．解决叶轮磨损的方法 对干式除尘引起的叶轮磨损，除提高除尘器的除尘效果之外，最有效的方法是提高叶轮的抗磨损能力。目前，这方面比较成熟的方法是热喷涂技术，即用特殊的手段将耐磨、耐高温的金属或陶瓷等材料变成高温、高速的粒子流，喷涂到叶轮的叶片表面，形成一层比叶轮本身材料耐磨、耐高温和抗氧化性能高得多的超强外衣。这样不仅可减轻磨损造成叶轮动平衡的破坏，还可减轻氧化层产生造成的不平衡问题。 选用引风机时，干式除尘应优先选用经过热喷涂处理的叶轮。使用中未经过热喷涂处理的叶轮，在设备维修时，可考虑对叶轮进行热喷涂处理。虽然这样会增加叶轮的制造或维修费用，但却提高叶轮的使用寿命l～2倍，延长了引风机的大修周期。从而降低了引风机和整个生产系统的运行成本，综合效益很好。 2．解决叶轮结垢的方法 (1)喷水除垢：这是一种常用的除垢方法，喷水系统装在引风机的机壳上，由管道、3个喷嘴(1个位于叶轮出口处，2个位于进口处)及排水孔组成。水源一般为自来水，压力约。这种方法通常还是有效的。缺点是每次停机除垢的时间较长，每月需停机数次进行除垢。影响机组的正常使用。 (2)高压气体除垢：该系统采用与喷水系统相似的结构，但其管道为耐高压管道、专用的喷嘴和高压气源。这种装置对叶片的除垢是快速有效的，它可以在引风机正常停机的间隙，开启高压气源，仅用数十秒的时间即可完成除垢。由于操作简单方便，一天可以进行许多次，不但解决了人工除垢费力、费时的问题，还明显降低了整个机组的生产成本。问题是用户是否有现成的高压气源(压力在～之间，可以用压缩空气或氮气)，否则，需要专用的高压压缩机设备。

多转子动平衡计算方法

多转子动平衡计算方法 【摘要】航空发动机转子多采用多转子套齿或端齿连接、拉杆压紧结构的转子结构，且转子装配要求不采用增加或减少重量的方式达到平衡要求，为此本文旨在从平衡理论着手通过计算进行多转子连接的动平衡技术研究，提供平衡方法。 【关键词】动平衡；静不平衡；动不平衡量 转子动平衡是在转子制成后采取的一种减振措施，通过转子上某些界面增加或减少质量，使转子的重心和其几何重心靠近及其一主惯性轴尽量和旋转轴线靠近，以减少转子工作时的不平衡力、力偶或临界转速附近的振动量。 实际转子在运转时，转子动不平衡量的惯性力将在运转中引起附加的动压力。这不仅会增大转子的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且这些惯性力都将传到发动机的上，特别是由于这些惯性力的大小及方向一般都是周期性变化的，所以必将引起发动机产生强迫振动。为了完全地或部分地消除惯性力的不良影响，就必须设法将转子不平衡量所引起的惯性力加以消除或减小，这就是转子平衡的目的。转子的平衡是现代发动机的一个重要问题，尤其现在发动机的转速越来越高，更具重要的意义。 中小型航空发动机装配转子件由套齿或端齿连接、拉杆压紧结构，而且转子装配要求不采用增加或减少重量的方式达到平衡要求，与以往的平衡方式有很大的区别，为此应从动平衡理论着手通过计算找到最佳平衡的方式。 1 动平衡的基本理论 由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对臣等因素保存转子存在不平衡质量。因此当转子旋转后就会产生离心惯性力组成一个空间力系，使转子动不平衡。要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件，这是转子动平衡的力学条件：力平衡和力矩平衡。 在转子的设计阶段，尤其在设计高速转子及精密转子结构时，必须进行平衡计算，以检查惯性力和惯性力偶是否平衡。若不平衡则需要在结构上采取措施，以消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为转子的平衡设计。转子的平衡设计分为静平衡设计和动平衡设计，静平衡设计指对于D/b≥5的盘状转子，近似认为其不平衡质量分布在同一回转平面内，忽略惯性力矩的影响。动平衡设计指径宽比D/b<5的转子（如航空发动机转子、汽轮机转子等），其特点是轴向宽度较大，偏心质量可能分布在几个不同的回转平面内，因此，不能忽略惯性力矩的影响。此时，即使不平衡质量的惯性力达到平衡，惯性力矩仍会使转子处于不平衡状态。由于这种不平衡只有在转子运动时才能显示出来，因此称为动不平衡。为避免动不平衡现象，在转子设计阶段，根据转子的功能要求设计转子后，需要确定出各不同回转平面内偏心质量的大小和位置，然后运用理论力学中平行力的合成与分

回转体的动平衡实验

回转体的动平衡实验 一、实验目的 1、掌握刚性转子动平衡的试验方法。 2、初步了解动平衡试验机的工作原理及操作特点。 3、了解动平衡精度的基本概念。 二、实验设备及工具 1、CYYQ —50TNC 型电脑显示硬支承动平衡机 2、转子试件 3、橡皮泥，M6螺钉若干 4、电子天平（精度0.01g ），游标卡尺，钢直尺 三、CYYQ —50TNC 型硬支承动平衡机的结构与工作原理 1、硬支承动平衡机的结构 该试验机是硬支承动平衡机，实物如图1所示。 动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备，一般由机座6、左右支承架4、圈带驱动装置2、计算机检测显示系统、传感器5、限位支架3和光电头1等部件组成，如图2所示。 图2 硬支承动平衡机结构示意图 1、光电头 2、圈带驱动装置 3、限位支架 4、支承架 5、传感器 6、机座 左右支承架是动平衡机的重要部件，中间装有压电传感器，此传感器在出厂前已严格调整好，切不可自行打开或转动有关螺丝（否则会严重影响检测质量）。左右移动只需松开支承架下面与机座连接的两个紧固螺钉，把左右支承架移到适当位置后再拧紧即可。支承架下面有一导向键，保证两支架在移动后能互相平行，支承架中部有升降调节螺丝，可调节转子的左右高度，使之达到水平。外侧有限位支架，可防止转子在旋转时向左右窜动。 图1 硬支承动平衡机实物照片

转子的平衡转速必须根据转子的外径及质量，并考虑电机拖动功率及摆架动态承载能力来进行选择。本动平衡机采用变频器对电动机调频变速，使工作速度控制自如。 2、转子动平衡的力学条件 由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对称等诸因素导致转子存在不平衡质量。因此当转子旋转后就会产生离心惯性力，它们组成一个空间力系，使转子动不平衡。要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件 ???? ?==∑ ∑00 M F 或 ?? ? ??==∑∑0 0B A M M （1） 即作用在转子上所有离心惯性力以及惯性力偶矩之和都等于零，这就是转子动平衡的力学条件。 如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正就叫做动平衡试验。 3、刚性转子的平衡校正 转子的平衡校正工艺过程，包括两个方面的操作工艺： （1）平衡测量：借助一定的平衡试验装置（如动平衡试验机等）测量平衡机支承架由于试验转子上离心力系不平衡引起的振动（或支反力），从而相对地测量出转子上存在着的不平衡重量的大小和方位，测量工作要求精确。 （2）平衡校正：根据平衡测量提供的不平衡量的大小和方位，选择合理的校正平面，根据平衡条件进行加重（或去重）修正，达到质量分布均衡的目的。 A 、去重修正是运用钻削或其它方法在重心位置去除不平衡重量。 B 、加重修正是运用螺纹联接、焊接或其它平衡块方法在轻点位置加进重块平衡。 选择哪种校正办法，要根据转子结构的具体条件择定。在本实验里采用适量的橡皮泥作加重修正。采用橡皮泥作试验的平衡试重，是工业上行之有效的常用方法之一。 4、刚性转子动平衡的精度 即使经过平衡的回转体也总会有残存的不平衡，故需对回转体规定出相应的平衡精度。各种回转体的平衡精度可根据平衡等级的要求，在有关的技术手册中查阅。 5、动平衡机的工作原理 转子的动平衡实验一般需在专用的动平衡机上进行。动平衡机有各种不同的型式，各种动平衡机的构造及工作原理也不尽相同，有通用平衡机、专用平衡机（如陀螺平衡机、曲轴平衡机、涡轮转子平衡机、传动轴平衡机等），但其作用都是用来测定需加于两个校正平面中的平衡质量的大小及方位，并进行校正。当前工业上使用较多的动平衡机是根据振动原理设计的，测振传感器将因转子转动所引起的振动转换成电信号，通过电子线路加以处理和放大，最后显示出被试转子的不平衡质径积的大小和方位。 图3所示是动平衡机的工作原理示意图。被试验转子6放在两弹性支承上，由电动机1通过圈带传动2驱动。实验时，转子上的偏心质量使支承块的水平方向受到离心力的周期作用，通过支承块传递到支承架上，支承架的立柱发生周期性摆动，此摆动通过压电传感器4与5转变为电信号，通过A/D 转换器，传送到计算机的实验数据采集及处理软件系统，直接在屏幕上显示出来，或由打印机打印输出实验结果。 根据刚性转子的动平衡原理，一个动不平衡的刚性转子总可以在与旋转轴线垂直的两个校正平面上减去或加上适当的质量来达到动平衡目的。

刚性转子动平衡实验实验报告

实验刚性转子动平衡实验任务书 实验目的： 1.掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； 2.掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 3.了解动静法的工程应用。 实验内容 采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡 三、实验原理 工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。 根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系， 可向质心C简化为过质心的一个力R （大小和方向同力系的主向量R S i ）和一个力偶M（等于力系对质心C的主矩M m c S i m.）。如果转子的质心在转轴上 且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R和力偶矩M的 值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平

衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。 刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此， 先在转子上任意选定两个截面I、II （称校正平面），在离轴线一定距离r i、「2 （称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角B仆敗处，分别附加一块质量为m i、m2的重块（称校正质量）。如能使两质量m i和m2的离心惯性力（其大小分别为m i r i ?2和m2「2 w2,w 为转动角速度）正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。 两平面影响系数法的过程如下： （i ）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起的轴承或轴颈A、B 在某方位的振动量V i。V io i和V20 V20 2，其中V io和V20是振动位移（也可以 是速度或加速度）的幅值，? i和? 2是振动信号对于转子上参考标记有关的参考脉冲的相位角。（2）根据转子的结构，选定两个校正面I、II并确定校正半径r i、「2。先在平面I上加一“试重"（试质量）Q i = mt i Z（3,其中m t i为试重质量，卩i为试重相对参考标记的方位角，以顺转向为正。在相同转速下测量轴承A、B的振动量V ii和V2i。

刚性转子动平衡实验1

刚性转子动平衡实验 一. 实验目的 1. 理解掌握刚性转子的动平衡原理； 2.掌握刚性转子动平衡实验机的测试及数据处理方法； 二. 实验设备与组成 DPH－I型智能动平衡机由机械转子部分与测试系统组成。测试系统包括了计算机、数据采集器、高灵敏度有源压力传感器和光电相位传感器等。图1是实验台结构组成。 1、光电传感器 2、被试转子 3、硬支承摆架组件 4、压力传感器 5、减振底座 6、传动带 7、电动机 8、零位标志 图1 实验台结构组成图 三、实验的基本原理 转子动平衡检测是一般用于轴向宽度B与直径D的比值大于的转子（小于的转子适用于静平衡）。转子动平衡检测时，必须同时考虑其惯性力和惯性力偶的平衡，即Pi=0，Mi=0。如图2-9-1所示，设一回转构件的偏心重Q1及Q2分别位于平面1和平面2内，r1及r2为其回转半径。当回转体以等角速度回转时，它们将产生离心惯性力P1及P2，形成一空间力系。

图2 由理论力学可知，一个力可以分解为与它平行的两个分力。因此可以根据该回转体的结构，选定两个平衡基面I和II作为安装配重的平面。将上述离心惯性力分别分解到平面I和II内，即将力P1及P2分解为P1I及P2I（在平面I内）及P1II及P2II （在平面II内）。这样就可以把空间力系的平衡问题转化为两个平面汇交力系的平衡问题了。显然，只要在平面I和II内各加入一个合适的配重QI和QII，使两平面内的惯性力之和均等于零，构件也就平衡了。 当被测转子在部件上被拖动旋转后，由于转子的中心惯性主轴与其旋转轴线存在偏移而产生不平衡离心力，迫使支承做强迫震动，安装在左右两个硬支撑机架上的两个有源压电力传感器感受此力而发生机电换能，产生两路包含有不平衡信息的电信号输出到数据采集装置的两个信号输入端；与此同时，安装在转子上方的光电相位传感器产生与转子旋转同频同相的参考信号，通过数据采集器输入到计算机。根据计算的结果在相应的位置施加一定质量的配重块，进而使转子达到平衡条件。实验中使用的转子，自身不平衡量很小，为了得到不平衡状态需要配置一定量的模拟偏重，在偏重存在的情况下，进行平衡的操作。 四、操作指导 动平衡实验台采集的数据通过USB端口传输给计算机，利用处理软件实时显示和处理，根据计算机输出地结果进行相应的操作。点击启动图标即可进入系统主界面，界面功能分布介绍如图3，图4，图5。

转子动平衡标准

转子动平衡标准文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

平衡精度等级考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了世界公认的ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以倍为增量，从要求最高的到要求最低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。如下表所示： G4000具有单数个气缸的刚性安装的低速船用柴油机的曲轴驱动件 G1600刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动件 G630刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动件弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动件 G250刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件 G100六缸和多缸高速柴油机的曲轴传动件；汽车、货车和机车用的发动机整机 G40汽车车轮、轮毂、车轮整体、传动轴，弹性安装的六缸和多缸高速四冲程发动机的曲轴驱动件 G16特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向节传动轴）；粉碎机的零件；农业机械的零件；汽车发动机的个别零件；特殊要求的六缸和多缸发动机的曲轴驱动件 商船、海轮的主涡轮机的齿轮；高速分离机的鼓轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；泵的叶轮；机床及一般机器零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件 燃气和蒸汽涡轮；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵 G1磁带录音机及电唱机、CD、DVD的驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢 精密磨床的主轴；电机转子；陀螺仪 在您选择平衡机之前，应该先确定转子的平衡等级。 举例：允许不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式为： (与JPARC一样的计算 gys) 式中m per为允许不平衡量，单位是g； M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正半径20mm， 则该转子的允许不平衡量为： 因电机转子一般都是双面校正平衡，故分配到每面的允许不平衡量为0.3g。 目前T0转动部分重量大约为180Kg（包括电机转子、旋变转子、轴承等回转体）不包括为166Kg。 按照180Kg，转速3000rpm，标准，校正半径为220mm，

《转子动平衡——原理、方法和标准》

技术讲课教案 主讲人： 罗仁波 培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》 培训目的： 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。

内容摘要： 动平衡前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占 振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 培训教案： 第一章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡，如下图），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。 同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。 ● ●刚性转子与挠性转子

?对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过 任选的二个平面得以平衡。 ?对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一 个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状态。为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平面平衡法。 ?挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变 形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么 可以在任意二个平面内进行平衡，使轴承的振动