轉(zhuǎn)子平衡5大技術(shù)要點(diǎn)詳細(xì)解析

摘要：較正面的選擇；較整平面數(shù)目；平衡轉(zhuǎn)速；平衡時(shí)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)；試加平衡重量的選取

1 校正面的選擇

消除轉(zhuǎn)子的不平衡，使其處于平衡狀態(tài)的操作叫作平衡校正，平衡校正是在垂直與轉(zhuǎn)子軸線的平面上進(jìn)行的，該平面稱為校正平面。

只需要在一個(gè)校正面內(nèi)校正平衡的方式，稱為消除轉(zhuǎn)子的不平衡，使其處于平衡狀態(tài)的操作叫作平衡校正，平衡校正是在垂直與轉(zhuǎn)子軸線的平面上進(jìn)行的，該平面稱為校正平面。

對(duì)于薄盤形狀的轉(zhuǎn)子，力偶不平衡很小，實(shí)用上都只做單面平衡。例如飛輪，砂輪，風(fēng)扇葉片，離合器盤，以及最大外徑為其凈長(zhǎng)度的5倍以上的轉(zhuǎn)子等。

對(duì)于初始不平衡量很大，旋轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)過大的轉(zhuǎn)子，在作動(dòng)平衡之前要做單面平衡，以消除靜不平衡。校正最好是在重心所在的平面內(nèi)進(jìn)行，以減少力偶不平衡。若重心所在平面不允許去重時(shí)，一般應(yīng)在位于重心所在平面兩側(cè)的兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行。

對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子而言，一般具有靜不平衡與偶不平衡?？稍谌我膺x擇的與軸線相垂直的兩個(gè)校正平面內(nèi)校正其不平衡，即所謂的雙平面平衡。校正方法一般采用加重或去重的方式進(jìn)行。校正平面的位置一般由轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)決定。為減少在平衡操作中所花費(fèi)的時(shí)間和勞力，應(yīng)設(shè)法減少校正量，為此在可能的條件下，盡可能地增加兩校正面的距離和校正半徑，以取得好的平衡效果。

對(duì)于曲軸之類的轉(zhuǎn)子，由于不平衡量校正的角度位置受到限制，用兩個(gè)校正面達(dá)不到平衡要求，因此需要采用三面或五面方式。對(duì)于實(shí)際工作轉(zhuǎn)速接近或超過臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，在工作狀態(tài)下已經(jīng)呈撓性，故在平衡時(shí)必須考慮旋轉(zhuǎn)引起的撓曲。當(dāng)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，可用多轉(zhuǎn)速兩個(gè)以上校正面平衡；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一階臨界轉(zhuǎn)速，而達(dá)到二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，就必須采用四校正平面以上的平衡法。

2 校正平面數(shù)目

校正平面數(shù)目和軸向位里的選取根據(jù)振型法的原理，有N法和N+2 法，即根據(jù)待平衡的振型階數(shù)N確定校正平面的數(shù)目。主要原則是平衡低階振型時(shí)采用N+2平面，平衡高階振型時(shí)采用N個(gè)平面。

至于校正平面軸向位置的選取，要考慮以下兩點(diǎn)：能使平衡重量在相應(yīng)振型下產(chǎn)生較大的平衡效果；在平面上加重的可能性和方便性。

但在實(shí)際平衡中，選取的校正平面不但要平衡一階和二階，而且還要平衡三階，要滿足以上兩個(gè)條件是比較困難的。所以校正平面實(shí)際選取一般盡可能均布在轉(zhuǎn)子的有效長(zhǎng)度內(nèi)，這樣近似地能滿足上述兩個(gè)條件，而且對(duì)于減少高階不平衡量也有利。

對(duì)于影響系數(shù)法，校正平面的數(shù)目和軸向位置的確定，都應(yīng)該以振型法為依據(jù)，否則，可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的校正質(zhì)量過大，在實(shí)際中無法實(shí)現(xiàn)，或顯著破壞高階振型的平衡。

3 平衡轉(zhuǎn)速

平衡的目標(biāo)是保證轉(zhuǎn)子在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)振動(dòng)滿足要求。對(duì)于工作轉(zhuǎn)速至少大于一階臨界轉(zhuǎn)速的柔性轉(zhuǎn)子，不但要保證工作轉(zhuǎn)速下振動(dòng)滿足要求，而且要保證啟停過程中平穩(wěn)地通過各階臨界轉(zhuǎn)速。

4 平衡時(shí)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)

對(duì)于振型法，從理論上來說取一個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)即可。對(duì)于影響系數(shù)法，方程組有解的條件是校正平面數(shù)目

測(cè)點(diǎn)數(shù)的確定包括：測(cè)點(diǎn)軸向位置的選取和測(cè)點(diǎn)方向的選取。

軸向位置的選取原則為：原始振動(dòng)大；距校正平面較近，且對(duì)該平面的加重敏感。

對(duì)于其他測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量拋棄，一方面為了減少測(cè)點(diǎn)數(shù)，另一方面因?yàn)檫@些測(cè)點(diǎn)的影響系數(shù)正確性較差，代入方程會(huì)顯著降低校正質(zhì)量計(jì)算的準(zhǔn)確性。

測(cè)點(diǎn)方向的確定，從理論上說，軸承XYZ三個(gè)方向的振動(dòng)都可以作為平衡計(jì)算的依據(jù)，但是與不平衡質(zhì)量有較好線性關(guān)系的，一是垂直振動(dòng)，二是水平振動(dòng)，最差的是軸向振動(dòng)。而且水平和軸向振動(dòng)中，往往會(huì)含有較大的非基頻分量（不平衡分量為基頻分量） 。

5 試加平衡質(zhì)量的選取

無論采用哪種平衡方法，在確定平衡重量之前，都必須正確地選取試加質(zhì)量。試加平衡質(zhì)量選取得是否恰當(dāng)，將直接影響到平衡試驗(yàn)的成敗，特別是在測(cè)振幅的平衡中。當(dāng)轉(zhuǎn)子嚴(yán)重不平衡時(shí)或軸承振動(dòng)過大時(shí)，如果試加平衡質(zhì)量過小，將不會(huì)使軸承振動(dòng)產(chǎn)生顯著的變化，也就無法求得正確的校正質(zhì)量的大小和相位。

試重的選取包括大小和相位兩個(gè)方面，相位的選取一般根據(jù)平衡經(jīng)驗(yàn)并參考平衡的歷史記錄。

試重的選取主要原則為：最好加在原始不平衡的反方向，以引起振動(dòng)的減少；試重大小要合適，既要引起一定的振動(dòng)變化，又不能引起太大的振動(dòng)變化。

當(dāng)轉(zhuǎn)子支承在平衡臺(tái)上進(jìn)行平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，單個(gè)平衡面試加平衡的大小可由下式計(jì)算：

式中，A0為原始振動(dòng)幅值；K為平衡臺(tái)靈敏度系數(shù)，m/ (g.m)。

平衡臺(tái)靈敏度系數(shù)K對(duì)剛性一、二階振動(dòng)是不同的。對(duì)于搖擺式和彈性式平衡臺(tái)，轉(zhuǎn)子重5~40T ，在一階振型下，K1=1.5~2.0 m/(g.m)；在二階振型下，K2=3.0~4.0m/(g.m)。轉(zhuǎn)子的質(zhì)量大小不同，靈敏度系數(shù)也就不同。一般地，質(zhì)量小的轉(zhuǎn)子取上限，質(zhì)量大的轉(zhuǎn)子取下限。

當(dāng)轉(zhuǎn)子在自身支承上進(jìn)行平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)試加質(zhì)量由下式估算：

式中：

P——轉(zhuǎn)子某一側(cè)面的試加質(zhì)量，kg；A0——轉(zhuǎn)子某一側(cè)面軸承原始振動(dòng)幅值，m；r——試加平衡質(zhì)量的安裝半徑，m；ω——平衡時(shí)轉(zhuǎn)子的角速度，rad/s；M——轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，kg；g——重力加速度，m/s2；s——靈敏度系數(shù)，對(duì)發(fā)電廠中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其值可參考下表。

轉(zhuǎn)子靈敏度系數(shù)參考表（單位：μm/rad2）