转动机械转子找平衡

转子找平衡编写：梁诚转子找平衡1、培训课题：转子找平衡检修工艺2、授课教师：梁诚、周立光3、授课时：4课时4、培训对象：检修及维护人员5、培训形式：脱产形式6、培训目的及目标：使检修人员了解熟悉转子找平衡检修工艺标准及注意事项。概述转动机械在运行中有一项重要指标，就是振动，振动要求越小越好。转动机械产生振动的原因很复杂，其中以转动机械的转动部分（转子）质量不平衡而引起的振动最为普遍。概述从理论上讲，转子沿其轴的长度每一段的重心应与轴的几何中心线重合。实际上，转子的材料内部组织不均，加工过程产生的误差，转子运行中的磨损和腐蚀不均及使用修过的转子等，均使转子质量不平衡。质量不平衡的转子在转动的时候，就会产生不平衡的离心力。尤其是高速运行的转子，即使转子存在数值很小的质量偏心，也会产生不平衡的离心力。这个力通过支承部件，以振动的形式表现出来。转子不平衡的危害长时期不正常的振动，会使机组金属材料疲劳而损坏，转子上的紧固件发生松动，间隙小的装配件动静部分发生摩擦使轴发生弯曲等。现代技术尚不可能消除转动机械振动，因此对各类转动机械规定出振动的允许范围，以此来衡量转动机械运行状态的优劣。转动机械轴承振动（国家标准）振幅(mm)转数(转/分)优等良好合格n≤10000.050.070.101000＜n≤20000.040.060.082000＜n≤30000.030.040.05N＞30000.020.030.04转子不平衡的类型转子在旋转时，由于转子质量引起的扰动力而造成机组的振动，这现象为不平衡。一般，转子不平衡有以下三种类型：1.静不平衡.2.动不平衡.3.动静混合不平衡.转子不平衡的类型静不平衡：由于转子质量分布不均，转子重心不在旋转轴心线上，在静止时，重心G受地心引力作用，致使转子不能在任何一位置保持稳定，这种现象叫做静不平衡。GxF静不平衡转子不平衡的类型G2G1F1F2动不平衡：当转子旋转时，若转子的不平衡质量造成两个或两个以上相反的离心力F1和F2，而且这对离心力不在同一平面上，使转子受得了力偶作用，产生绕轴线摆动，则这种现象称为动不平衡。显然，这种动不平衡的转子在静止时是平衡的。动不平衡转子不平衡的类型F3G3F2G2F1G1动静混合不平衡：及上述两种不平衡现象同时出现在一个转子上，对于轴上装有几个工作机件的转子，都可能不同程度地存在这种混合质量不均现象，动静混合不平衡的情况比较复杂。右图仅是一例。动静混合不平衡转子不平衡的类型转子找静平衡转子静不平衡的表现将转子放置在静平衡台上，用手轻轻转动转子，让它自由停下来，可能出现下列情况：1）当转子的重心在旋转轴心线上时，转子转到任意角度都可以停下来，这时转子处于平衡状态，这种平衡称为随遇平衡。2）当转子的重心不在旋转轴心线上时：若转子承受的转动力矩大于轴和导轨之间的滚动摩擦力矩，则转子就要转动，使原有不平衡重量位于正下方，这种静不平衡称为显著静不平衡。若转动力矩小于滚动摩擦阻力矩，转子虽有转动趋势，但不能使不平衡重量转向正下方，这种静不平衡称为不显著静不平衡。找正前的准备工作1.静平衡台转子找静平衡是在静平衡台上进行的，其结构如图-1所示，静平衡的大小和其轨道工作面宽度a需根据转子的大小、轻重而定。轨道工作面宽度应保证轴颈和轨道工作面不被压伤，对于转子重量小于1t时，工作面宽度为3——6mm，重量为1—6t时，工作面宽度为6—30mm；轨道的长度约为轴径的6—8倍，其材料通常采用碳素工具钢或碳钢制作。轨道工作面应仔细地研磨或用磨床加工，其表面粗糙度不大于0.4。静平衡台安装后，需对轨道进行校正，轨道水平方向的斜度不得大于0.1—0.3mm/m静平衡台的安放位置应设在无机械振动的地方，以免影响转子找平衡的结果。静平衡台图-1图-1找正前的准备工作2.转子找静平衡的转子应清理干净，转子上的全部零件要组装好，并不得松动。轴颈的椭圆度和圆锥度不应大于0.05mm，轴颈不许有明显的伤痕。若采用假轴找静平衡时，假轴与转子的配合不得松动，假轴的加工精度不得低于原轴的精度。转子放在轨道上时，动作要轻，轴的中心线要与轨道垂直。转子找静平衡的工作，一般是在转子和轴检修完毕后进行，在找完平衡后，转子与轴不应再进行修理。找正前的准备工作３.试加重量在找平衡时，需要在转子上配加临时平衡重量，称为施加重量。试加重量较轻的常用油泥，重的可用油泥加铅块。若转子上有平衡槽或平衡孔、平衡柱的，则应在这些位置上直接固定试加平衡块。三.找静平衡的方法两次试加重量法(适用于显著不平衡的转子找平衡)步骤1）找出转子不平衡重量的方向将转子放在静平衡台的轨道上，往复滚动数次，则重的一侧必然垂直向下，如数次的结果均一致，即下方就是转子不平衡重量G的位置，定此点为A。A点的对称方向，即为试加平衡重量的位置，定该点为B，如图所示。oGBA两次试加重量法2）求第一次试加平衡重量将AB转到水平位置，在OB方向加上一个重量S，加上这个重量后，要使A点能自由地从水平位置向下转一角度θ，θ在30º—45º之间为宜。然后称出S的重量，在将S还回原位，如图—3（b）所示。GABA1B1O30-45度S两次试加重量法3）求第二次试加重量仍将AB转到水平位置（通常AB调转180º）又在S上增加一个重量P，要求加上P重量后，B点能自由向下转动一个角度，这个角度必须和第一次的转动角度θ一致。然后取下P称出其的重量，如图:所示。GBAB1A1O30-45度S+Prx两次试加重量法4）计算应加平衡重量两次转动所产生的力矩为：第一次是Gｘ-Sｒ；第二次是（S+P）ｒ-Gｘ。因两次转动角度相等，故这两次的转动力矩也相等。即：Gｘ-Sｒ=（S+P）ｒ-GｘGｘ=（2S+P）ｒ/2在转动时导轨对轴颈的摩擦力，因两次转动条件完全相同，其摩擦力距也就相等，故在列等式时可略去不计。若使转子达到平衡，所加的平衡重量Q应满足Qｒ=Gｘ的要求。将Qｒ代入上式得Qｒ=（2S+P）ｒ/2Q=S+P/2平衡重量Q，必须固定在试加重量的位置，若不能固定在原试加重量位置，则要通过力的平衡公式另行计算。两次试加重量法5）检验将平衡重量Q固定并盘动转子，让其自由停下，经多次盘动，若每次停的位置都不同，则说明显著不平衡已经消除。试加重量法试加重量法(适用于不显著不平衡的转子找平衡)具体作法如下：(1).将转子分成若干等分（6—12等分均可），并将各等分点标上序号。(2).将1点的半径线置于水平位置，并在1点上加上适当配重S1，逐渐增加，直到转子失去平衡向下转动一个小角度，然后把重量记录下来。用同样方法依次找出其他各点试加重量。在试加重量时，必须使个点转动方向一致、加重半径一致、转动角度一致。试加重量法123456789101112S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S1230-45GX1112345678910111212131415161718试加重量S（g)圆周等分序号（加重位置）S最小（不平衡重位置）S最大(加平衡重位置)S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12r把各个点所加重量的记录，用坐标的形势表示出来，如图所示：试加重量法3.从曲线上找出最大配重W最大和最小配重W最小，从而计算出转子剩余静不平衡重量Q：根据图可得下列平衡式：GX+S最小r=S最大r-GXGX=（S最大-S最小）r/2若使转子达到平衡，所加的平衡重量Q应满足Qr=Gx的要求，将Qr代入式子，得：Qr=（S最大-S最小）r/2Q=（S最大-S最小）/2试加重量法4.从曲线上找出配重圆上最大配重点的位置（它不一定是等分点当中的一个点），就在这个位置上加平衡重量Q,（或在叶轮对称处去除平衡重量Q），消除剩余静不平衡。秒表法秒表法找平衡的原理：转子的摆动周期与不平衡重量有关，不平衡重量越大，转子摆动周期越短，反之周期越长。用秒表测出转子各点的摆动周期，根据个点的摆动周期，通过绘图和计算即可求出转子不平衡的位置与大小，其方法如下:秒表法1.确定转子不平衡的位置。把转子分成若干等分（6-12等分），选择一个，依次加在半径相等的各等分点上，每个等分点加上试加重量后就置于水平位置，然后放手让转子自由摆动，直到停止，并用秒表测出摆动一个周期所需的时间，当试加重量和不平衡重量G重合时，转子总不平衡重量为S+G，因为不平衡重量的加大，转子更易摆动，同时摆动一个周期所需要的时间最短，以t表示最小周期；当S加在G的对方时，转子总不平衡重量为S-G，此时摆动一个周期所需要的时间最长，以T表示最大周期。秒表法根据每点的摆动周期绘制曲线图：不平衡重量的位置于曲线最低点，平衡重量则应加在曲线的最高点。123456789101112S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12GX1112345678910111212131415161718摆动周期（S）圆周等分序号（加重位置）摆动周期最小（不平衡重位置）摆动周期最大(不平衡重位应加位置)S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12秒表法2.确定转子不平衡重量的大小。根据数学分析和实验得出：转子不平衡重量G于摆动周期t的平方成反比。即:或式中B----比例常数21tG21tBG秒表法当试加重量S和不平衡重量G重合时，得S+G，如将S+G和最小周期t写成式的形式得：式1式中B’----比例常数当试加重量S和不平衡重量G风采方向相反时，得S-G，如将S-G和最大周期T写成式的形式得：式221'tBGS21'TBGS秒表法式1除以式2得：G---不平衡重量。S---试加重量。T---摆动最大周期，t---摆动最小周期。2222tTtTSG剩余不平衡重量的测定和静平衡质量的评定转子在找好显著不平衡和不显著不平衡后，往往还存在着轻微的不平衡现象，这种轻微的不平衡成为剩余不平衡。找剩余不平衡的方法与用试加重量法找转子不显著不平衡的方法完全一样。1)试加重法：通过测试得出转子各等分点中的一对差值最大的数值，用大值减去小值之差除以2，其得数就是剩余不平衡重量。剩余不平衡重量的测定和静平衡质量的评定2)秒表法：通过秒表法测试得出转子各等分点中的一对摆动周期差值最大的数值，确定转子不平衡重量的大小。使其摆动周期差值合格，摆动周期差值越小，静平衡的质量越高。实践证明：转子找静平衡后剩余不平衡重量在额定转速下所产生的离心力不超过该转子重力的5%时，可以保证机组平稳的运行，即静平衡已经合格。转子找动平衡转子分为刚性转子和挠性转子两种，刚性转子是指转子在不平衡的作用下，转子不发生挠曲变形；反之称为挠性转子。严格地说：刚性转子是不存在的，为简化研究问题，常把挠曲变形小，可以忽略不计的转子作为刚性转子对待。刚性转子找动平衡原理：是根据振动的振幅大小与引起振动的力成正比的关系，通过测量不平衡重量的位置于振幅的大小，在转子的某一位置上加、减适当的重量，使其产生的离心力与转子不平衡重量所产生的离心力相平衡，从而达到消除转子振动的目的。转子找动平衡转子找动平衡的方法可分为两类。第一类是在动平衡台上，在低转速时作动平衡工作；第二类是在机体内，在额定转速时作动平衡工作。转子找静平衡的工作，若能在额定转速下进行最为理想。经过大修的转子，对其平衡情况不明时，则应先在低速下找动平衡，使转子基本上达到平衡要求，然后在高速下找动平衡。刚性转子高速找动平衡一点法（划线法：适用单级转子找平衡）1、在振动较大的轴承附近的轴上，选择一段，长约50～60㎜；先检查这段轴的椭圆度，然后擦净轴的表面，并涂一薄层白粉.2、启动风机至工作转速，用划针或尖铅笔在涂白粉水的这段轴上画出几条弧线，各弧线间的间距为5～6㎜，（如图）在铅笔或划针接触轴的表面时，动作要轻微迅速，以尽量使画出的弧线短些；共画5-10条左右即可。在画弧线的同时用振动表测出轴承的振动值A1,做好记录。轴划线痕迹