转子动平衡技术

转子动平衡技术平衡的目的及内容刚性转子的平衡挠性转子动平衡转子的平衡精度转子动平衡的几个要点2ωrmF离心惯性力的影响设:m=10kgr=1mm当n=300r/min,F=9.8N3000980N300009800N≈10T如:30万千瓦汽轮机转子,φ=1.1m、L=12.5m、Q=58T.当n=3000r/min、r=1mm时,F=570T。消除离心惯性力的影响,称平衡.22)60(nrmrmFπωrrr==ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术1、平衡的目的及内容目的：设法将构件的不平衡惯性力加以消除或减少。3ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术转子的平衡(回转体)刚性转子的平衡挠性转子的平衡(n0.7nC)静平衡动平衡(惯性力作用产生的变形可忽略)(惯性力作用会产生明显的变形)(n0.7nC)临界转速刚性转子的平衡•静平衡：只要求惯性力达到平衡；•动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡。挠性转子的平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲变形，从而使其惯性力显著增大。42、刚性转子的平衡（1）刚性转子的静平衡静不平衡指质心不在回转轴线上轴向尺寸较小的盘状转子（b/D0.2），在转动时其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力的不平衡现象。静平衡设计指通过在转子上增加或除去一部分质量，使质心与回转轴心重合以消除惯性力的不利影响的平衡设计方法。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术5刚性转子的静平衡计算（续）如图为一盘状转子。已知m1和m2和r1和r2™为平衡这些离心惯性力，在转子上加一平衡质量mb，使Pb与Pi相平衡，即：9矢径ri™当转子以角速度ω回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力为：02211=++bbrmrmrmvvv⎯⎯⎯⎯→⎯=bbbrmPvv2ω设)2,12==irmPiii（rrω∑=+=0biPPPvvv9质径积miri平衡质径积mbrb的大小和方位可根据上式用图解法求出。1）分析与计算6静平衡的条件：分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。对于静不平衡的转子，不论它有多少个平衡质量，都只需在同一平衡面内增加或除去一个平衡质量就可以获得平衡，---------单面平衡。™求出mbrb后，可以根据转子的结构选定rb，即可定出平衡质量mb。™也可在rb的反方向rb’处除去一部分质量mb’来使转子得到平衡，只要保证mbrb=mb’rb’即可。2）结论刚性转子的静平衡计算（续）7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。导轨式静平衡架：1)应将两导轨调整为水平且互相平行；2)将转子放在导轨上，让其轻轻地自由滚动；3)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）；4)反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任何位置保持静止为止；5)根据橡皮泥的质量和位置，得到其质径积；6)根据转子的结构，在合适的位置上增加或减少相应的平衡质量。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术8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。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术9™对于b/D≥0.2的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，即使质心在回转轴线上，由于各惯性力不在同一回转平面内，所形成惯性力偶仍使转子处于不平衡状态。（2）刚性转子的动平衡计算™动不平衡：只有在转子运动的情况下才显现出来的不平衡。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术10™当转子以角速度ω回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力将形成一空间力系。如图为一长转子。已知m1，m2和m3以及r1，r2和r3。⇒转子动平衡的条件是：∑P=0∑M=0321PPPrrr和、1）分析与计算ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术11LlLPPLPlPIII/)(,/11−==（c）在平衡基面I及II内适当地各加一平衡质量，分别使两个基面内的惯性力之和分别为零，则转子达到动平衡。（a）将力P分解为相互平行的两个分力：（b）选定两个回转平面I及II作为平衡基面，将各离心惯性力分别分解到平衡基面I及II内9将P1,P2和P3分解为平衡基面I内的P1⊃,P2⊃,P3⊃和平衡基面II内的P1⊇,P2⊇,P3⊇⇒空间力系转化为两个平面汇交力系。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术129平衡基面I及II内的平衡质量的大小和方位的确定同静平衡计算方法（a）动平衡的条件：当转子转动时，转子分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力和合力矩均为零•分别列出基面I及II内的平衡条件；•选取适当的比例尺，用图解法求出mb⊃rb⊃和mbIIrbII；•根据转子的结构选定rb⊃和rbII，定出平衡基面I及II内的平衡质量mb⊃和mbII。2）结论ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术13（b）对于动不平衡的刚性转子，不论它有多少个偏心质量，以及分布在多少个回转平面内，都只需在选定的两个平衡基面内增加或除去一个适当的平衡质量，就可以使转子获得动平衡。---------双面平衡。（c）动平衡同时满足静平衡的条件⇒经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡的转子不一定动平衡。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术14例:已知：,10,20,15,104321kgmkgmkgmkgm====cmlllcmrcmrrcmr30,20,30,403423123421=======cmrrbIIbI50==??==bIIbImm求根据平衡条件有：0313203132223344332211=+++=+++bIIbIIbIbIrmrmrmrmrmrmrmrmvvvvvvvvWμ以作质径积多边形解:15基面I：°===66.5/bIbIIbwbIkgrWmθμ基面II：°===1454.7/bIIbIIIIbwbIIkgrWmθμ例（续）ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术16ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术（3）刚性转子的影响系数法对于刚性转子可以在一个平衡转速、两个与转轴垂直的校正平面上进行平衡。进行动平衡时要在与转轴垂直的两个校正平面上安放试探质量，在两个测量平面内测量振动，然后求出每个校正平面的试探质量对每个测量平面的影响系数并列出动平衡方程，最后求出校正质量的大小及其安放位置。具体方法如下:1）在机器上选定两个测点A和B。通常选在左右两个轴承盖上，如有不接触的传感器备用，也可以选在轴颈上或转子本体上。用适当的振动测量仪器测得这两点平衡前的振动值,，是矢量，它包括幅值A0、B0(振幅或速度幅值)和相位角。通常在转子上作有标记作为计算方位角的基准，同时设法给出每转一次的脉冲信号，作为测量振动相位的基准。0Ar0Br0Aγ0Bγ17ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术2）根据转子的结构选取两个校正平面I、II，加重半径分别为r1，r2。先在平面工中加试重（其质量为Q1，相对与转子上的参考标记的方位角顺转向计算为)。在同一平衡转速下测得A，B点的振动为,1Qr0Bγ1Ar1Br矢量及为平面I上试重所引起的轴承振动变化称为试重的效果矢量。方位角为零度的单位试重的效果矢量称为影响系数、01AArr−01BBrr−1Qr1Qr1αr1βr1011QAArrrr−=α1011QBBrrrr−=β18ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术3）取走，在平面II加试重。同样测得A、B点的振动矢量。其效果矢量为，影响系数为1Qr2Qr21,PPrr2Ar2Br02AArr−02BBrr−1021QAArrrr−=α1021QBBrrrr−=β4）校正平面I、II中所需的校正质量可由下式求得⎪⎩⎪⎨⎧−=+−=+0221102211BPPAPPrrrrrrrrrrββαα用解析法或几何法解此矢量方程组得到平衡量。19ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术在转子上安装上校正质量，重新启动转子。如振动幅度已减小到满意程度，则平衡结束。否则可再进行一次修正平衡。一般来说，若转子系统没有异常(如严重的非线性，显著的非不平衡引起的同频振动等)，振动的测量和计算是正确的话，一两次加重就可以达到满意的结果。如果平衡出现反常和困难，就有必要校验试重与测点振动值之间的线性关系是否良好，相位关系有没有重复性，平衡转速下转子是否己有明显的挠曲变形等等。必要时还有可能要更改校正平面或测振点的位置，重新进行平衡。3、挠性转子动平衡当转子的工作转速超过第一临界转速时，由离心惯性力所引起的弯曲变形增加到不可忽略的程度，且其变形量随转速变化，这类转子称为挠性转子。由于转子在运转中产生明显的变形---动挠度。•要平衡其离心惯性力•尽量消除其动挠度!!!用刚性转子的平衡方法是不能解决挠性转子动平衡问题ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),，025-83792220转子动平衡技术2）消除或减小转子的支承动反力，并不一定能减小转子的弯曲变形程度，而明显的动挠度对转子