2022年转子的动平衡和静平衡 .pdf
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1、转子的动平衡和静平衡1、定义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。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。2、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。原因很简单,静平衡要比动平衡容易做,动平衡要比静动平衡容易做,省功、省力、省费用。那么如何进行转子平衡型式的确定呢
2、?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。 3、转子做静平衡的条件在 GB9239-88 平衡标准中,对刚性转子做静平衡的条件定义为: 如果盘状转子的支撑间距足够大并且旋转时盘状部位的轴向跳动很小,从而可忽略偶不平衡(动平衡),这时可用一个校正面校正不平衡即单面(静)平衡,对具体转子必须验证这些条件是否满足。在对大量的某种类型的转子在一个平面上平衡后,就可求得
3、最大的剩余偶不平衡量,并除以支撑距离。如果在最不利的情况下这个值不大于许用剩余不平衡量的一半,则采用单面(静)平衡就足够了?quot; 从这个定义中不难看出转子只做单面(静)平衡的条件主要有三个方面:一个是转子几何形状为盘状; 一个是转子在平衡机上做平衡时的支撑间距要大;再一个是转子旋转时其校正面的端面跳动要很小。对以上三个条件作如下说明:1)何谓盘状转子主要用转子的直径D 与转子的两校正面间的距离尺寸b 之比值来确定。 在 API610 第八版标准中规定 D/b 6 时,转子只做单面平衡就可以了;D/b6 时可以作为转子是否为盘状转子的条件规定,但不能绝对化,因为转子做何种平衡还要考虑转子的
4、工作转速。2、支撑间距要大无具体的参数规定,但与转子校正面间距b 之比值 5以上均视为支撑间距足够大。3、转子的轴向跳动主要指转子旋转时校正面的端面跳动,因为任何转子做平衡试都是经过精加工的,加工后已保证了转子的孔与校正面之间的行为公差,端面跳动很小。根据上述转子做单面(静)平衡的条件,再结合有关泵方面的技术标准(如 GB3215 和 API610 第八版),只做静平衡的转子条件如下:1对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速1800 转/分时,不论 D/b 6 或 D/b6只做静平衡即可。但是如果要求做动平衡时,必须要保证D/b 6,否则只能做静平衡。2对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速1800
5、转/分时,如果D/b6只做静平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于许用不平衡量的1/2 。如果要求做动平衡,要看两个校正面的平衡是否能在平衡机上分离开,如果分离不开,则只能做静平衡。3对一些开式叶轮等转子,如果不能实现两端支撑,只做静平衡即可。因为两端不能支撑,势必进行悬臂,这样在平衡机上做动平衡很危险,只能在平衡架上进行单面(静)平衡。4、转子做动平衡的条件在 GB9239 标准中规定: 凡刚性转子如果不能满足做静平衡的盘状转子的条件,则需要进行两个平面来平衡,即动平衡。只做静平衡的转子条件如下(平衡静度G0.4 级为最高精度,一般情况下泵叶轮的动平衡静度选择G6.3 级或 G2.5)
6、: 1、对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速1800 转/分时,只要D/b 6 时,应做动平衡。2、对多级泵和组合转子(3 级或 3 级以上),不论工作转速多少,应做组合转子的动平衡。由于动平衡同时满足静平衡条件,所以经过动平衡的转子一定静平衡;反之,经过静平衡的转子则不一定是动平衡的。动平衡条件为,其惯性力的矢量和等于零,其惯性力矩的矢量和也等于零。即 Fi =0 , Mi =0 。凡满足这一条件的回转件称为动平衡回转件。由此可见,由于动平衡同时满足了静平衡的条件,所以,达到动平衡的回转件也一定是静平衡的。一、动平衡的概念 (Definition of Dynamic Balance) 当转子
7、的宽径比(b/D) 大于等于0.2 时,其质量就不能视为分布在同一垂直于轴线的平面内了。这时,其偏心质量分布在几个不同的回转平面内,如右图所示。既使转子的质心在回转轴线上,也将产生不可忽略的惯性力矩,这种状态只有在转子转动时才能显示出来称为动不平衡 。动平衡不仅平衡各偏心质量产生的惯性力,而且还要平衡这些惯性力所产生的惯性力矩。二、动平衡的计算 (Calculation of Dynamic Balance) 刚性转子 动平衡的条件为:各偏心质量与平衡质量所产生的惯性力矢量和为零,且其惯性力矩的矢量和也为零。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
8、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 6 页 - - - - - - - - - 即 P=0, M=0动不平衡的各偏心质量产生的惯性力不在同一垂直于轴线的平面内,若在各离心惯性力所在回转平面内一一进行静平衡,从理论上看虽可实现转子的完全平衡,但因为有的回转面内无法实现加(减)平衡质量(如曲轴中曲轴颈质心回转面),况且这样做也过于烦琐,所以实际上往往不能用简单的静平衡方法,而采用一种称为双面平衡的动平衡方法 ,其计算方法和步骤是: 在适当位置选择两个垂直于轴线的平衡基面,两平衡基面内应可增加或除去平衡质量,二者之间距离应适当大些。 根据一个力可分解
9、为与其相平行的两个力的原理,将所有的离心惯性力分别分解到两个平衡基面内。 分别在两个平衡基面内加(减)平衡质量,进行静平衡,该转子便达到了动平衡,即其所有的离心惯性力的合力及合力矩都为零。由上可知, 动平衡的转子一定是静平衡的,而静平衡的转子不一定是动平衡的。如下图所示的长转子,具有偏心质量分别为m1、m2、m3,并分别位于平面1、2、3 上,其回转半径分别为r1、r2、r3,方向如下图所示。当转子以等角速度回转时,它们产生的惯性力P1、P2、P3形成一空间力系。由理论力学可知,一个力可以分解为与它相平行的两个分力。根据该转子的结构,选定两个相互平行的平面作平衡基面,则分布在三个平面内的不平衡
10、质量完全可以用集中在两平衡基面内的各个不平衡质量的分量来代替,代替后所引起的平衡效果是相同的。同样仿照静平衡计算,在两个相互平行的平衡基面上做力封闭多边形,可用下式计算,便可求出在两个平衡基面上所加的平衡质量mb、mb及向径 rb、rb 。性质: 用去重或加重的方法将运转机械的转子的重心点调整到其回转中心线上的过程。不论转子的制造过程精度多么高,但由于材料的不均匀和不可避免的制造误差,平衡试验都是不可少的工序。具体做法是将带有心轴的转子支撑在水平的导轨上。偏离了回转中心的重心点1(图暂缺 ),总要下坠转到最低点位置,平衡块2 需加在通过点1 的直径另一端。改变平衡块2 的质量直到可“ 随遇平衡
11、 ” 时为止,再将2 最终固定,即完成静平衡工序。设转子原质量M ,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 6 页 - - - - - - - - - 平衡块 2 质量 m,通过上述试验必有Me=mR 。转子以角速度运转时也必有Me 2=mR 2 ,即是说重心的偏移所产生的离心惯性力被平衡块的反向的离心力所抵消,可达到无振动运行。但实际上总是有误差存在,平衡只是相对的,Me- mR=h 0。h 称为质径积,是代表平衡精度或误差指标的参数。上述静平衡试验只解决了离心
12、惯性力的不平衡问题。对于长径比较大或高速旋转的转子,还有惯性力矩不平衡问题,需要进行动平衡试验加以彻底解决。动平衡机的工作原理(如何进行测量)平衡机是测量旋转物体(转子 )不平衡量大小和位置的机器。何转子在围绕其轴线旋转时,由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动,产生噪声和加速轴承磨损,以致严重影响产品的性能和寿命。电机转子、机床主轴、内燃机曲轴、汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮等旋转零部件在制造过程中,都需要经过平衡才能平稳正常地运转。 根据平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正,可改善转子相对于轴线的质量分布,使转子旋转时产生的振动或作用于轴
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