《轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡――原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)》

1、 技術(shù)講課教案主講人:范經(jīng)偉技術(shù)職稱(chēng)(或技能等級(jí):高級(jí)工所在崗位:鍋爐輔機(jī)點(diǎn)檢員講課時(shí)間: 2011年 06月24日 培訓(xùn)題目:轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)目的:多種原因會(huì)引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問(wèn)題,分布在轉(zhuǎn)子上的所有不平衡矢量的和可以認(rèn)為是集中在“重點(diǎn)”上的一個(gè)矢量,動(dòng)平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點(diǎn)的位置和大小的一門(mén)技術(shù),然后在其相對(duì)應(yīng)的位置處移去或添加一個(gè)相同大小的配重。內(nèi)容摘要:動(dòng)平衡前要確認(rèn)的條件:1.振動(dòng)必須是因?yàn)閯?dòng)不平衡引起。并且要確認(rèn)動(dòng)不平衡力占振動(dòng)的主導(dǎo)。2.轉(zhuǎn)子可以啟動(dòng)和停止。3.在轉(zhuǎn)子上可以添加可去除重量。培訓(xùn)教案:第一章不平衡問(wèn)題種類(lèi)為了以最少的啟停次數(shù),獲得最佳的平衡效

2、果,我們不僅要認(rèn)識(shí)到動(dòng)不平衡問(wèn)題的類(lèi)型(靜不平衡、力偶不平衡、動(dòng)不平衡,而且還要知道轉(zhuǎn)子的寬徑比及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了采用單平面、雙平面還是多平面進(jìn)行動(dòng)平衡操作。同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)子是撓性的還是剛性的。 剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子,任何類(lèi)型的不平衡問(wèn)題都可以通過(guò)任選的二個(gè)平面得以平衡。對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子,當(dāng)在一個(gè)轉(zhuǎn)速下平衡好后,在另一個(gè)轉(zhuǎn)速下又會(huì)出現(xiàn)不平衡問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子首先在低于它的70%第一監(jiān)界轉(zhuǎn)速下,在它的兩端平面內(nèi)加配重平衡好后,這兩個(gè)加好的配重將補(bǔ)償?shù)舴植荚谡麄€(gè)轉(zhuǎn)子上的不平衡質(zhì)量,如果把這個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高到它的第一臨界轉(zhuǎn)速的70%以上,這個(gè)轉(zhuǎn)子由于位于轉(zhuǎn)子中心處的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力的作用

3、,而產(chǎn)生變形,如圖10所示。由于轉(zhuǎn)子的彎曲或變形,轉(zhuǎn)子的重心會(huì)偏離轉(zhuǎn)動(dòng)中心線(xiàn),而產(chǎn)生新的不平衡問(wèn)題,此時(shí)在新的轉(zhuǎn)速下又有必要在轉(zhuǎn)子兩端的平衡面內(nèi)重新進(jìn)行動(dòng)平衡工作,而以后當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來(lái)后轉(zhuǎn)子又會(huì)進(jìn)入到不平衡狀態(tài)。為了能在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),確保轉(zhuǎn)子都能處在平衡的工作狀態(tài)下,唯一的解決辦法是采用多平面平衡法。撓性轉(zhuǎn)子平衡種類(lèi)1.如果轉(zhuǎn)子只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn),小量的變形不會(huì)產(chǎn)生過(guò)快的磨損或影響產(chǎn)品的質(zhì)量,那么 可以在任意二個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡,使軸承的振動(dòng)降低到最小即可。2.如果一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子,只是在一個(gè)工作轉(zhuǎn)速下工作,但是將轉(zhuǎn)子的變形量降低到最小是極其重要的,這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平衡修正。3.如果

4、一個(gè)轉(zhuǎn)子必須在一個(gè)寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能平穩(wěn)地工作,即該轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速時(shí)是剛性的,在高轉(zhuǎn)速時(shí)是撓性的,這時(shí)最好采用多平面動(dòng)平衡修正。臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到自身產(chǎn)生彎曲共振時(shí)的轉(zhuǎn)速,稱(chēng)為臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的彎曲振型數(shù),取決轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子自振頻率相一致的數(shù)量。一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于它的自振頻率的70%時(shí),認(rèn)為它是一個(gè)剛性轉(zhuǎn)子,而高于它的自振頻率的70%時(shí),認(rèn)為它是一個(gè)撓性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速升高通過(guò)它的自振頻率而產(chǎn)生彎曲或變形時(shí),轉(zhuǎn)子的重心就會(huì)偏離轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線(xiàn),產(chǎn)生新的不平衡狀態(tài)。第二章如何識(shí)別動(dòng)不平衡問(wèn)題不平衡問(wèn)題的主要特征 振動(dòng)頻譜典型特征:不平衡問(wèn)題通常是較高的轉(zhuǎn)

5、頻振動(dòng)占主導(dǎo),一般其轉(zhuǎn)頻振動(dòng)成份大于或等于其通頻振動(dòng)的80%以上。不平衡力具有一定的方向性,離心力在徑向基本是均勻的,軸及支承軸承的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為一個(gè)圓,然而,由于軸承座的垂直支承剛度大于水平方向,所以正常的軸及支承軸承的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,即正常情況下水平方向振動(dòng)要比垂直方向振動(dòng)大1.5到2倍,若超出這個(gè)范圍,可能存在其它問(wèn)題,特別是可能存在共振問(wèn)題。徑向與軸向振動(dòng)比較,當(dāng)是不平衡問(wèn)題占主導(dǎo)時(shí),徑向振動(dòng)(水平和垂直要比軸向方向的振動(dòng)大得多(懸臂轉(zhuǎn)子除外。懸臂轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的方向性,通常情況下,徑向和軸向振動(dòng)都比較大,它是靜不平衡和力偶不平衡同時(shí)存在,所以通常情況下需要二平面進(jìn)行平衡修正。有不平衡

6、振動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)子,其振動(dòng)相位是穩(wěn)定和可重復(fù)的。不平衡問(wèn)題會(huì)促使共振幅值增大,如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速比較靠近其系統(tǒng)自振頻率處的共振點(diǎn)時(shí),少量的不平衡振動(dòng)會(huì)增大10到50倍。轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題的相位表現(xiàn),在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的相位差與在轉(zhuǎn)子輸入、輸出端軸承垂直方向測(cè)量得到的相位差基本相等(+/-30°否則主要問(wèn)題不 是動(dòng)平衡問(wèn)題。例如,如果在一個(gè)電機(jī)的輸入、輸出端軸承水平方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差為30°,而在其輸入、輸出端軸承垂直方向測(cè)量得到的振動(dòng)相位差近似為150°,則工程師企圖對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)施動(dòng)平衡操作,似乎是在浪費(fèi)時(shí)間。第三章引起轉(zhuǎn)子不平衡的原因裝配錯(cuò)誤,安

7、裝時(shí)一個(gè)零件的質(zhì)量中心線(xiàn)與轉(zhuǎn)動(dòng)中心線(xiàn)不重合。鑄造氣孔裝配誤差半鍵問(wèn)題轉(zhuǎn)子變形,由于殘余應(yīng)力、受熱不均等引起轉(zhuǎn)子變形。轉(zhuǎn)子上有沉積物設(shè)計(jì)不均稱(chēng),如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞線(xiàn)一側(cè)與另一側(cè)是不均稱(chēng)的。由以上原因引起轉(zhuǎn)子某種程度的不平衡問(wèn)題,分布在轉(zhuǎn)子上的所有不平衡矢量的和可以認(rèn)為是集中在“重點(diǎn)”上的一個(gè)矢量,動(dòng)平衡就是確定不平衡轉(zhuǎn)子重點(diǎn)的位置和大小的一門(mén)技術(shù),然后在其相對(duì)應(yīng)的位置處移去或添加一個(gè)相同大小的配重。第四章動(dòng)平衡操作的重要性 由于動(dòng)不平衡產(chǎn)生的力,若不予以修正,在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備中具有很強(qiáng)的破壞性,不僅對(duì)支承軸承產(chǎn)生損壞,也會(huì)引起機(jī)器基礎(chǔ)開(kāi)裂,焊縫開(kāi)裂,同時(shí)由于不平衡引起的過(guò)大的振幅造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。由于不平

8、衡產(chǎn)生的離心力取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和重點(diǎn)的重量。第五章現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)一般來(lái)說(shuō),對(duì)大多數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備,最好是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)平衡操作,這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)平衡操作是在實(shí)際的操作條下、實(shí)際的工作轉(zhuǎn)速下進(jìn)行,并且轉(zhuǎn)子是在自身支承軸承和基礎(chǔ)之上。三點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡操作法1、以工作轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)子,測(cè)量和記錄原始振動(dòng)幅值為O。例如,O=6 mils(152um2、以O(shè)為半徑,畫(huà)圓,如圖1所示。 3、停下轉(zhuǎn)子,在轉(zhuǎn)子上取三個(gè)點(diǎn)“A”、“B”和“C”,相隔近似120°。不一定是很準(zhǔn)確的120°,然而三點(diǎn)相隔的角度必須是已知的,在我們的例子中如圖2所示,“A”點(diǎn)是起點(diǎn)標(biāo)注為0°。其它點(diǎn)標(biāo)注如圖2所示。

9、 4、選擇一塊合適的試重,安裝到轉(zhuǎn)子點(diǎn)“A”處,此處可參考計(jì)算試加重的公式。例如,試加重(TW=10 ounces (283.5克5、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速,測(cè)量并記錄此時(shí)的振動(dòng)幅值記為O+T1。 在我們的例子中O+T1=4 mils(102um。 6、如圖3所示,以A點(diǎn)為圓心,以O(shè)+T1為半徑做圓。在我們的例子中以點(diǎn)“A”為圓心,以O(shè)+T1=4 mils為半徑做圓。7、停下轉(zhuǎn)子,將在A點(diǎn)處所加的試重移到B點(diǎn)處。8、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速,測(cè)量和記錄新的振動(dòng)幅值記為O+T2。在我們的例子中O+T2=8 mils(203um。9、以B點(diǎn)為圓心,以O(shè)+T2為半徑做圓。在我們的例子中此圓半徑為O

10、+T2=8 mils(203um如圖4所示。 10、停下轉(zhuǎn)子將在B點(diǎn)處的試加重量移到C點(diǎn)處。11、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速,測(cè)量和記錄新的振動(dòng)幅值記為O+T3。在我們的例子中O+T3=11 mils(279um。12、以C點(diǎn)為圓心,以O(shè)+T3為半徑做圓。在我們的例子中此圓半徑為O+T3=11 mils(279um如圖5所示 技 術(shù) 講 課 教 案 注，如圖 5 所示，從 A、B、C 繪制的三個(gè)圓相交于點(diǎn) D。 13、從原始振幅圓的圓心“O”按圖 6 所示方式畫(huà)直線(xiàn) OD， 該直線(xiàn)標(biāo)記為“T” 。 14、使用與畫(huà)原始振動(dòng)圓時(shí)相同的比例，測(cè)量直線(xiàn)段“T” 的長(zhǎng)度。 在我們的例子中， 經(jīng)過(guò)測(cè)量后，

11、“T” 此 直線(xiàn)的長(zhǎng)度為 5.25in （133mm） 。 15、使用下面的公式，計(jì)算修正重量： CW=TW(O/T 式中：CW修正重量 TW試加重量 O 原始不平衡振幅讀數(shù) T 測(cè)量的結(jié)果矢量 在我們的例子中，計(jì)算結(jié)果如下： CW=TW(O/T CW=10oz×（6.0/5.25） 11 技 術(shù) 講 課 教 案 CW=11.4oz 或 CW=TW(O/T CW=283.5 克×（152/133） CW=323 克 16、按圖 7 所示，使用量角器，測(cè)量直線(xiàn)“T”與直線(xiàn)“OA” 之間的角度，此角度即是修正重量相對(duì)于轉(zhuǎn)子上的“A”點(diǎn) 的安裝角度。 在我們的例子中，這個(gè)角度經(jīng)測(cè)量得 41°。 17、停下轉(zhuǎn)子，從“C”點(diǎn)處拆下試加重。