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动 平 衡



现场平衡概念和必要性





常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件,例如各种传动轴、主轴、电动 机和汽轮机的转子等,统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时, 对轴承产生的压力是一样的,这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转 体,由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差,

甚至设计时就具有非 对称的几何形状等多种因素,使得回转体在旋转时,其上每个微小质点产生的离心 惯性力不能相互抵消,离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上,引起振动,产 生了噪音,加速轴承磨损,缩短了机械寿命,严重时能造成破坏性事故。为此,必 须对转子进行平衡,使其达到允许的平衡精度等级,或使因此产生的机械振动幅度 降在允许的范围内。 现代,各类机器所使用的平衡方法较多,例如单面平衡(亦称静平衡)常使用平 衡架,双面平衡(亦称动平衡)使用各类动平衡试验机。静平衡精度太低,平衡时间 长;动平衡试验机虽能较好地对转子本身进行平衡,但是对于转子尺寸相差较大时, 往往需要不同规格尺寸的动平衡机,而且试验时仍需将转子从机器上拆下来,这样 明显是既不经济,也十分费工(如大修后的汽轮机转子)。特别是动平衡机无法消除 由于装配或其它随动元件引发的系统振动。使转子在正常安装与运转条件下进行平 衡通常称为“现场平衡”。现场平衡不但可以减少拆装转子的劳动量,不再需要动 平衡机;同时由于试验的状态与实际工作状态二致,有利于提高测算不平衡量的精 度, 降低系统振动。 国际标准 ISOl940 一 1973(E) “刚体旋转体的平衡精度” 中规定, 要求平衡精度为 G0.4 的精密转子,必须使用现场平衡,否则平衡毫无意义。 现代的动平衡技术是在本世纪初随着蒸汽透平的出现而发展起来的。随着工业 生产的飞速发展,旋转机械逐步向精密化、大型化、高速化方向发展,使机械振动 问题越来越突出。机械的剧烈振动对机器本身及其周围环境都会带来一系列危害。

虽然产生振动的原因多种多样,但普遍认为“不平衡力”是主要原因。据统计,有 50%左右的机械振动是由不平衡力引起的。因此,有必要改变旋转机械运动部分的质 量,减小不平衡力,即对转子进行平衡。 造成转子不平衡的因素很多,例如:转子材质的不均匀性,联轴器的不平衡、 键槽不对称,转子加工误差,转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。这 些因素造成的不平衡量一般都是随机的,无法进行计算,需要通过重力试验(静平 衡)和旋转试验(动平衡)来测定和校正,使它降低到允许的范围内。应用最广的 平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。作为整机现场动平衡技术的一个重要 分支,在线动平衡技术也正处于蓬勃发展之中,很有前途。由于工艺平衡法是起步 最早的一种经典动平衡方法。 整机现场动平衡技术是为了解决工艺平衡技术中存在的问题而提出的。 工艺平衡法的测试系统所受干扰小,平衡精度高,效率高,特别适于对生产过 程中的旋转机械零件作单体平衡,目前在动平衡领域中发挥着相当重要的作用,汽 轮机、航空发动机普遍采用这种平衡方法。但是,工艺平衡法仍存在以下问题: (1)平衡时的转速和工作转速不一致,造成平衡精度下降。例如:有不少转子属 于二阶临界转速的扰性转子,由于平衡机本身转速有限,这些转子若采用工艺平衡, 则无法有效的防止转子在高速下发生变 形而造成的不平衡。 (2)平衡机(特别是高速立式平衡机)价格昂贵。 (3)在动平衡机上平衡好的转子,装机后其平衡精度难以保证。因为动平衡时的 支承条件不同于转子在实际工作条件下的支承条件,且转子同平衡装臵之间的配合 也不同于转子与其自身转轴之间的配合条 件,即使出厂前已在动平衡机上达到高精 度平衡的转子,经过运输、再装配等过程,平衡精度在使用前难免有所下降,当处 于工作转速下运转时,仍可能产生不允许的振动。

(4)有些转子,由于受到尺寸和重量上的限制,很难甚至无法在平衡机上平衡。 例如:对于大型发电机及透平一类的特大转子,由于没有相应的特大平衡装臵,往 往会造成无法平衡;对于大型的高温汽轮 机转子,一般易发生弹性热翘曲,停机后 会自动消失,这类转子需进行热动态平衡,用平衡机显然是无法平衡的。 (5) 转子要拆下来才能进行动平衡,停机时间长、平衡速度慢、经济损失大。 为了克服上述工艺平衡法的缺点,人们提出了整机现场动平衡法。 将组装完毕的旋转机械在现场安装状态下进行的平衡操作称为整体现场平衡。 这种方法是机器作为动平衡机座,通过传感器测的转子有关部位的振动信息,进行 数据处理,以确定在转子各平衡校正面上的不平衡及其方位,并通过去重或加重来 消除不平衡量,从而达到高精度平衡的目的。 有于整机现场动平衡是直接接在整机上进行,不需要动平衡机,只需要一套价 格低廉的测试系统,因而较为经济。此外,由于转子在实际工况条件下进行平衡, 不需要再装配等工序,整机在工作状态下就可获得较高的平衡精度。 砂轮在线动平衡的意义 磨床是精密机械加工必不可少的工作母机,为了适应日趋精密的工作精度需求 及不断追求的高效率和低成本的目标,全球的磨床制造业都在不懈地致力于:提高机 床的几何精度,刚性和性能稳定性。 众所周知,砂轮是磨床的必要工具。想要让砂轮磨削出准确的尺寸和光洁的表 面,必须防止磨削过程中的振动。砂轮的结构是由分布不均的大量颗粒组成,先天 的不平衡无法避免,这必然会引起一定的偏心振动。而砂轮安装的偏心度、砂轮的 厚度不均、主轴的不平衡及砂轮对冷却液的吸附等,会使振动更加增大。这些振动 不仅仅影响到磨床的加工质量,还会降低磨床的主轴寿命、砂轮寿命,增加砂轮修 正次数及修整金刚石的消耗等。?

台湾宏富鑫现场动平衡校正仪器供参考:

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产品特色: *操作简单,容易学习 *可延续静平衡校正,缩短校正时间 *实时显示校正状态,可显示砂轮转速/砂轮重端角度

COVER-BA-916 转子在线动平衡/校正/监测/分析仪
产品特色: 1.适用于电机/机械各种转子在线动平衡校正/ 监测/分析 2.兼具组装前各种转子线外平衡及组装后在线 平衡校正功能 3.可选用加重或去重方式执行动平衡校正作业 可做各种转子单面或双面动平衡校正/监测/ 4.以频谱做转子振动模态分析真实呈现振动状态 5.外建CF卡可做程序升级/数据储存/打印报表/语言转换 6.可做振动单位转换/振动容许值设定/电力 状态呈现.内建可充电锂电池 7.配合快速导览手册操作简单容易学习. LC-810 现场动平衡系统 可以在现场迅速判断机械设备运行状态,分析出机械 设备是否存在动平衡不良故障。(这点很关键,如果漫目的做动平衡只会让机械雪上 加霜,很多时候机械的轴不对中或基础松动也会引起振动异常)如果确实存在动平衡 不良故障,则可以利用系统提供的试重法或影响系数法进行动平衡校正,系统将自

动解算出加(减)配重的质量大小和角度。许多情况下,一次动平衡校正就可以去 除转子(轴系) 90%以上的不平衡量。 同时本系列产品可以提供一定程度的设备故障分析功能。 系统构成: 便携式笔记本电脑 + 振动信号处理专用采集箱 系统功能及技术指标 ■ 具有单面、双面平衡能力,可适合不同种类转子的现场平衡 ■ 向导式动平衡功能:软件根据测量数据快速解算出配重质量及其角度,提供 了完善的向导式动平衡功能,操作者只要按向导进行就可以轻松完成动平衡校正。 ■ 可以从已保存的未完成动平衡过程继续进行动平衡 ■ 利用现场原有安装条件,开停机 2 ~ 3 次; ■ 矢量分解:对解算出的平衡质量进行合理的矢量分解,以满足现场安装的客 观要求。 ■ 平衡方法:试重法和影响系数法; ■ 试重估算:根据输入的转子资料自动估算出合理的动平衡试重质量,并可给 出动平衡效果的结论。 ■ 转速测量范围: 60 ~ 20000r/min ■ 一次平衡可使不平衡量减少 90% 以上 ■ 平衡报表生成及输出;


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