轉動機械找平衡

第一部分簡介第二部分轉動機械找靜平衡第三部分轉子找動平衡轉動機械找平衡第一部分簡介一、機械平衡的意義:從理論上講,轉子沿軸的長度每一段的重心應與軸的幾何中心線重合。實際上,轉子的材料內部組織不均,加工過程產生的誤差,轉子運行中的磨損和腐蝕不均及使用修過的轉子等,均使轉子及量不平衡。

轉動機械找平衡當機械運轉時,所有的運動件上都有慣性力。如圖所示圓盤形回轉體上有不平衡重量Q1,距回轉軸中心為rl。當回轉體以等角速度ω回轉肘,重量QI所產生的離心力為：

轉動機械找平衡式中，g-重力加速度，9.8m/s2。設Q1=10Kg,rl=1mm,回轉軸的轉速n=1000r/min,則：轉動機械找平衡三、由此可知,當轉速很高時,即使r1值很小，而由Ql所產生的離心力仍是很大,此離心力一方面可使軸產生彎曲并使支承處受到很大的附加動壓力;另一方面,因其方向時時改變,結果使機器與地基發(fā)生振動,使機器各部分聯(lián)接處發(fā)生松動,增大機器運動部分的磨損;影響機械的使用壽命,以致被迫停止運行。有時,一臺機器的振動還通過基礎的傳遞引起相鄰的其它機器或建筑物的振動。轉動機械找平衡當不平衡力引起振動的頻率與機器或基礎的固有頻率重合時,就會發(fā)生共振,這時,振幅無限增大，機器或基礎就會遭到破壞,從而造成嚴重事故。調整零件或部件的重心與旋轉的中心線相重合就是消除零件或部件上的不平衡力的過程。這個過程就叫做找平衡。轉動機械找平衡二、旋轉體不平衡的種類 1、靜不平衡靜平衡的回轉體的重心在轉子回轉的軸心線上。只要在通過軸心線的任意平面內,質量的分布是與軸心對稱的；則該回轉體是靜平衡的。但是由于材料不均勻，加工有誤差或外形稍有不規(guī)則等原因影響回轉體的重心G移至軸心線外。靜止時,轉子受地心引力作用，重心G有轉向最低位置的趨勢。若無軸承摩擦,轉子不能在其它位置停留或保持平衡,這種現(xiàn)象叫靜不平衡。轉動機械找平衡轉子的不平衡質量,可加一重量來平衡,所加重量的重心與不平衡質量的重心位于同一平面內(與回轉中心線垂直)。轉動機械找平衡2、動不平衡當轉子回轉時,由于靜不平衡時的偏心重,或雖然靜平衡,但對稱靜平衡的質點并不在和轉子中心線相垂直的一個平面上時,就會造成周期性的振動,這種現(xiàn)象叫做動不平衡。轉子找靜平衡轉動機械找平衡如圖所示。Q1在轉子左側,在轉動后重量Q1產生轉矩Wl=Q1r1,Q2在轉子右側,在轉動后重量Q2產生轉矩W2=Q2r2。如果Wl和W2恰好相等且能對稱相抵,不構成靜不平衡,但運轉后由于離心力作用產生一對離心力偶作用于軸承,引起振動,這就是動不平衡。轉動機械找平衡在轉子的臨界轉速和額定轉速超過2000r/min時,這種不平衡的影響更為顯著。對這種不平衡,必須再加兩個重量,以其產生的力偶來抵消引起振動的力偶，轉子才能保持動平衡。轉動機械找平衡三、同一平面內回轉質量的平衡 對于D/B（D為齒輪或飛輪直徑,B為齒輪或飛輪寬度)較大的齒輪飛輪等圓盤形的回轉體,因其軸向寬度較小,分析時可將其上所有的質量近似視為都集中在同一平面內,在此種情況下,如果發(fā)生不平衡現(xiàn)象,則是由于該回轉體的重心不在其回轉軸中心上所致。轉動機械找平衡圖中所示的圓盤形回轉體上，設有不平衡重量Ql和Q2,它們距回轉軸中心的距離為r1和r2。當此回轉體以等角速度ω回轉時,則各不平衡重量所產生的離心力為:轉動機械找平衡該回轉體的重心不在其回轉軸的中心上,亦即各重量所產生的離心力互相不平衡,如欲使其平衡,則須加一平衡重量Q,使其所產生的離心力與P1與P2的合力相平衡,即它們的向量和應等于零（r為Q距回轉軸中心的距離）。轉動機械找平衡Qr求出后便可根據(jù)回轉體的結構確定平衡重量Q的位置,即r值為已知,由上式求得所需平衡重量的大小。向量的W指向即離心力P的指向,在圖中有方格剖面線者即為該平衡重量。加上平衡重量后,使回轉體的重心移到回轉軸的中心上因而得到平衡。轉動機械找平衡綜上所述,回轉體的重心與回轉軸的中心重合時得到的平衡稱為靜平衡。轉動機械找平衡四、靜平衡: 在一個回轉的零件或部件上,所有不平衡的質量可以綜合成一個,因此當零件或部件回轉時,只產生一個離心力,這種不平衡叫做靜不平衡。靜不平衡多發(fā)生在直徑大而寬度較小的回轉機件上,所以一般的皮帶輪、飛輪、齒輪及水泵的水輪,中、小型風機的葉輪等,只找靜平衡就可以。找靜平衡工作包括兩個內容:轉動機械找平衡（1）先找出回轉機件上不平衡質點的位置;（2）設法消除不平衡質點的作用。轉動機械找平衡例如,水泵水輪找平衡:水輪是一個回轉的部件,只有水輪的重心位于軸心線上時,水輪運轉起來才會均勻而無振動。反之,若水輪的重心與軸的中心線不重合時,水輪便有不平衡的現(xiàn)象,就會在水泵運轉時造成振動,使密封環(huán)、填料及軸承過早磨損最后甚至破壞水泵和電動機的連接機構。轉動機械找平衡水輪的不平衡原因有：（1）鑄造水輪的材料質量不良,如局部有砂眼、氣孔等;（2）水輪的幾何尺寸不正確;（3）水輪裝配不好;（4）軸彎曲；轉動機械找平衡水輪的靜平衡工作在制造廠中就進行過了,一般在安裝現(xiàn)場內不必重新進行。只有在高速離心水泵的水輪,或者在安裝過程中發(fā)現(xiàn)水輪存在有不平衡情況時,才進行水輪的靜平衡工作。轉動機械找平衡第二部分轉子找靜平衡靜平衡臺轉子找靜平衡是在靜平衡臺上進行的,其結構如圖所示,軌道斷面的形狀靜平衡臺的大小和其軌道工作面寬度α需根據(jù)轉子的大小、輕重而定。軌道工作面寬度應保證軸頸和軌道工作面不被壓傷,對于轉子重量小于1t時,工作面寬度為3～6mm,重量為1～6t時,工作面寬度為6～30mm;軌道的長度約為軸徑的6～8倍,其材料通常采用碳素工具鋼或鋼軌制作。軌道工作面應仔細地研磨或用磨床加工,其表面粗糙度不大于0.4。轉動機械找平衡轉動機械找平衡轉動機械找平衡準備工作（1）靜平衡臺安裝后,需對軌道進行校正,軌道水平方向的斜度不得大于0.1～0.3mm/m,兩軌道間不平行度允許偏差為2mm/m。靜平衡臺的安放位置應設在無機械振動和背風的地方,以免影響轉子找平衡的結果。轉動機械找平衡(2)轉動機械找平衡的轉子應清理干凈,轉子上的全部零件要組裝好,并不得有松動。軸頸的橢圓度和圓錐度不應大于0.05mm,軸頸不許有明顯的傷痕。若采用假軸找靜平衡時,假軸與轉子的配合不得松動,假軸的加工精度不得低于原軸的精度。轉子放在軌道上時,動作要輕,軸的中心線要與軌道垂直。轉動機械找平衡轉動機械找平衡的工作,一般是在轉子和軸檢修完畢后進行,在找完平衡后,轉子與軸不應再進行修理。轉動機械找平衡(3)試加重量在找平衡時,需要在轉子上配加臨時平衡重量,稱為試加重量。試加重量較輕的常用油泥,重的可用油泥加鉛塊。若轉子上有平衡槽或平衡孔、平衡柱的,則應在這些裝置上直接固定試加平衡塊。轉動機械找平衡三、找靜平衡方法1.兩次加重法兩次加重法只適用于顯著不平衡的轉動機械找平衡。具體作法為:(1)找出轉子不平衡重量的方向將轉子放在靜平衡臺的軌道上,往復滾動數(shù)次,則重的一側必然垂直向下,如數(shù)次的結果均一致,即下方就是轉子不平衡重量G的位置，定此點為A。A的對稱方向,為試加平衡重量的位置,定該點為B。轉動機械找平衡轉動機械找平衡(2)求第一次試加平衡重量將AB轉到水平位置，在OB方向加上一個重量S,加上這個重量后,要使A點能自由地從水平位置向下轉一角度。在30°～45°之間為宜。然后稱出S的重量,再將S還回原位。轉動機械找平衡(3)求第二次試加平衡重量仍將AB轉到水平位置(通常將AB調轉180°)。又在S上增加一個重量P,要求加上P重量后,B點能自由向下轉動一個角度,這個角度必須和第一次的轉動角度一致。然后取P稱出其的重量。轉動機械找平衡 (4)計算應加平衡重量兩次轉動所產生的力矩為:第一次是GX-Sr;第二次是（S+P）r-GX。因兩次轉動角度相等,故這兩次的轉動力矩也相等。GX-Sr=(S+P)r-GX GX＝（2S＋P）r／2轉動機械找平衡若使轉子達到平衡,所加的平衡重量Q應滿足Qr=GX的要求，Qr將代入上式,得:Qr＝（2S＋P）r／2則:試加重量Q＝S＋P／2轉動機械找平衡平衡重量Q,必須固定在試加重量的位置,若不能固定在原試加重量位置,則要通過力的平衡公式另行計算。轉動機械找平衡（5）檢驗將平衡重量Q固定并盤動轉子,讓其自由停下,經(jīng)多次盤動，若每次停的位置都不相同,則說明顯著不平衡己經(jīng)消除。轉動機械找平衡2.試加重量法 試加重量法適用于不顯著不平衡的轉動機械找平衡。具體作法如下： （1）將轉子分成若干等分(6～12等分均可),并將各等分點標上序號。轉動機械找平衡轉動機械找平衡（2）將1點的半徑線置于水平位置,并在1點上加上適當?shù)闹亓縎1,使轉子向下轉動一個小角度。然后取下稱重。用同樣方法依次找出其它各點試加重量。在加試加重量時,必須使各點轉動方向一致,加重的半徑r一致,轉動的角度一致。轉動機械找平衡（3）以試加重量S為縱坐標，加重位置的序號為橫坐標，繪出曲線。曲線的最低點就是轉子顯著不平衡重量G的位置。但要注意，曲線的最低點不一定與最小試加重量的位置重合。因為最小試加重量的位置是在轉子編制的序號上，而曲線的最低點只是試加重量的兩條曲線的交點。轉動機械找平衡曲線的最高點是轉子最輕點，也就是平衡重量試加的位置，同樣要注意這曲線的最高點與試加重量最重點的區(qū)別。轉動機械找平衡（4）得到下列平衡式：GX＋S最小r＝S最大r－GXGX＝（S最大－S最?。﹔／2轉動機械找平衡若使轉子達到平衡，所加的平衡重量Q應滿足Qr＝Gx的要求。將Qr帶入上式，得：Qr＝（S最大－S最?。﹔／2Q＝（S最大－S最?。?轉動機械找平衡把計算出的平衡重量Q加在曲線的最高點，曲線的最高點往往是一段小弧，高點不明顯，為了取得較佳的平衡效果，可在轉子與曲線相應位置的左右作幾次平衡試驗，求得最佳的加重位置。轉動機械找平衡四、剩余不平衡重量的測定和靜平衡質量的評定 轉子在找好顯著不平衡和不顯著不平衡后,往往還存在著輕微的不平衡現(xiàn)象,這種輕微的不平衡稱為剩余不平衡。這種輕微的不平衡對小型且低速的旋轉機件影響不大，但對高速旋轉機件仍會引起振動。找剩余不平衡的方法與用試加重量法找轉子不顯著不平衡的方法完全一樣。通過測試，得出轉子各等分點中的一對差值最大的數(shù)值,用大值減去小值之差除以2,其得數(shù)就是剩余不平衡重量。轉動機械找平衡轉動機械找平衡用來平衡剩余不平衡重量的試加重量用h表示：

剩余不平衡重量越小，靜平衡質量越高，一般規(guī)定試加重量h在工作轉速下產生的離心力不大于轉子重量的4～5%為合格。h-用來平衡剩余不平衡重量的試加重量，Kg；g-重力加速度，9.81r-試加重量h所在的半徑,米；n-轉子的工作轉速，轉/分；G-轉子重量，公斤。轉動機械找平衡轉動機械找平衡第三部分轉子找動平衡回轉體的靜平衡是在轉速等于零的狀態(tài)下的靜力平衡,這只能說明在通過軸線的平面內,回轉體的質量分布是對稱于軸線的,但這并不能保證在垂直于軸線的任意平面,回轉體的質量分布對稱于圓心,也就是說各個平面內是不平衡的。當回轉體的寬度比較大時,就會在運轉時有一個附加的力偶,如圖所示的旋轉機件。轉動機械找平衡轉動機械找平衡在左端有一不平衡重量G，如果從右端與G相對的位置上,固定平衡重量G,機件便獲得靜平衡,但當機件旋轉時又全產生力偶,因而機件在轉動時由于力偶的作用,仍會引起強烈振動。找動平衡的目的,就在于消除這種力偶。轉動機械找平衡是否需要找動平衡或只需找靜平衡,一般可按下圖來決定。圖中縱座標L/D是機件長度與直徑的比值，而橫座標表示機件的轉速。直線a以下的區(qū)域只需找靜平衡;a、b線之間對較精密機器找動平衡,要求不高的機器只需找靜平衡。轉動機械找平衡轉動機械找平衡找動平衡的方法很多,并有許多專用工具和儀器儀表,需根據(jù)機械對振動值前要求加以選擇。常用的兩點法、三點法是比較簡便有效的方法。轉動機械找平衡一、兩點法找風機風輪的動平衡的方法步驟（1)轉動風機至額定轉速,測出其振動振幅A0;（2）在轉子前盤(或后盤)外緣上任意一點試加重量P,啟動風機至額定轉速,測得振動振幅A1。轉動機械找平衡(3)用同一重量P,從第一次試加重量的位置起,在轉子逆方向90°的同一半徑上試加第二次重量。至額定轉速后,測得振動振幅A2。（4)將振幅按同一比例放大,畫振動相位圖,用圖解法求出應加重量的大小和位置。轉動機械找平衡作圖如下:（l）以O為圓心,原始振幅A0為半徑畫圓O;（2）在圓O的圓周上任取一點01,以01為圓心,以Al為半徑畫圓O1；（3)從01點起,在圓O上逆時針旋轉90°取點O2,以02為圓心,A2為半徑畫O2圓,該圓與01圓交于Cl和C2;轉動機械找平衡轉動機械找平衡（4）連接OC1并延長交圓O于kl,連接OC2交圓O于K2,K1、K2即為應加重量位置。K1點應加重量:

（g）K2點應加重量:轉動機械找平衡（g）試加重量P可按下求得：（g）G-轉子重量，KgD-配重部分的直徑,mm;n-轉子轉速,r/min;A。-原始振幅，mm轉動機械找平衡轉動機械找平衡二、三點法此法與兩點法基本相同,只是用同一試加質量M按一定的試加質量半徑依次試加在互為120°的三個方向上,測得的三個振動值為A1、A2、A3。作法見圖。轉動機械找平衡ABC轉動機械找平衡以O為圓心,取適當?shù)谋壤?以A1、A2、A3為半徑畫三段弧A、B、C,在弧A、B、C上分別取a、b、c點,使三點距離彼此相等。連接ab、bc、ca得等邊三角形,并作三角形三個角的平分線交于S點,連接Os,以S為圓心，Sa(Sa=Sb=Sc)為半徑作圓,交OS于S′點。S′點即平衡重量應加的位置。轉動機械找平衡從圖中看出,它在第一次和第二次加試塊的位置之間,且更靠近第二次加試塊的位置(按比例選取)。平衡質量Ma按下式計算：轉動機械找平衡三、剛性轉子高速找動平衡 轉子高速找動平衡,一般是轉子在機體內,在工作轉速下進行的。下面介紹在機體內找動平衡的方法。轉動機械找平衡劃線法找動平街這種方法適用于小型單級～40mm,表面光滑、無銹蝕、不晃動、無橢圓的軸段,作為劃線位置,并在該段上涂一層均勻的白粉。起動轉子至額定轉速,轉速穩(wěn)定后,用鉛筆或劃針向涂白粉的軸段緩慢、平穩(wěn)地靠近,在該軸段上劃3～5道線段,線段越短越好,如圖所示。同時用振動表測取靠近轉子的軸承上的振幅A１

轉動機械找平衡停機后找出軸上各條用鉛筆劃線痕跡的中點,并將該點沿徑向移到轉子平衡面上(設該點為A),此點即為第一次劃線位置。轉動機械找平衡1t轉子的不平衡度G１(g)轉動機械找平衡（1）確定試加重量根據(jù)轉子轉速、加重半徑及振幅，從表中查出1t重轉子的不平衡度G１，G１是針對中等剛性的軸承外殼所規(guī)定的數(shù)值，對于剛性較大的軸承,其G