精密點檢與預測維修轉子不平衡問題

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Fax：010—62818787不平衡問題不平衡：轉子質量中心線與轉軸中心線不重合時便產(chǎn)生不平衡。圖1.1力不平衡圖1.2力偶不平衡圖1.3動不平衡圖1.4懸臂轉子不平衡不平衡問題不平衡類型：原始不平衡漸變不平衡突發(fā)不平衡剛性轉子不衡撓性轉子不衡動不平衡靜不平衡懸臂轉子不平衡簡支轉子不平衡不平衡產(chǎn)生的原因BPdM不平衡轉子呈現(xiàn)的特征不平衡轉子呈現(xiàn)如下特征：不平衡振動總是顯示出不平衡部件轉速頻率的一倍頻率的振動（但是1x轉速頻率的并不總是不平衡)。通常，這個1X轉速頻率的振動尖峰在頻譜中占優(yōu)勢。當故障僅限于不平衡時，1X轉速頻率的振動尖峰的幅值通常大于或等于振動總量幅值的80％(如果除了不平衡之外還有其他故障，則可能僅為振動總量幅值的5％到80％)。當轉子轉速低于轉子第一階臨界轉速運轉時，振動幅值將隨轉速的平方成比例變化。即：轉速升高3倍，將導致不平衡振動增大9倍。質量不平衡產(chǎn)生一個均勻的旋轉力，此力的方向連續(xù)變化，但是始終作用在徑向方向上。因此，軸和支承軸承趨向于以某圓周軌道運動，然而由于軸承的垂直方向剛性比水平方向剛性強，所以通常振動響應是一定程度的橢圓軌跡。因此，水平方向振動通常略大于垂直方向振動，一般范圍在2至3倍左右。當水平方向與垂直方向振動之比大于6比1時，通常說明是其他故障，尤其是共振。5.當不平衡超過其他故障成為主要振動原因時，則軸承上水平方向與垂直方向振動相位差約為90度（+/-30度），因此，如果存在1X轉速頻率較大的振動，但是，水平方向與垂直方向振動相位差為0度或接近180度，通常這說明是其他故障源，例如偏心。不平衡轉子呈現(xiàn)的特征不平衡轉子呈現(xiàn)的特征

6．如果存在明顯的不平衡，則內(nèi)側軸承與外側軸承的水平方向振動的相位差應該接近垂真方向振動的相位差。即，不是比較同一軸承座上水平方向與垂直方向的相位差，而是比較內(nèi)側軸承與外側軸承水平方向振動相位差與垂直方向振動相位差。7．當不平衡占優(yōu)勢時，徑向方向(水平方向和垂直方向)振動通常比軸向方向振動大許多(除了懸臂轉子之外，這將在后面章節(jié)中討論)。8．不平衡轉子通常在徑向方向呈現(xiàn)穩(wěn)定的、可重復的振動相位。9．共振有時可能受不平衡的影響較大。10.不平衡對轉子產(chǎn)生過大振動的影響可能很大。事實上，在有些剛度較低的軸承座上，不平衡的轉子，盡管很小的殘余不平衡量，也還會出現(xiàn)不平衡振動，但是，動平衡還是可明顯減小松動引起的振動。但是，往往無法平衡有松動的轉子。力不平衡（靜不平衡）力不平衡也稱為“靜不平衡”：力不平衡就是質量中心線離開且平行于軸中心線的一種轉子不平衡狀態(tài)?？刹捎渺o平衡法修正之。力不平衡有兩種情況：只存在一個重點，它位于靠近轉子重心(CG)的位置。存在兩個重點，分別作用在內(nèi)側和外側徑向平面上，且在同一縱向平面的同一方向上。圖1.5力不平衡圖1.6力不平衡力不平衡特征力不平衡特征概括如下：1．以1X轉速頻率旋轉的相同的不平衡力通常都差不多同時出現(xiàn)在內(nèi)側和外側轉子軸承座上(然而，根據(jù)每個方向的支承剛性，水平和垂直方向的響應可能略不同。2．在純的力不平衡情況下，外側水平方向振動相位等于同一軸上內(nèi)側水平方向振動相位。3．同樣，同一軸上外側軸承的垂直方向振動相位也近似等于內(nèi)側軸承的垂直方向振動相位。4．力不平衡只需在通過轉子重心(CG)的單一平面內(nèi)加一個反作用的重量便可修正之。5．內(nèi)側和外側軸承水平方向振動相位差應該大致等于內(nèi)側和外側軸承垂直方向振動相位差。

力偶不平衡質量中心線軸線與軸幾何中心線軸線相交于轉子的重心處的一種不平衡狀態(tài)。在轉子的每一端彼此相差180度處，有兩個質量相等的重點產(chǎn)生一力偶。力偶不平衡呈現(xiàn)的特征1．在單純的力偶不平衡中，轉子是靜平衡的。但是力偶不平衡的轉子還是會產(chǎn)生1X轉速頻率的明顯的振動。2．力偶不平衡在外側軸承座和內(nèi)側軸承座上產(chǎn)生1X轉速頻率的大的振動（可能一個軸承座上振動略大于另一外軸承座上的振動）。3．明顯的力偶不平衡有時可能產(chǎn)生大的軸向振動。4．內(nèi)側和外側軸承座上水平方向振動相位差將近似為180度，因為兩端的搖動運動彼此方向相反。5．同樣地，外側和內(nèi)側軸承座垂直方向相位差約為180度。6．如果故障是力偶不平衡（不是不對中)，則同一軸承的水平和垂直方向的相位差應該彼此相差90度。動不平衡動不平衡定義為：質量中心線與軸幾何中心線軸線既不平行也不相交的不平衡狀態(tài)。動不平衡基本上是力不平衡和力偶不平衡兩者的組合。它至少需要在垂直于軸中心線的兩個平面上才能修正平衡。動不平衡呈現(xiàn)的特征

1．動不平衡產(chǎn)生1X轉速頻率較大的振動，但是，在外側軸承座上的振動幅值與在內(nèi)側軸承座上的振動幅值略不相同。假定沒有其他明顯的故障的話，它們?nèi)匀辉谙嗤姆盗考壔蛘咝∮?比1的比例。2．與力不平衡和力偶不平衡一樣，當動不平衡為主時，振動相位還是穩(wěn)定的和可重復的。3．雖然外側軸承與內(nèi)側軸承之間的水平方向振動相位差可能是0度至180度的任一角度，這個相位差還是近似等于垂直方向振動相位差。動不平衡至少需要兩個平衡面才能修正之。4.不管力不平衡或力偶不平衡誰占優(yōu)勢軸承1和2處水平方向振動相位差應該近似等于這兩個軸承處垂直方向振動相位差（如果水平方向振動相位差約150度，表示大的力偶不平衡，則垂直方向振動相位差也約為150度）。動不平衡的典型相位測量

表A力不平衡典型相位測量表C動不平衡典型相位測量表B力偶不平衡典型相位測量

測點分布懸臂轉子不平衡被驅動轉子位于軸承1和2的外側(如果轉子位于兩個軸承之間，稱這種轉子為簡支轉子)。

懸臂轉子呈現(xiàn)的不平衡特征

懸臂轉子呈現(xiàn)如下特征：1．懸臂轉子可產(chǎn)生1X轉速頻率的軸向力，引起軸向振動，這種軸向振動等于或者大于徑向振動幅值。2．懸臂轉子往往除了產(chǎn)生力不平衡之外，還產(chǎn)生大的力偶不平衡，這兩種不平衡必須都要修正之。3．對于單純懸臂轉子不平衡，在軸承1處的軸向方向振動相位將近似等于軸承2處的軸向方向振動相位(士30度)。這里的振動相位差還是取決于與其他的諸如不對中。共振等故障相比較不平衡故障占優(yōu)勢的程度。4．通常，首先處理力不平衡分量，然后再處理剩下的相位差接近180度的力偶不平衡分量，最終修正懸臂轉子的不平衡。因此力偶分量需要在兩個平面內(nèi)彼此相差約180度處加修正重量來修正之。診斷轉子動不平衡需要注意的問題動不平衡是線性問題，在時間波形中，有相同大小的振動幅值，近似為正弦曲線。對于滑動軸承中，在頻譜圖上前四個或五個轉頻振動的諧頻其幅值一般較低。下面的幾種情況一般不會是單純的動不平衡問題：在基頻振動成分處存在噪聲裙。存在半軸轉頻振動成分。在滾動軸承中存在轉頻的諧頻，或在滑動軸承中存在較高幅值的轉頻諧頻振動。存在較寬頻帶的噪聲。存在拍振或振幅調(diào)制。轉子動平衡的精度

轉子許用不平衡量U，實際上是允許的殘余不平衡質量矩：U＝M﹒e單位是[g﹒mm] 式中：e是質量偏心距或稱單位轉子質量許用不平衡量： e＝U/M，單位是[g.mm/kg]，而不是[um]其考慮了轉子自身質量大小對動平衡的影響；M是轉子自身質量，單位為g；動平衡精度G＝eω/1000,單位是[mm/s]， 實際上是質量偏心的線速度，其考慮了轉子運行轉速高低對動平衡的影響。IS01940標準——剛性轉子組的動平衡質量標準

精度愈高的設備，G值愈小(平衡要求越高)，在同一平衡等級下，設備轉速愈高，容許殘留偏心距越小。剛性轉子動平衡的精度等級由高到低依次為G0.4級、G1級、G2.5級、G6.3級、G16級、G40級、…；

平衡面的選擇：轉子的寬徑比及轉速決定了采用單平面、雙平面還是多平面進行動平衡操作。剛性轉子與撓性轉子對于剛性轉子：任何類型的不平衡問題都可以通過任選的二個平面得以平衡。對于撓性轉子：當在一個轉速下平衡好后，在另一個轉速下又會出現(xiàn)不平衡問題。

為了能在一定的轉速范圍內(nèi)，確保轉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。幅值相位法單面動平衡原理轉子動平衡分類制造廠或修理廠轉子平衡機上進行動平衡現(xiàn)場動平衡（在線動平衡）剛性轉子動平衡撓性轉子動平衡（軸糸動平衡）現(xiàn)場動平衡的一般操作

1.測量在原始狀況下（未加任何試重）因不平衡所產(chǎn)生之振動值及相位。2.加一試重在轉動件上。量測加試重后所形成新的不平衡所產(chǎn)生之振動值及相位。3.平衡儀自動計算加試重前后振動值與相位變化與相對關系，并計算出平衡重量。4.加上平衡儀所計算之平衡重量在轉動件上。5.量測經(jīng)平衡改善后之振動值及相位。6.使用分析儀再分析計算微小的平衡重量，以使機臺達到更佳之平衡狀態(tài)。執(zhí)行現(xiàn)場動平衡工作要點1.執(zhí)行在線動平衡過程中，轉速必須保持一定。2.執(zhí)行在線動平衡過程中，振動傳感器及相位計必須固定于同一位置，不可移動。3.相位計盡量安裝于不會晃動之平面。4.振動傳感器盡量靠近軸承，放置于水平或垂直方向位置。5.當設備初始平衡狀況非常不佳時，建議先以靜平衡法稍微改善平衡狀況后，再實施動平衡校正。動平衡問題小結1、質量不平衡的原因是轉子的質量中心與幾何中心不重合。2、不平衡產(chǎn)生軸轉速頻率下的旋轉力。3、不平衡力的大小取決于轉子質量中心偏離幾何中心的距離，轉子重量，和轉速的平方。4、動平衡過程就是在質量不平衡量的相反位置配重一塊質量塊，其產(chǎn)生的力與不平衡力相等。5、重點是轉子上質量不平衡的角度位置。6、高點是振動（位移）峰值的角度位置。7、在平衡過程中測量的是高點，而平衡質量塊必須放在重點的相反方向。雖然位移、速度和加速度能都夠測量，但是位移是優(yōu)先考慮的。8、高點滯后重點，是由于電子（儀器）和機械滯后引起的。9、動平衡之前，必須確定不對中、軸承間隙過大、松動、和扭曲等不是轉速頻率下振動大的原因。10、動平衡之前必須確保轉子清潔和結構穩(wěn)定。11、試重或標定質量塊用來獲取機械滯后。12、選擇試重的法則是其產(chǎn)生的力不能超過轉子重量的10%。13、矢量法用來確認校正質量塊的大小和位置。14