动平衡原理-KWZK家门口设备

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。

1、定义
：转子动平衡和静平衡的区别

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
，省时
、省力、省费用

。

    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，平衡效果差
；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机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，且转子同平衡装置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置，往往会造成无法平衡；对于大 型的高温轮机转子
，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
。由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
。