現場動平衡TA

1、現場動平衡第一章 動平衡介紹多種原因會引起轉子某種程度的不平衡問題，分布在轉子上的所有不平衡矢量的和可以認為是集中在“重點”上的一個矢量，動平衡就是確定不平衡轉子重點的位置和大小的一門技術，然后在其相對應的位置處移去或添加一個相同大小的配重。動平前要確認的條件：1. 振動必須是因為動不平衡引起。并且要確認動不平衡力占振動的主導。2. 轉子可以啟動和停止。3. 在轉子上可以添加可去除重量。第二章 不平衡類型參見圖3，當一個質量分布完全平衡的轉子，轉動中心線與質量中心線，會相互重合。根據轉動中心線與質量中心線相互間的位置關系統(tǒng)，可以將動不平衡分類成：l 靜不平衡：質量中心線與轉動中心線不重合，但相

2、互間平行。l 力偶不平衡：質量中心線與轉動中心線在轉子重心處相交。l 動不平衡：質量中心線與轉動中心即不相交也不相互平行。第三章 不平衡問題種類為了以最少的啟停次數，獲得最佳的平衡效果，我們不僅要認識到動不平衡問題的類型（靜不平衡、力偶不平衡、動不平衡），而且還要知道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。同時也要認識到轉子是撓性的還是剛性的。l 剛性轉子與撓性轉子² 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。² 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不平衡問題。當一個撓性轉子首先在低于它的70%第

3、一監(jiān)界轉速下，在它的兩端平面內加配重平衡好后，這兩個加好的配重將補償掉分布在整個轉子上的不平衡質量，如果把這個轉子的轉速提高到它的第一臨界轉速的70%以上，這個轉子由于位于轉子中心處的不平衡質量所產生的離心力的作用，而產生變形，如圖10所示。由于轉子的彎曲或變形，轉子的重心會偏離轉動中心線，而產生新的不平衡問題，此時在新的轉速下又有必要在轉子兩端的平衡面內重新進行動平衡工作，而以后當轉子轉速降下來后轉子又會進入到不平衡狀態(tài)。為了能在一定的轉速范圍內，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。² 撓性轉子平衡種類1. 如果轉子只是在一個工作轉速下運轉，小量的變

4、形不會產生過快的磨損或影響產品的質量，那么可以在任意二個平面內進行平衡，使軸承的振動降低到最小即可。2. 如果一個撓性轉子，只是在一個工作轉速下工作，但是將轉子的變形量降低到最小是極其重要的，這時最好采用多平面動平衡修正。3. 如果一個轉子必須在一個寬廣的轉速范圍內都能平穩(wěn)地工作，即該轉子在低轉速時是剛性的，在高轉速時是撓性的，這時最好采用多平面動平衡修正。l 臨界轉速當轉子的轉速達到自身產生彎曲共振時的轉速，稱為臨界轉速。轉子經過臨界轉速時，轉子產生的彎曲振型數，取決轉子轉速與轉子自振頻率相一致的數量。一般來說轉子的轉速低于它的自振頻率的70%時，認為它是一個剛性轉子，而高于它的自振頻率的7

5、0%時，認為它是一個撓性轉子。由于轉子的轉速升高通過它的自振頻率而產生彎曲或變形時，轉子的重心就會偏離轉子的轉子的轉動中心線，產生新的不平衡狀態(tài)。第四章 如何識別動不平衡問題 不平衡問題的主要特征l 振動頻譜典型特征：不平衡問題通常是較高的轉頻振動占主導，一般其轉頻振動成份大于或等于其通頻振動的80%以上。l 由于不平衡質量產生的離心力由下式確定：例如：假設有一個轉子存在1oz（28.35克）的不平衡質量，所在半徑為18 in（457.2mm）。轉速為6000 RPM，則 U18oz-in（12962克mm） Fc(0.000001775)( 18oz-in)( 6000 RPM)2=1150

6、 lbs (521.6 kg)由此可見僅僅1oz的不平衡量，在直徑為3 foot（914mm）的輪子上，轉速為6000rpm，將產生1150lbs的離心力。重要的是離心力與轉速的平方成正比。l 不平衡力具有一定的方向性，離心力在徑向基本是均勻的，軸及支承軸承的運動軌跡近似為一個圓，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動軌跡為橢圓，即正常情況下水平方向振動要比垂直方向振動大1.5到2倍，若超出這個范圍，可能存在其它問題，特別是可能存在共振問題。l 徑向與軸向振動比較，當是不平衡問題占主導時，徑向振動（水平和垂直）要比軸向方向的振動大得多（懸臂轉子除外）。l 懸臂

7、轉子不平衡問題的方向性，通常情況下，徑向和軸向振動都比較大，它是靜不平衡和力偶不平衡同時存在，所以通常情況下需要二平面進行平衡修正。l 有不平衡振動問題轉子，其振動相位是穩(wěn)定和可重復的。l 不平衡問題會促使共振幅值增大，如果轉子的工作轉速比較靠近其系統(tǒng)自振頻率處的共振點時，少量的不平衡振動會增大10到50倍。l 轉子不平衡問題的相位表現，在轉子輸入、輸出端軸承水平方向測量得到的相位差與在轉子輸入、輸出端軸承垂直方向測量得到的相位差基本相等（+/-30°）否則主要問題不是動平衡問題。例如，如果在一個電機的輸入、輸出端軸承水平方向測量得到的振動相位差為30°，而在其輸入、輸出端

8、軸承垂直方向測量得到的振動相位差近似為150°，則工程師企圖對這個轉子實施動平衡操作，似乎是在浪費時間。第五章 引起轉子不平衡的原因l 裝配錯誤，安裝時一個零件的質量中心線與轉動中心線不重合。l 鑄造氣孔l 裝配誤差l 半鍵問題l 轉子變形，由于殘余應力、受熱不均等引起轉子變形。l 轉子上有沉積物l 設計不均稱，如電動機轉子繞線一側與另一側是不均稱的。由以上原因引起轉子某種程度的不平衡問題，分布在轉子上的所有不平衡矢量的和可以認為是集中在“重點”上的一個矢量，動平衡就是確定不平衡轉子重點的位置和大小的一門技術，然后在其相對應的位置處移去或添加一個相同大小的配重。第六章 動平衡操作的重

9、要性由于動不平衡產生的力，若不予以修正，在轉動設備中具有很強的破壞性，不僅對支承軸承產生損壞，也會引起機器基礎開裂，焊縫開裂，同時由于不平衡引起的過大的振幅造成產品質量下降。由于不平衡產生的離心力取決于轉子的轉速和重點的重量。 第七章 不平衡量單位的表述不平衡重量的單位可表述為： lbs, oz,克等。轉動半徑為：inches, mm 等。不平衡量一般可表述為：oz-inches , 克-inches , 克-mm。例如，1oz（28.35克）的不平衡量，半徑為10”（254mm），不平衡量為10oz-inches（7200克-mm）第八章 不平衡矢量不平衡矢量是用以表示不平衡量的大小及其位置

10、角度，以及在解決不平問題時用來測量試加重后所產生的效果。第九章 現場動平衡技術一般來說，對大多數轉動設備，最好是在現場進行動平衡操作，這是因為現場進行動平衡操作是在實際的操作條下、實際的工作轉速下進行，并且轉子是在自身支承軸承和基礎之上。l 試加重量的確定試加重量的確定是非常重要的，其大小和位置的選擇必須小心，如果試加重量太大，并恰巧安裝到接近轉子的重點位置處，不僅會產生大的振動問題，還會對機器造成損壞。相反若試加重量選得太小，由它所產生的振幅和相位變化太小，當計算時會產生錯誤。原則上是，所選擇的試加重量應該能使振幅和相位都產生30%的變化。試加重量推薦計算公式：如果，已知試加重量的安裝半徑，

11、則試加重量的大小可為：例：轉子如圖19由此2.90oz（82.2克）試加重量產生的離心力：l 頻閃標記是如何隨試加重量在轉子上的移動而移動的如果你想順時針移動頻閃標記，那么你就必須反時針移動試加重量，反之相反。頻閃標記的移動方向總是與轉子上的重點（高點）移動方向相反；頻閃標記在轉子上移動的角度總是與轉子上的重點（高點）移動的角度相等。l 利用頻閃燈和慮波器進行現場單平面動平衡在開始平衡之前，我們必須先調整動平衡儀的濾波范圍鎖定在1×RPM處，當振動頻率達到1×RPM時，頻閃燈將開始閃光。在閃光燈的照射下轉子和轉子上的頻閃標記好象“靜止”不動一樣。 上圖中指示出原始不平衡振動

12、為5.0 mils（127um）在120°處。l 單平面矢量平衡法在圖22中，繪出了原始不平衡矢量O（幅值127um，相位120°）。在轉子上加上試加重量以后，由原始不平衡量和試加重量一起產生的振動矢量O+T如圖23A所示為，8mils（203um）在30°處。做矢量計算如圖23B，（O+T）（O）T，這個矢量T代表了試加重量單獨作用的結果。經測量矢量T為9.4mils（239um）。修正重量可由下試計算：在我們的例子中，如圖21所示，加到轉子上的試加重量為10克（grams），側修正重量為：我們的目的是，調整矢量T，使其長度與O相等，但指向與O相反。這樣，修正重

13、量就會抵消掉原始不平衡量的作用，使轉子恢復平衡狀態(tài)。為了使矢量T的指向與矢量O相反，必須移動試加重量的一個角度，這個角度就是矢量T與矢量O之間的夾角，從矢量圖23B，測量矢量O與T與矢量間的角度為58°，所以試加重量移動的角度就是58°。移動方向的確定，我們已經知道，頻閃標記的移動方向是與轉子上高點的移動方向相反。所以，移動規(guī)則是：試加重量的移動方向永遠是與你觀察到的從矢量O移動到矢量OT時頻閃標記旋轉的方向相反。如果頻閃標記從矢量O移動到O+T是逆時針方向，那么試加重量就必須順時針方向移動。否側如果頻閃標記從矢量O移動到O+T，觀察到的是順時針方向，那么試加重量就必須逆時

14、針方向移動。這個規(guī)則的應用不必考慮轉子的轉動方向。一次啟動平衡法一旦轉子經過動平衡以后，在未來的時間里，若對該轉子或類似的其它轉子需要再次進行動平衡時，只需要一次啟動就可以確定修正重量的大小及加重的位置。我們已經知道，振動的幅值正比于不平衡量，從而由給定不平衡量會引起多大的振動，以及頻閃相位參考標記的移動是和轉子的重點的移動方向相反。只要你第一次使用矢量法成功地對轉子完成了動平衡操作，將最終的動平衡修正重量被原始的振動幅值來除，即可得到轉子的動平衡常數或稱轉子靈敏度。例如，如果原始的振動幅值為12mils（305um），經過動平衡后加到轉子上的動平衡修正重量為18克，那么這個轉子的動平衡常數或

15、轉子靈敏度為：如果此轉子在將來需要再次進行動平衡，所需的修正重量的確定方法是：新的原始振動幅值×1.5grams/mil。轉子重點的位置是相對于振動傳感器所在位置定義的，即定義為系統(tǒng)的FLASH ANGLE。轉子的FLASH ANGLE是一個角度，順轉子轉動方向測量，它是在頻閃燈閃光的瞬間從振動傳感器到轉子上重點之間的角度，如圖25所示。這里與頻閃參考標記沒有任何關系，它可以放置在轉子上的任何位置，其作用只是當頻閃燈閃光時，讓我們看到轉子所處的位置。轉子的flash angle 角度的確定：1. 記錄轉子原始不平衡振動的振幅及相位，利用矢量法完成轉子的動平衡操作。2. 當成功完成動平

16、衡操作后，停機，盤動轉子直到頻閃參考標記處在測量原始振動時在頻閃燈下所看到的位置處為止。3. 轉子處在這個位置不動，記錄下你在轉子上所加修正重量的位置，這個位置就是轉子原始存在的輕點位置，轉過180°就是該轉子原始重點位置。4. 順著轉子的旋轉方向，記錄下從振動傳感器所在點到重點位置處的角度，這個測量的角度就是flash angle 角。當知道了轉子的平衡常數和flash angle 角以后，將來再次對該轉子進行動平衡時就容易了。從平衡一個轉子后得到的平衡常數和flash angle 角，也可以用于其它轉子的平衡工作，前提是，轉子的轉速，振動傳感器的安裝位置，轉子的質量，剛度等必須相

17、同。一次啟動的動平衡操作步驟如下：1. 啟動機器，記錄不平衡振動數據，即振幅和相位；2. 停止機器，盤動轉子直到轉子上的參考標記處在與頻閃燈閃光時所看到的同一位置處；3. 在轉子處于這樣一個位置下，從振動傳感器處，沿轉子的轉動方向，在轉子上劃出flash angle 角，找到轉子的重點；4. 接下來，用轉子的平衡常數乘以不平衡振動的幅值，求出修正重量的大小，這就是可以從轉子的重點去除或從其相反方向的輕點施加的重量。數采器單平面動平衡1. 安裝振動傳感器，一般是將振動傳感器安裝在振動幅值最大的方向上，如水平方向，并且是離轉子重心較近的軸承座上。2. 儀器的設置，如選擇傳感器類型、靈敏度、記角轉向

18、及動平衡時使用的振動測量單位，注意，測量單位選擇好后，在動平衡操作過程中不能再改動。3. 估算試加重量，已知轉子的重量、轉速、試加重量的安裝半徑，即可估算出試加重量的大小。4. 采集轉子的原始振動數據，啟動轉子到工作轉速，數采器將記錄轉子的轉速、振幅和相位，要重復讀取二到三次，確保記錄的讀數是穩(wěn)定的，然后保存。5. 停下轉子，在轉子上施加試加重量，然后將試加重量的大小及在轉子上相對于參考標記的角度輸入到數采器，試加重量可以加在轉子上的任何位置，但為了簡單起見，我們一般把它加在0°處。6. 啟動轉子，測量試加重以后新的振動數據，在保存新的振動數據之前，觀察振幅或相位讀數是否有了至少30

19、%的變化，如果此變化不夠顯著，那么停下轉子增加試加重的重量。 7. 停下轉子，從轉子上取下試加重量（取下前做好標記），然后進入數采器動平衡操作的下一步，你將會在窗口中看到初始修正重量的大小及以角度給出的施加位置，要注意記角的方向是順轉向還是逆轉向。8. 修正重量的分解，如果在轉子上施加修正重量處存在障礙物或是一個空缺的空間，這時就需要對修正重量進行分解，將其等效地分成兩個可以方便地加到轉子上的兩個部分。9. 啟動轉子，測量加上初始修正重量后新的振動值，與動平衡標標準進行比較，如果滿足標準要求，停下轉子，將修正重量永久地固定在轉子上，如果不能滿足，就進入下一步，找到應該添加新重量的動平衡調整操作

20、。10. 當測量完加上初始修正重量后的新振動值后，你就可以得到調整重量的數據，停下轉子按數采器指示將調整重量加到轉子上，注意，在進行動平衡調整操作時不要拿下已加到轉子上的初始修正的重量。啟動轉子，測量新的振動值并與標準比較，如果滿足要求，動平衡工作結束，否則，可重復進行動平衡調整操作，注意，始終都不要從轉子上取下前步所加上去的調整重量。11. 將所有修正重量進行組合，如果在平衡過程中為了達到平衡標準的要求，有一個以上的修正重量加到了轉子上，可以將它們合成為一個修正重量。12. 將最終的修正重量可靠地固定到轉子上。13. 對整臺機進行全面的振動測試。不僅動平衡問題已經得到解決，也沒有引起其它問題

21、。三點現場動平衡操作法1、 以工作轉速啟動轉子，測量和記錄原始振動幅值為O。例如，O6 mils（152um）2、 以O為半徑，畫圓，如圖1所示。 3、 停下轉子，在轉子上取三個點“A”、“B”和“C”，相隔近似120°。不一定是很準確的120°，然而三點相隔的角度必須是已知的，在我們的例子中如圖2所示，“A”點是起點標注為0°。其它點標注如圖2所示。 4、 選擇一塊合適的試重，安裝到轉子點“A”處，此處可參考計算試加重的公式。例如， 試加重（TW） 10 ounces （283.5克）5、 啟動轉子達到正常工作轉速，測量并記錄此時的振動幅值記為 O+T1。在我們的例子中 O+T14 mils（102um）。6、 如圖3所示，以A點為圓心，以O+T1為半徑做圓。在我們的例子中以點“A”為圓心，以O+T14 mils為半徑做圓。7、 停下轉子，將在A點處所加的試重移到B點處。8、 啟動轉子達到正常工作轉速，測量和記錄新的振動幅值記為O+T2。在我們的例子中 O+T28 mils（203um）。9、 以B點為圓心，以O+T2為半徑做圓。在