轉(zhuǎn)動機械找平衡

1、轉(zhuǎn)動機械找平衡 第一部分 簡介 第二部分 轉(zhuǎn)動機械找靜平衡第三部分 轉(zhuǎn)子找動平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡第一部分 簡介一、機械平衡的意義:n從理論上講,轉(zhuǎn)子沿軸的長度每一段的重心應(yīng)與軸的幾何中心線重合。實際上, 轉(zhuǎn)子的材料內(nèi)部組織不均,加工過程產(chǎn)生的誤差, 轉(zhuǎn)子運行中的磨損和腐蝕不均及使用修過的轉(zhuǎn)子等,均使轉(zhuǎn)子及量不平衡。 轉(zhuǎn)動機械找平衡 當機械運轉(zhuǎn)時,所有的運動件上都有慣性力。如圖所示圓盤形回轉(zhuǎn)體上有不平衡重量Q1,距回轉(zhuǎn)軸中心為rl。當回轉(zhuǎn)體以等角速度回轉(zhuǎn)肘,重量QI所產(chǎn)生的離心力為：n轉(zhuǎn)動機械找平衡n式中，g-重力加速度，9.8m/s2。n設(shè)Q1=10Kg,rl=1mm,回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n=1000r

2、/min,則：121rgQPNP55.109001. 060100028 . 91 .982轉(zhuǎn)動機械找平衡n三、由此可知,當轉(zhuǎn)速很高時,即使r1 值很小，而由Ql所產(chǎn)生的離心力仍是很大, 此離心力一方面可使軸產(chǎn)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(jié)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(chǔ)的傳遞引起相鄰的其它機器或建筑物的振動。轉(zhuǎn)動機械找平衡n當不平衡力引起振動的頻率與機器或基礎(chǔ)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(chǔ)就會遭到破壞,從而造

3、成嚴重事故。n調(diào)整零件或部件的重心與旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n二、旋轉(zhuǎn)體不平衡的種類n1、靜不平衡n靜平衡的回轉(zhuǎn)體的重心在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)的軸心線上。只要在通過軸心線的任意平面內(nèi), 質(zhì)量的分布是與軸心對稱的；則該回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)體的重心G移至軸心線外。靜止時,轉(zhuǎn)子受地心引力作用，重心G有轉(zhuǎn)向最低位置的趨勢。若無軸承摩擦,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量,可加一重量來平衡,所加重量的重心與不平衡質(zhì)量的重心位于同一平面內(nèi)(

4、與回轉(zhuǎn)中心線垂直)。 轉(zhuǎn)動機械找平衡n2、動不平衡n當轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)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(zhì)點并不在和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子找靜平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n如圖所示。Q1在轉(zhuǎn)子左側(cè),在轉(zhuǎn)動后重量Q1產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩Wl=Q1r1,Q2在轉(zhuǎn)子右側(cè),在轉(zhuǎn)動后重量Q2產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩W2= Q2r2。如果Wl和W2恰好相等且能對稱相抵,不構(gòu)成靜不平衡,但運轉(zhuǎn)后由于離心力作用產(chǎn)生一對離心力偶作用于軸承,引起振動,這就是動不平衡。 轉(zhuǎn)動機械找平衡n在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)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

5、再加兩個重量,以其產(chǎn)生的力偶來抵消引起振動的力偶，轉(zhuǎn)子才能保持動平衡。轉(zhuǎn)動機械找平衡n三、同一平面內(nèi)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的平衡n 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(zhuǎn)體,因其軸向?qū)挾容^小,分析時可將其上所有的質(zhì)量近似視為都集中在同一平面內(nèi),在此種情況下,如果發(fā)生不平衡現(xiàn)象,則是由于該回轉(zhuǎn)體的重心不在其回轉(zhuǎn)軸中心上所致。轉(zhuǎn)動機械找平衡n圖中所示的圓盤形回轉(zhuǎn)體上，設(shè)有不平衡重量Ql和Q2,它們距回轉(zhuǎn)軸中心的距離為r1和r2。當此回轉(zhuǎn)體以等角速度回轉(zhuǎn)時,則各不平衡重量所產(chǎn)生的離心力為:1211rgQP2222rgQP轉(zhuǎn)動機械找平衡n該回轉(zhuǎn)體的重心不在其回轉(zhuǎn)軸的中心上,

6、亦即各重量所產(chǎn)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(chǎn)生的離心力與P1 與P2 的合力相平衡,即它們的向量和應(yīng)等于零（r為Q距回轉(zhuǎn)軸中心的距離）。轉(zhuǎn)動機械找平衡nQr求出后便可根據(jù)回轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)體的重心移到回轉(zhuǎn)軸的中心上因而得到平衡。轉(zhuǎn)動機械找平衡n綜上所述,回轉(zhuǎn)體的重心與回轉(zhuǎn)軸的中心重合時得到的平衡稱為靜平衡。轉(zhuǎn)動機械找平衡n四、靜平衡:n在一個回轉(zhuǎn)的零件或部件上,所有不平衡的質(zhì)量可以綜合成一個,因此當零件或部件回轉(zhuǎn)

7、時,只產(chǎn)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(zhuǎn)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(fēng)機的葉輪等,只找靜平衡就可以。找靜平衡工作包括兩個內(nèi)容:轉(zhuǎn)動機械找平衡n（1）先找出回轉(zhuǎn)機件上不平衡質(zhì)點的位置;n（2）設(shè)法消除不平衡質(zhì)點的作用。轉(zhuǎn)動機械找平衡n例如,水泵水輪找平衡:n水輪是一個回轉(zhuǎn)的部件,只有水輪的重心位于軸心線上時,水輪運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)。轉(zhuǎn)動機械找平衡n水輪的不平衡原因有：

8、n（1）鑄造水輪的材料質(zhì)量不良,如局部有砂眼、氣孔等;n（2）水輪的幾何尺寸不正確;n（3）水輪裝配不好;n（4）軸彎曲；轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(nèi)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(zhuǎn)動機械找平衡n第二部分 轉(zhuǎn)子找靜平衡n靜平衡臺轉(zhuǎn)子找靜平衡是在靜平衡臺上進行的,其結(jié)構(gòu)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需根據(jù)轉(zhuǎn)子的大小、輕重而定。軌道工作面寬度應(yīng)保證軸頸和軌道工作面不被壓傷,對于轉(zhuǎn)子重量小于1t時,工作面寬度為36mm,重量為16t時,工作面寬度為630

9、mm;軌道的長度約為軸徑的68倍,其材料通常采用碳素工具鋼或鋼軌制作。軌道工作面應(yīng)仔細地研磨或用磨床加工,其表面粗糙度不大于0.4。轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n準備工作n（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0.10.3mm/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(yīng)設(shè)在無機械振動和背風(fēng)的地方,以免影響轉(zhuǎn)子找平衡的結(jié)果。轉(zhuǎn)動機械找平衡n(2)轉(zhuǎn)動機械找平衡的轉(zhuǎn)子應(yīng)清理干凈,轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)子的配合不得松動,假軸

10、的加工精度不得低于原軸的精度。轉(zhuǎn)子放在軌道上時,動作要輕,軸的中心線要與軌道垂直。轉(zhuǎn)動機械找平衡n轉(zhuǎn)動機械找平衡的工作,一般是在轉(zhuǎn)子和軸檢修完畢后進行,在找完平衡后,轉(zhuǎn)子與軸不應(yīng)再進行修理。轉(zhuǎn)動機械找平衡n(3)試加重量在找平衡時,需要在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子上有平衡槽或平衡孔、平衡柱的,則應(yīng)在這些裝置上直接固定試加平衡塊。 轉(zhuǎn)動機械找平衡n三、找靜平衡方法n1. 兩次加重法n兩次加重法只適用于顯著不平衡的轉(zhuǎn)動機械找平衡。具體作法為:n(1)找出轉(zhuǎn)子不平衡重量的方向?qū)⑥D(zhuǎn)子放在靜平衡臺的軌道上,往復(fù)滾動數(shù)次, 則重的一側(cè)必然垂直向

11、下,如數(shù)次的結(jié)果均一致,即下方就是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n(2)求第一次試加平衡重量 將AB 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)一角度。在3045之間為宜。然后稱出S的重量,再將S還回原位。轉(zhuǎn)動機械找平衡n(3)求第二次試加平衡重量 仍將AB轉(zhuǎn)到水平位置(通常將AB調(diào)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動一個角度, 這個角度必須和第一次的轉(zhuǎn)動角度一致。然后取P稱出其的重量。轉(zhuǎn)動機械找平衡n(4)計算應(yīng)加平衡重量

12、兩次轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的力矩為:第一次是GX-Sr;第二次是（S+P）r-GX。因兩次轉(zhuǎn)動角度相等,故這兩次的轉(zhuǎn)動力矩也相等。nGX-Sr=(S+P)r-GXnGX（2SP）r2轉(zhuǎn)動機械找平衡n若使轉(zhuǎn)子達到平衡,所加的平衡重量Q應(yīng)滿足Qr=GX 的要求，Qr將代入上式,得:nQr（2SP）r2n則:試加重量QSP2轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n（5）檢驗 將平衡重量Q固定并盤動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n2. 試加重量法n試加重量法適用

13、于不顯著不平衡的轉(zhuǎn)動機械找平衡。具體作法如下：n（1）將轉(zhuǎn)子分成若干等分(612 等分均可),并將各等分點標上序號。轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n（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(zhuǎn)子向下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動方向一致,加重的半徑r一致,轉(zhuǎn)動的角度一致。轉(zhuǎn)動機械找平衡n（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(zhuǎn)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(zhuǎn)子編制的序號上，而曲線的最低點只是試

14、加重量的兩條曲線的交點。 轉(zhuǎn)動機械找平衡n曲線的最高點是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n（4）得到下列平衡式：GXS最小rS最大rGX nGX（S最大S最?。﹔2轉(zhuǎn)動機械找平衡n若使轉(zhuǎn)子達到平衡，所加的平衡重量Q應(yīng)滿足QrGx的要求。將Qr帶入上式，得：nQr（S最大S最?。﹔2nQ（S最大S最小）2轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhuǎn)子與曲線相應(yīng)位置的左右作幾次平衡試驗，求得最佳的加重位置。轉(zhuǎn)動機械找平衡n四、剩余不平衡重量的測定和靜平

15、衡質(zhì)量的評定n轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機件影響不大，但對高速旋轉(zhuǎn)機件仍會引起振動。 n找剩余不平衡的方法與用試加重量法找轉(zhuǎn)子不顯著不平衡的方法完全一樣。通過測試，得出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n用來平衡剩余不平衡重量的試加重量用h表示：n Gnrgh05. 0302剩余不平衡重量越小，靜平衡質(zhì)量越高，一般規(guī)定試加重量h在工作轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的離心力不大于轉(zhuǎn)子重量的45%為合格。 nh-用來平衡剩余不

16、平衡重量的試加重量，Kg；ng-重力加速度，9.81nr-試加重量h所在的半徑,米；nn-轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；nG-轉(zhuǎn)子重量，公斤。轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n第三部分 轉(zhuǎn)子找動平衡回轉(zhuǎn)體的靜平衡是在轉(zhuǎn)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(nèi),回轉(zhuǎn)體的質(zhì)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(zhuǎn)體的質(zhì)量分布對稱于圓心,也就是說各個平面內(nèi)是不平衡的。當回轉(zhuǎn)體的寬度比較大時,就會在運轉(zhuǎn)時有一個附加的力偶,如圖所示的旋轉(zhuǎn)機件。轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhuǎn)

17、時又全產(chǎn)生力偶,因而機件在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhuǎn)動機械找平衡n一、兩點法找風(fēng)機風(fēng)輪的動平衡的方法步驟n（1)轉(zhuǎn)動風(fēng)機至額定轉(zhuǎn)速,測出其振動振幅A0;n（2）在轉(zhuǎn)子

18、前盤(或后盤)外緣上任意一點試加重量P,啟動風(fēng)機至額定轉(zhuǎn)速,測得振動振幅A1。轉(zhuǎn)動機械找平衡n(3)用同一重量P,從第一次試加重量的位置起,在轉(zhuǎn)子逆方向90的同一半徑上試加第二次重量。至額定轉(zhuǎn)速后,測得振動振幅A2。n（4)將振幅按同一比例放大, 畫振動相位圖,用圖解法求出應(yīng)加重量的大小和位置。轉(zhuǎn)動機械找平衡n作圖如下:n（l）以O(shè)為圓心,原始振幅A0為半徑畫圓O;n（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；n（3)從01點起,在圓O上逆時針旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n（4）連接OC1

19、并延長交圓O于kl,連接OC2交圓O于K2, K1、K2 即為應(yīng)加重量位置。nK1點應(yīng)加重量:n 111OCOKPK （g）nK2 點應(yīng)加重量:轉(zhuǎn)動機械找平衡222OCOKPQ （g）試加重量P可按下求得：203000250nDGAP（g）nG-轉(zhuǎn)子重量，KgnD-配重部分的直徑,mm; nn-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,r/min;nA。-原始振幅，mm轉(zhuǎn)動機械找平衡轉(zhuǎn)動機械找平衡n二、三點法n 此法與兩點法基本相同,只是用同一試加質(zhì)量M按一定的試加質(zhì)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(zhuǎn)動機械找平衡ABC轉(zhuǎn)動機械找平衡n以O(shè)為圓心,取適當?shù)谋壤?以A1、A

20、2、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(yīng)加的位置。 轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhì)量Ma按下式計算：MsaOsMa 轉(zhuǎn)動機械找平衡n三、剛性轉(zhuǎn)子高速找動平衡n轉(zhuǎn)子高速找動平衡,一般是轉(zhuǎn)子在機體內(nèi),在工作轉(zhuǎn)速下進行的。下面介紹在機體內(nèi)找動平衡的方法。轉(zhuǎn)動機械找平衡n劃線法找動平街 這種方法適用于小型單級40mm,

21、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(zhuǎn)子至額定轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)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35道線段,線段越短越好,如圖所示。同時用振動表測取靠近轉(zhuǎn)子的軸承上的振幅A 轉(zhuǎn)動機械找平衡n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(zhuǎn)子平衡面上(設(shè)該點為A),此點即為第一次劃線位置。轉(zhuǎn)動機械找平衡1t轉(zhuǎn)子的不平衡度G(g)轉(zhuǎn)動機械找平衡n（1）確定試加重量 根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、加重半徑及振幅，從表中查出1t重轉(zhuǎn)子的不平衡度G，G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值乘以下列系數(shù)：30