轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題

轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日不平衡問(wèn)題不平衡：轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心線與轉(zhuǎn)軸中心線不重合時(shí)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(dòng)不平衡圖1.4懸臂轉(zhuǎn)子不平衡第二頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日不平衡問(wèn)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(zhuǎn)子不衡撓性轉(zhuǎn)子不衡動(dòng)不平衡靜不平衡懸臂轉(zhuǎn)子不平衡簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)子不平衡第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日不平衡產(chǎn)生的原因第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日不平衡轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)的特征不平衡轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)如下特征：不平衡振動(dòng)總是顯示出不平衡部件轉(zhuǎn)速頻率的一倍頻率的振動(dòng)（但是1x轉(zhuǎn)速頻率的并不總是不平衡)。通常，這個(gè)1X轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)尖峰在頻譜中占優(yōu)勢(shì)。當(dāng)故障僅限于不平衡時(shí)，1X轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)尖峰的幅值通常大于或等于振動(dòng)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(dòng)總量幅值的5％到80％)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)幅值將隨轉(zhuǎn)速的平方成比例變化。即：轉(zhuǎn)速升高3倍，將導(dǎo)致不平衡振動(dòng)增大9倍。第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)量不平衡產(chǎn)生一個(gè)均勻的旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)，然而由于軸承的垂直方向剛性比水平方向剛性強(qiáng)，所以通常振動(dòng)響應(yīng)是一定程度的橢圓軌跡。因此，水平方向振動(dòng)通常略大于垂直方向振動(dòng)，一般范圍在2至3倍左右。當(dāng)水平方向與垂直方向振動(dòng)之比大于6比1時(shí)，通常說(shuō)明是其他故障，尤其是共振。5.當(dāng)不平衡超過(guò)其他故障成為主要振動(dòng)原因時(shí)，則軸承上水平方向與垂直方向振動(dòng)相位差約為90度（+/-30度），因此，如果存在1X轉(zhuǎn)速頻率較大的振動(dòng)，但是，水平方向與垂直方向振動(dòng)相位差為0度或接近180度，通常這說(shuō)明是其他故障源，例如偏心。不平衡轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)的特征第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日不平衡轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)的特征

6．如果存在明顯的不平衡，則內(nèi)側(cè)軸承與外側(cè)軸承的水平方向振動(dòng)的相位差應(yīng)該接近垂真方向振動(dòng)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(cè)軸承與外側(cè)軸承水平方向振動(dòng)相位差與垂直方向振動(dòng)相位差。7．當(dāng)不平衡占優(yōu)勢(shì)時(shí)，徑向方向(水平方向和垂直方向)振動(dòng)通常比軸向方向振動(dòng)大許多(除了懸臂轉(zhuǎn)子之外，這將在后面章節(jié)中討論)。8．不平衡轉(zhuǎn)子通常在徑向方向呈現(xiàn)穩(wěn)定的、可重復(fù)的振動(dòng)相位。9．共振有時(shí)可能受不平衡的影響較大。10.不平衡對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)的影響可能很大。事實(shí)上，在有些剛度較低的軸承座上，不平衡的轉(zhuǎn)子，盡管很小的殘余不平衡量，也還會(huì)出現(xiàn)不平衡振動(dòng)，但是，動(dòng)平衡還是可明顯減小松動(dòng)引起的振動(dòng)。但是，往往無(wú)法平衡有松動(dòng)的轉(zhuǎn)子。第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日力不平衡（靜不平衡）力不平衡也稱為“靜不平衡”：力不平衡就是質(zhì)量中心線離開(kāi)且平行于軸中心線的一種轉(zhuǎn)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(gè)重點(diǎn)，它位于靠近轉(zhuǎn)子重心(CG)的位置。存在兩個(gè)重點(diǎn)，分別作用在內(nèi)側(cè)和外側(cè)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力不平衡第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日力不平衡特征力不平衡特征概括如下：1．以1X轉(zhuǎn)速頻率旋轉(zhuǎn)的相同的不平衡力通常都差不多同時(shí)出現(xiàn)在內(nèi)側(cè)和外側(cè)轉(zhuǎn)子軸承座上(然而，根據(jù)每個(gè)方向的支承剛性，水平和垂直方向的響應(yīng)可能略不同。2．在純的力不平衡情況下，外側(cè)水平方向振動(dòng)相位等于同一軸上內(nèi)側(cè)水平方向振動(dòng)相位。3．同樣，同一軸上外側(cè)軸承的垂直方向振動(dòng)相位也近似等于內(nèi)側(cè)軸承的垂直方向振動(dòng)相位。4．力不平衡只需在通過(guò)轉(zhuǎn)子重心(CG)的單一平面內(nèi)加一個(gè)反作用的重量便可修正之。5．內(nèi)側(cè)和外側(cè)軸承水平方向振動(dòng)相位差應(yīng)該大致等于內(nèi)側(cè)和外側(cè)軸承垂直方向振動(dòng)相位差。

第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日力偶不平衡質(zhì)量中心線軸線與軸幾何中心線軸線相交于轉(zhuǎn)子的重心處的一種不平衡狀態(tài)。在轉(zhuǎn)子的每一端彼此相差180度處，有兩個(gè)質(zhì)量相等的重點(diǎn)產(chǎn)生一力偶。第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日力偶不平衡呈現(xiàn)的特征1．在單純的力偶不平衡中，轉(zhuǎn)子是靜平衡的。但是力偶不平衡的轉(zhuǎn)子還是會(huì)產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的明顯的振動(dòng)。2．力偶不平衡在外側(cè)軸承座和內(nèi)側(cè)軸承座上產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的大的振動(dòng)（可能一個(gè)軸承座上振動(dòng)略大于另一外軸承座上的振動(dòng)）。3．明顯的力偶不平衡有時(shí)可能產(chǎn)生大的軸向振動(dòng)。4．內(nèi)側(cè)和外側(cè)軸承座上水平方向振動(dòng)相位差將近似為180度，因?yàn)閮啥说膿u動(dòng)運(yùn)動(dòng)彼此方向相反。5．同樣地，外側(cè)和內(nèi)側(cè)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(duì)中)，則同一軸承的水平和垂直方向的相位差應(yīng)該彼此相差90度。第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡定義為：質(zhì)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(dòng)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(gè)平面上才能修正平衡。第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)不平衡呈現(xiàn)的特征

1．動(dòng)不平衡產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率較大的振動(dòng)，但是，在外側(cè)軸承座上的振動(dòng)幅值與在內(nèi)側(cè)軸承座上的振動(dòng)幅值略不相同。假定沒(méi)有其他明顯的故障的話，它們?nèi)匀辉谙嗤姆盗考?jí)或者小于3比1的比例。2．與力不平衡和力偶不平衡一樣，當(dāng)動(dòng)不平衡為主時(shí)，振動(dòng)相位還是穩(wěn)定的和可重復(fù)的。3．雖然外側(cè)軸承與內(nèi)側(cè)軸承之間的水平方向振動(dòng)相位差可能是0度至180度的任一角度，這個(gè)相位差還是近似等于垂直方向振動(dòng)相位差。動(dòng)不平衡至少需要兩個(gè)平衡面才能修正之。4.不管力不平衡或力偶不平衡誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)軸承1和2處水平方向振動(dòng)相位差應(yīng)該近似等于這兩個(gè)軸承處垂直方向振動(dòng)相位差（如果水平方向振動(dòng)相位差約150度，表示大的力偶不平衡，則垂直方向振動(dòng)相位差也約為150度）。第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)不平衡的典型相位測(cè)量

表A力不平衡典型相位測(cè)量表C動(dòng)不平衡典型相位測(cè)量表B力偶不平衡典型相位測(cè)量

測(cè)點(diǎn)分布第十四頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日懸臂轉(zhuǎn)子不平衡被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子位于軸承1和2的外側(cè)(如果轉(zhuǎn)子位于兩個(gè)軸承之間，稱這種轉(zhuǎn)子為簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)子)。

第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日懸臂轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)的不平衡特征

懸臂轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)如下特征：1．懸臂轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的軸向力，引起軸向振動(dòng)，這種軸向振動(dòng)等于或者大于徑向振動(dòng)幅值。2．懸臂轉(zhuǎn)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(duì)于單純懸臂轉(zhuǎn)子不平衡，在軸承1處的軸向方向振動(dòng)相位將近似等于軸承2處的軸向方向振動(dòng)相位(士30度)。這里的振動(dòng)相位差還是取決于與其他的諸如不對(duì)中。共振等故障相比較不平衡故障占優(yōu)勢(shì)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(zhuǎn)子的不平衡。因此力偶分量需要在兩個(gè)平面內(nèi)彼此相差約180度處加修正重量來(lái)修正之。第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日診斷轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡需要注意的問(wèn)題動(dòng)不平衡是線性問(wèn)題，在時(shí)間波形中，有相同大小的振動(dòng)幅值，近似為正弦曲線。對(duì)于滑動(dòng)軸承中，在頻譜圖上前四個(gè)或五個(gè)轉(zhuǎn)頻振動(dòng)的諧頻其幅值一般較低。下面的幾種情況一般不會(huì)是單純的動(dòng)不平衡問(wèn)題：在基頻振動(dòng)成分處存在噪聲裙。存在半軸轉(zhuǎn)頻振動(dòng)成分。在滾動(dòng)軸承中存在轉(zhuǎn)頻的諧頻，或在滑動(dòng)軸承中存在較高幅值的轉(zhuǎn)頻諧頻振動(dòng)。存在較寬頻帶的噪聲。存在拍振或振幅調(diào)制。第十七頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的精度

轉(zhuǎn)子許用不平衡量U，實(shí)際上是允許的殘余不平衡質(zhì)量矩：U＝M﹒e單位是[g﹒mm] 式中：e是質(zhì)量偏心距或稱單位轉(zhuǎn)子質(zhì)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(zhuǎn)子自身質(zhì)量大小對(duì)動(dòng)平衡的影響；M是轉(zhuǎn)子自身質(zhì)量，單位為g；動(dòng)平衡精度G＝eω/1000,單位是[mm/s]， 實(shí)際上是質(zhì)量偏心的線速度，其考慮了轉(zhuǎn)子運(yùn)行轉(zhuǎn)速高低對(duì)動(dòng)平衡的影響。IS01940標(biāo)準(zhǔn)——?jiǎng)傂赞D(zhuǎn)子組的動(dòng)平衡質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

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

第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日平衡面的選擇：轉(zhuǎn)子的寬徑比及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了采用單平面、雙平面還是多平面進(jìn)行動(dòng)平衡操作。第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日剛性轉(zhuǎn)子與撓性轉(zhuǎn)子對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子：任何類型的不平衡問(wèn)題都可以通過(guò)任選的二個(gè)平面得以平衡。對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子：當(dāng)在一個(gè)轉(zhuǎn)速下平衡好后，在另一個(gè)轉(zhuǎn)速下又會(huì)出現(xiàn)不平衡問(wèn)題。

為了能在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，確保轉(zhuǎn)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。第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日幅值相位法單面動(dòng)平衡原理第二十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡分類制造廠或修理廠轉(zhuǎn)子平衡機(jī)上進(jìn)行動(dòng)平衡現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡（在線動(dòng)平衡）剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（軸糸動(dòng)平衡）第二十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的一般操作