轉(zhuǎn)子動平衡教程ppt課件.ppt

1、2020/7/29，1，第三章轉(zhuǎn)子平衡、低速動平衡(剛性轉(zhuǎn)子動平衡)工藝平衡裝配平衡一步平衡基本平衡機器(車床)平衡國際標(biāo)準(zhǔn)ISO1940高速動態(tài)平衡(柔性轉(zhuǎn)子動平衡)模態(tài)平衡方法影響系數(shù)方法混合法參考標(biāo)準(zhǔn)：DIS5406柔性轉(zhuǎn)子平衡目標(biāo)：平衡和力矩方法：動態(tài)平衡機、低速平衡工序平衡裝配平衡一步平衡多步平衡基本平衡機平衡國際標(biāo)準(zhǔn)ISO1940 3，平衡基本要求1)至少兩個平衡的柜臺重量半徑位置必須盡可能大，才能達到最大效果。2020/7/29，3，2)第一階段平衡，壽命短的軍用引擎3)多階段平衡，主要在長壽命民用引擎4)使用平衡方法：中點查找輕(頻閃)影響系數(shù)方法極坐標(biāo)矢量法三元平衡法5)原理

2、：非平衡力Pj生成原地面力FP1和FP2柔性轉(zhuǎn)子：nncr1，鉸鏈產(chǎn)生彎曲變形。2.高速平衡：多平面，多旋轉(zhuǎn)平衡過程目的：1)將不平衡力和不平衡力降低到允許范圍。2)將N階固有模式失衡降低到允許范圍。3.標(biāo)準(zhǔn)：1)國際標(biāo)準(zhǔn)草案DIS5406靈活轉(zhuǎn)子平衡2)參考標(biāo)準(zhǔn)5343靈活轉(zhuǎn)子平衡4。方法：12)柔性轉(zhuǎn)子，低速平衡，然后只平衡低速支承力，高速下軸產(chǎn)生彎曲變形，彎矩隨轉(zhuǎn)速變化，支承動態(tài)反作用力也發(fā)生變化。3)柔性轉(zhuǎn)子平衡目的：在工作速度下，盡可能消除支承動態(tài)反力，使轉(zhuǎn)子沿軸向長度的彎矩最小，如圖3-1所示，剛性轉(zhuǎn)子對柔性轉(zhuǎn)子具有2020/7/29，6，F(xiàn)，F(xiàn)是轉(zhuǎn)子變形產(chǎn)生的離心力。4)影響因素

3、很多：A)根據(jù)轉(zhuǎn)速，撓度B)每個階段的模式形狀對平衡的影響5)實際引擎只能使用幾個平面進行平衡。只能在有限的速度下平衡。6)問題：如何利用幾個平面在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得轉(zhuǎn)子的良好平衡。7)假設(shè)條件：A)在一定平衡條件下，軸承振幅與轉(zhuǎn)子不平衡成正比。b)軸承振幅和不平衡力之間的相位不變。c)轉(zhuǎn)子的非線性因素(如油膜)等影響不影響上述假設(shè)。2020/7/29，7，2，轉(zhuǎn)子在不平衡力作用下的運動方程中，將轉(zhuǎn)子設(shè)置為等截面軸。各向同性支撐中的軸的面積為A，單位長度質(zhì)量為A，截面質(zhì)量中心為G。如圖所示。根據(jù)牛頓運動定律，得到y(tǒng)oz平面內(nèi)的運動方程。其中，在材料力學(xué)中，可以知道替代運動方程。2020/7/2

4、9，8，同樣，得到xoz平面內(nèi)的運動方程是引入復(fù)數(shù)。也就是說，質(zhì)心空間曲線1。設(shè)定(z)=0。9，執(zhí)行生成的特征表達式時，指定邊界條件。z=0，s(0)=0，z=l，s(l)=0，理解：c2=c3=c4=0，c1sis每個階段的主模式形狀如下所示：上三次模式造型為2。設(shè)定(z)0，即具有質(zhì)量偏心，質(zhì)量中心根據(jù)n階主模式函數(shù)(平面)分布，運動方程式可以解析為替代運動方程式。假設(shè)，(z)=常數(shù)，例如，通過將2020 Dn作為未定系數(shù)賦給運動表達式的除數(shù)的sn(z)，優(yōu)高特有解定式是獲得系數(shù)的鉸點的模式形式，得出以下結(jié)論：2020/7/29，12，1)重心根據(jù)N階模式幾何圖形分布時，僅刺激N階主振動

5、2)軸。n階主模式共振3。生成(z)0，質(zhì)心是任意空間分布曲線，設(shè)置為主模式分解的質(zhì)心分布示意圖如圖3-4所示。2020/7/29，13，表示式的替代運動方程式具有軸模式造型，設(shè)定為替代運動方程式的Sn(z)。利用固有模式形狀的正交性，系數(shù)轉(zhuǎn)子振動或2020/7/29，15，3，柔性轉(zhuǎn)子運動特性1。靈活性曲線s(z)根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度，1)0.6c1，系數(shù)增加，轉(zhuǎn)子模式s(z) 3)cn中，N階主模式造型振幅系數(shù)大大增加，其他每個步驟都要小得多。對于C1，模式形狀約為4)旋轉(zhuǎn)速度增加時，每個階段的主模式形狀依次凸出，普通轉(zhuǎn)子主要是前三級主模式幾何圖元的影響。比較撓度曲線和不平衡量之間的關(guān)系。當(dāng)擴展項

6、相同，大小差一倍，阻尼為2020/7/29，16，表達式中沒有Cr牙齒阻尼時系統(tǒng)的固有頻率。r是撓度曲線的各階分量和相應(yīng)階不平衡分量的相位差。在阻尼的影響下，即使在臨界轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子模式形狀也不是平面曲線，但在實際執(zhí)行動態(tài)平衡時，它被視為沒有阻尼的主模式形狀平面。3.轉(zhuǎn)子主模式形狀的正交不平衡分布力在x，y方向的分量，2020/7/29，17，x，y軸上轉(zhuǎn)子撓曲線的投影是每個階失衡力在yoz平面和xoz平面上k階模式形狀的和由主模式正交性，2020/7驅(qū)動2)n階不平衡分量僅刺激N階主模式3)利用主模式幾何的正交性，使轉(zhuǎn)子逐步平衡，完成柔性轉(zhuǎn)子平衡。2020/7/29，19、第三模式平衡方法(模

7、式平衡方法)、1、模式平衡方法和平衡條件可以根據(jù)主模式幾何的正交性使用階平衡方法進行靈活的轉(zhuǎn)子平衡。對于普通轉(zhuǎn)子，主要是上三次模式造型。以等截面軸為例，圖3-5顯示了從起始Z1集中到半徑R1的重量w1牙齒，集中重量均勻分布在2b范圍內(nèi)，以U(z)分布。公式中：2020/7/29，20，單位長度質(zhì)量為m(=A)，具有表示集中重量力矩折疊單位長軸段中心偏移的父項。展開為每個階段的主模式造型。Cn1n主要模式造型系數(shù)，第二個下標(biāo)表示加入的平衡重量號碼。Sn(z)每個步長的主模式造型函數(shù)(假定已知)。利用正交性，在折疊軸線段質(zhì)心偏移展開的兩側(cè)乘以sn(z)，沿軸線長度積分。方程式左側(cè)為：方程式左側(cè)為：

8、2020/7/29，21，在另一位置Z1，z2，ZK部分中，由于K平衡重量，轉(zhuǎn)子質(zhì)心的偏移在公式中：轉(zhuǎn)子N主模式質(zhì)心偏移與轉(zhuǎn)子本身N主模式質(zhì)心偏移在同一平面上，需要平衡重量來平衡轉(zhuǎn)子N主模式分量。大小相同，方向相反。也就是說，如果K個最小不平衡重量Uj集等于N階不平衡量，即2020/7/，則滿足。其中，值必須最小。牙齒數(shù)量Uj(j=1k)稱為N階模式不平衡等效Une。也就是說，柔性轉(zhuǎn)子的平衡必須滿足以下三個茄子動力學(xué)平衡方程，而不考慮阻尼。2020/7/29，23，方程式中的第一個和第二個方程式是剛性平衡條件。第三種樣式是靈活的平衡條件。其次，配重面選擇和矢量平衡原理1)柔性轉(zhuǎn)子平衡是多平面多

9、旋轉(zhuǎn)平衡。2)選擇平衡曲面：有N平面和N 2平面方法。n平面法：平衡n階模式幾何，選擇n個平衡曲面；N 2平面方法：平衡N階模式幾何圖形，然后選取N 2平衡面。一般n平面法不能完全平衡支撐動態(tài)反作用力。但是兩種方法都在使用。均衡面選擇很重要，不恰當(dāng)?shù)倪x擇會增加均衡的重量。原因：平衡面選擇主要取決于轉(zhuǎn)子模式幾何體，實際引擎平衡面選擇受到限制。圖3-6是N 2平面法的平衡面選擇。I，II平衡面消除了III，IV，V平衡對低速平衡的影響。2020/7/29，24，通常選取靠近支撐的位置，以避免影響由高速III、IV、v三個平面引起的模式造型不平衡的修正。但是，在臨界旋轉(zhuǎn)速度下，由于支撐位移大小，I，

10、II平面的補償量仍然干擾III，IV，V平面。圖3-6(a)是平衡主模式幾何圖形時三個平面的補償量，平面III的補償量不影響二次模式幾何圖形。圖3-6(b)、(C)是平衡二次模式和三次模式幾何圖形的校正量集。測量柔性轉(zhuǎn)子模式形狀比較困難。軸承中的振動可以測量，而不是測量轉(zhuǎn)子撓曲。向量平衡方法。圖3-7是矢量平衡三角形。矢量是轉(zhuǎn)子測量點在一個角上用參考坐標(biāo)測量的振動，矢量是在轉(zhuǎn)子上的一點加上重量，然后在相同轉(zhuǎn)速下在測量點和參考坐標(biāo)下測量的振動。向量=測試P的回應(yīng)。為了消除原始振動，測試柜臺重量平面所需的修正量為，2020/7/29，25，表達式：影響系數(shù)矢量(對于影響系數(shù)方法)，反應(yīng)系數(shù)矢量(對

11、于模態(tài)平衡方法)。從原始方向逆時針重試旋轉(zhuǎn)。平衡階段：1)在第一臨界速度附近測量兩個軸承的振動矢量，并分解為由第一模式形狀分量引起的對稱矢量。2)測試配載后，在相同轉(zhuǎn)速下測量振動，矢量是測試產(chǎn)生的對稱振動矢量。、2020/7/29，26，3)平衡主要模式元件的修正重量為4)平衡次要模式元件時，在次要臨界速度nc2附近測量雙軸軸承振動，其不對稱元件為2)消除轉(zhuǎn)子撓曲和彎矩。同時，如果難以滿足，轉(zhuǎn)子將通過軸向、水平和垂直三向振動在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最小化。彈性轉(zhuǎn)子撓曲模式造型包括：每個階模式造型函數(shù)(適用于簡支梁):您可以將轉(zhuǎn)子模式造型建立為轉(zhuǎn)子的原始不平衡N階元件。轉(zhuǎn)子變形為，2020/7/29，2

12、8，支承反作用力剛度部分通過力矩平衡關(guān)系得出m(z)=m(截面2020/7/29，29，29，通過替換或材料動態(tài)，通過模式形狀函數(shù)得出1。一階模式元件平衡曹征后，支撐動態(tài)反作用力設(shè)定(簡單支撐梁)一階模式造型元件為C1sin(n/l)。其中，第一撓曲模式造型為2020，在(3-31)表示式中，n=1，z=l/2導(dǎo)致選取的修正量符合C1=C11，即轉(zhuǎn)子中間的修正量W1R1保持第一不平衡元件的平衡，消除靈活部分的動態(tài)反作用力。轉(zhuǎn)子一模不平衡分量在校正量W1R1牙齒中間加上剛性部分的動態(tài)反作用力后，一個支承的動態(tài)反作用力顯示為2020/7/29，31，比較(3-47)和(3-48)。1)；2)支承處

13、的剛度部分動態(tài)反力只能平衡78.5%。3)要消除支承的一階振型的全部反作用力，必須在支承的同側(cè)平面上添加平衡重量W2和W3。加權(quán)半徑相同時的權(quán)重比：在牙齒情況下，權(quán)重可以消除轉(zhuǎn)子第一不平衡零部件引起的轉(zhuǎn)子變形、彎矩和支承動態(tài)反作用力，但不能消除父模式造型零部件的影響。遠(yuǎn)離工作速度高的工作速度，影響不大。轉(zhuǎn)子兩側(cè)加上修正量W1R1=W2R2，如圖3-9所示，2020/7/29，32，格式中：(z)=1，z1-bzz1 b和L-Z1- (3-30)2.平衡二次模式造型時，支撐動態(tài)反作用力會將二次不平衡元件設(shè)定為C2sin(2z/l)。因此，轉(zhuǎn)子二次撓曲模式，2020/7/29，34導(dǎo)致兩個支撐的動態(tài)反作用力大小相同，方向相反。為了平衡二次不平衡，需要在兩側(cè)添加反稱修正量W1R1=-W2R2，如圖3-10所示。同樣，可以利用正交性獲得。需要2020/7/29，35，z1=l/4，N。為了平衡所有剛性部分的動態(tài)反作用力，力矩平衡方程式必須平衡二次模式造型元件，2020/7/29，36，4，模態(tài)平衡N平面方法和N 2平面方法1)轉(zhuǎn)子偏心沿軸和圓周方向分布是隨機的。2)1957