第三章旋转件的平衡课件

第三章 旋转件的平衡一、一、旋转件质量不平衡的产生原因及其危害旋转件质量不平衡的产生原因及其危害产生原因：产生原因：1、材料内部组织不均；、材料内部组织不均；2、加工所形成的形位误差、加工所形成的形位误差3、转子部件腐蚀、磨损。、转子部件腐蚀、磨损。4、转体通道内介质不均匀。、转体通道内介质不均匀。危害：危害：转子质量不平衡会使转子的重心偏离转子质量不平衡会使转子的重心偏离中心，从而引起振动。中心，从而引起振动。二、质量不平衡的分类二、质量不平衡的分类质量不平衡的分类：质量不平衡的分类：1、静不平衡、静不平衡2、动不平衡、动不平衡3、动静混合不平衡、动静混合不平衡静不平衡的分类：静不平衡的分类：（1）显著静不平衡）显著静不平衡（2）不显著静不平衡）不显著静不平衡三、对静平衡台的要求三、对静平衡台的要求（一）种类：（一）种类：轨道式轨道式轴承式轴承式三、对静平衡台的要求三、对静平衡台的要求（二）对轨道式静平衡台的要求：（二）对轨道式静平衡台的要求：1、静平衡台应有足够的刚性。、静平衡台应有足够的刚性。1t以下的转子，以下的转子，a=36mm；16t的转子，的转子，a=330mm。2、轨道的长度、材料：、轨道的长度、材料：约为轴颈直径的约为轴颈直径的68倍倍，材料为碳素工具钢，材料为碳素工具钢 或钢轨。或钢轨。3、加工精度：、加工精度：工作面经磨床加工，其表面粗糙度不大于工作面经磨床加工，其表面粗糙度不大于 0.4。三、对静平衡台的要求三、对静平衡台的要求4、轨道的水平度：、轨道的水平度：应应0103mmm。5、两轨道间不平行度：、两轨道间不平行度：应应2mmm。6、安装位置：、安装位置：静平衡台的安放位置应设在无机械振静平衡台的安放位置应设在无机械振 动和背风的地方动和背风的地方 四、对旋转件的要求四、对旋转件的要求1、旋转件应在找静平衡前检修完毕并组装、旋转件应在找静平衡前检修完毕并组装 好；好；2、套装件不得有松动现象；、套装件不得有松动现象；3、轴颈的不圆度、轴颈的不圆度002mm，圆锥度，圆锥度 005mm；4、采用假轴找静平衡时，假轴的加工精度、采用假轴找静平衡时，假轴的加工精度 不得低于原轴的精度。不得低于原轴的精度。五、找静平衡前的准备工作五、找静平衡前的准备工作1、工量具的准备、工量具的准备 扳手、框式水平仪、天平、钢钣尺、划扳手、框式水平仪、天平、钢钣尺、划 针盘等。针盘等。2、材料的准备、材料的准备 调整垫片、玻璃泥或橡皮泥、黄油等。调整垫片、玻璃泥或橡皮泥、黄油等。3、确定静不平衡的种类、确定静不平衡的种类 六、找静平衡的适用范围六、找静平衡的适用范围 适合质量分布较集中、机件少而窄、适合质量分布较集中、机件少而窄、转速较低的转动设备（低速转子）。转速较低的转动设备（低速转子）。对于尺寸较小的转子，满足对于尺寸较小的转子，满足D/L5时，不论转速高低一般只要做静平时，不论转速高低一般只要做静平衡就能满足平衡的要求。衡就能满足平衡的要求。七、七、两次加重法（找显著静不平衡）两次加重法（找显著静不平衡）1、找出转子偏重方位，划找出转子偏重方位，划AB线。线。2、第一次试加质量，求第一次试加质量，求S的大小。的大小。3、第二次试加质量，求第二次试加质量，求P的大小。的大小。4、计算平衡质量、计算平衡质量Q的大小。的大小。Q=S+P/25、加平衡质量加平衡质量Q，检验平衡效果。，检验平衡效果。判定不平衡重的方位判定不平衡重的方位第一次试加质量第一次试加质量第二次试加质量第二次试加质量加平衡质量加平衡质量八、八、试加重法（找不显著静不平衡）试加重法（找不显著静不平衡）1、将转子端面、将转子端面8等分，逆转向编号。等分，逆转向编号。2、依次在依次在8个等分点相对应的加重半径上个等分点相对应的加重半径上 试加质量，求得试加质量，求得S1、S2S8。3、以圆周等分点为横坐标，以试加质量为、以圆周等分点为横坐标，以试加质量为 纵坐标，绘制曲线图；纵坐标，绘制曲线图；找出曲线的最高点和找出曲线的最高点和 最低点；求得最低点；求得S最大最大和和S最小最小。4、计算平衡质量、计算平衡质量Q的大小。的大小。Q=（S最大最大+S最小最小）/25、加平衡质量，检验平衡效果。、加平衡质量，检验平衡效果。圆周等分，确定试加重位置圆周等分，确定试加重位置绘制曲线图绘制曲线图九、找静平衡的质量标准九、找静平衡的质量标准1、确定剩余不平衡质量的大小。、确定剩余不平衡质量的大小。方法同试加重法。方法同试加重法。2、质量标准：、质量标准：转子的剩余不平衡质量，在额定转速转子的剩余不平衡质量，在额定转速 下产生的离心力不超过该转子重量的下产生的离心力不超过该转子重量的 5%时，即为合格。时，即为合格。动不平衡 动不平衡是最普遍的不平衡现象。它相当于静不平衡和偶不平衡的组合。转子的中心惯性主轴和转动轴线既不平行也不相交，要平衡这种转子必须在两个或多个平面上加重或去重才能使转子得到平衡。动平衡实物动平衡转子实物平衡去重孔凸轮轴承平衡配重块 任何一个不平衡的转子经过动平衡校正后，不仅消除了偶不平衡，同时也消除了静不平衡，这时转子的中心惯性主轴和转动轴线也就完全一致了，从而使转子达到平衡。但这都是理论上的，在我们实际的工作中，想要把一个不平衡的转子平衡到不平衡量为零，那是不可能的。因为我们受到动平衡机的精度和转子局限性的影响。因此，我们只要达到该转子所要求达到的平衡精度就可以了。什么情况下要动平衡校验：a.当转子外径D与长度L满足D/L5时，不论其工作转速高低都只需进行静平衡。b.当LD时，只要工作转速大于1000(转/分)，都要进行动平衡校验。在理论上规定是这样的，实际工作中对于转子上任一配件，或者经过检修没有更换配件的转子也需动平衡校验。在组装过程中，各配件之间产生的间隙都符合安装标准但对整个转子件，它的累计误差有可能超过该转子的动平衡精度。特别是对一些装有轴承底套的转子件，更应该在总装前经动平衡校验。动平衡精度及计算 一般来说，转子的质量越大，允许的剩余不平衡量也越大。因此都将许用的剩余不平衡量Uper与转子的质量m联系起来。e=Uper/m是转子单位质量的不平衡量，称为不平衡率，对静不平衡转子而言，就是偏心距。它能表示出平衡精度的高低。平衡精度等级以转子允许位移e和转子工作角速度之积来表示。Ge，(2n/60，emr/M)。将G单位毫米/秒转换为微米/秒（e/1000G）。G的大小作为精度标号，精度等级之间的公比为2.5。等级分为：G4000、G1600、G630、G250、G100、G40、G16、G6.3、G2.5、G1、G0.4共十一级。我们常用的是G6.3(泵和电机的转子)、G2.5(风机，透平，及A类设备)、G1(烟机)。动平衡的计算公式：不平衡量的计算：Ume克毫米 U不平衡量，m转子重量e转子位移 Upermeper Uper允许不平衡量，m转子重量，eper转子允许位移动平衡计算例题：例：某转子重100KG，叶轮半径100mm，精度为G6.3级，转速为3000转/分，求允许不平衡量为多少？解、Uper=m*eper G6.3=eper*/1000=6.3 eper=G6.3*1000/eper=6.3*1000/(2*3.14*3000/60)=20(微米)Uper=m*eper=100*1000*20/1000=2000克/毫米 m*r=2000 m=2000/100=20克动平衡机的精度和指标最小可达剩余不平衡量系平衡机平衡转子时所能达到的最小剩余不平衡量，是衡量平衡机最高平衡能力的性能指标。硬支承平衡机可直接用校正面上的最小剩余不平衡量Umar表示，单位为(克/毫米)，有些也使用克/厘米。最小可达剩余不平衡量(emar或Umar)受平衡机的型式、测量方式、传动方式、轴承形式及校正面的平面分离比和平衡机的灵敏度等等因素的影响。1.确定动平衡机实际剩余不平衡量的方法：8点试重法，就是将一块相当于转子预计剩余不平衡量5到10倍的试重块，依次加在转子8等分的各个角度位置上，并读出相应角度的不平衡指示数，然后在坐标纸上作出相应的点，通过这些点绘一曲线，它是一近似的正弦曲线。取8个读数的平均值与试重值相减即为实际剩余不平衡量。2.影响平衡精度的因素：要使转子的平衡精度很高(即剩余的不平衡量很小)，就要尽量排除影响不平衡精度的因素。这些影响因素中平衡机的传动方式和传动件的不平衡影响最大。其它如转子的轴颈精度也都应受到严格的限制，还有装有风叶的转子件，重心不在转子中心的转子，装有轴承底套和密封使用盘根的转子。3.不平衡量减少率(或URR)：按平衡机的指示值，转子经过一次平衡校正后所减少的不平衡量(指不平衡量的大小这里不考虑校正的工艺误差)与转子的初始不平衡量之比，称为平衡机的不平衡减少率。它是衡量平衡机平衡效率的性能指标。用符号(或URR)表示。平衡工艺与方法不平衡的转子经过测量其不平衡量，并加以校正以消除其不平衡，这就是转子平衡的工艺过程，也称平衡试验。它是转子机械加工中的重要工序。1.校正面的选择：消除转子的不平衡，使其处于平衡状态的操作叫做平衡校正，平衡校正是在垂直转子轴线的平面上进行的，该平面称为校正平面。只需要在一个校正面内校正平衡的方式称为单面平衡或静平衡，必须在两个或多个校正平面内进行校正的方式称为双面平衡或多面平衡或称动平衡。对于初始不平衡量很大，旋转时振动过大的转子，在动平衡校验之前要先进行单面平衡，以消除静不平衡。有时由于校正面位置选择不当(即重心不在选择的校正面内)，校正静平衡后反而会使偶不平衡增大。因此，校正面最好是选择在重心所在平面内进行，以减少偶不平衡。若重心所在平面不允许去重时，一般应在位于重心所在平面两侧的两个平面上进行。对于刚性转子，一般具有静不平衡与偶不平衡。要达到平衡，可在任意选择的与轴线相垂直的两个校正平面内校正其不平衡，即所谓双面平衡。校正方法一般采用加重(如配平衡块)或去重(如打孔)方式进行。校正平面的位置一般由转子的结构决定。为减少在平衡操作中所花费的时间和劳力，应设法减少校正量，为此在可能的条件下，尽可能的增加两校正面的距离和校正半径，以取得好的平衡效果。2.采用的校验方法：转子的不平衡是因其中心主惯性轴与旋转轴线不重合而产生的，而平衡校正就是改变转子的质量分布，使其中心主惯性轴与旋转轴线相重合从而达到平衡。常用的校正方法有调整校正重量，加重或去重等。调整重量对电动机是通过在有平衡槽的电机转子，在槽内调整两个或多个配重块的角度和位置，从而改变配重矢量合力的大小与方向从而达到平衡。加重还可采用螺钉连接，铆接，焊接，如对电机风叶和风机风叶，我们对风机的叶片都采用加配重块的方法平衡，对转子有平衡槽的也采用调整平衡块的方法。这种方法能使转子达到更好的平衡效果和更高的平衡精度，而且方便、安全。去重多采用钻孔，磨削，錾削，铣削等方法。对机泵的转子件、叶轮上采用磨削去重，或在联轴节上配重。对如排水四循的大转子，因偏重实在太大，在磨削无法达到平衡的情况下采用偏心车削来达到平衡的目的。校正面的选择也是各种各样，如现在采用的碟片联轴节，它在出厂前已整体做了动平衡校验。而在实际上转子件上只有联轴节的一半，而产生的不平衡量就是很明显产生在联轴节上，这时只能把校正面选择在叶轮上(单面校验)。如有些机泵单级叶轮，且叶轮在中间位置校验中它的不平衡量纯是力偶量，而且校正面只有一个叶轮，厚度也只有70mm，要消除这个力偶不平衡量是不可能的。这时只能用单面静平衡的方法去除静不平衡量，而力偶在刚性转子中而且是单校正面，影响转子的平衡较小，往往经过静平衡校验，原始力偶不平衡量会有较大下降。从设定的测量数据看，此转子不平衡量还是超标，但从单面校正数据看，它的静不平衡量已经很小。因为引起力偶不平衡量的总是有一个主面。在选择去重面时，需要操作人员随时观察仪表变化，在达到单面校验平衡合格后，就结束平衡校验。选用哪一种校正方法，取决于转子结构和工艺要求以及校正面的几何形状等。一般转子在设计时就考虑好加重或去重的位置。3.校正误差：在平衡过程中，除平衡机的测量误差外，还存在因平衡校正的不准确(包括校正量的大小和位置)而产生的误差，这种误差称为校正误差。可分为校正角度误差，校正幅值误差，校正半径误差和校正平面位置误差等。a.角度误差：角度误差是校正工艺中最容易产生的误差，它是由于加重或去重位置不准确引起的。由于转子结构的限制，在应该校正的位置上无法进行校正(如有孔，加强筋等)，这时只好分在两个位置上进行校正，致使合力角度方向偏离测量指示位置；另外，当不平衡量过大时，校正重量必须分布在一定范围内，致使分布重量的重心偏离准确相位。b.幅值误差：幅值误差是指不平衡量的大小没有经准确的校正而产生的误差。这种误差主要产生在圆形零件的不平衡量需沿其周边校正的情况。c.校正半径误差：通常采用的校正方法之一是在预先确定的半径上加、减平衡重量，虽然预先确定的半径非常精确，但因加、减平衡重量，使校正半径发生变化也会产生不平衡量的幅值误差。d.校正平面误差：指因校正面变化而产生的误差。一般刚性转子需要在二个校正面上校正平衡。这两个校正面在转子上选定后，是固定不变的。动平衡机的平面分离(或称解算)调整也是针对这两个校正平面进行的。如果不平衡量在校正过程中不是加在校正面内，就会给两个校正面带来新的不平衡。在实际校正中，上述的四种误差大多数情况是综合出现的，分析时就应该综合考虑。另外，还应考虑初始不平衡量与剩余不平衡量之间的比例，以及平衡机的不平衡减低率的影响。如何选择校正方法是检验动平衡操作人员技术的关键，动平衡测量显示的是整个转子件上不平衡量的合力。在平面上只是2个点，如何看待显示屏上的2个不平衡量(点)，要看整个转子件的形状、轴承支撑位置。例如悬臂泵转子件，电动机包括风叶的转子件，多级泵的转子，特殊的转子如烟机转子。虽然显示的不平衡量值是固定的，但要整体考虑转子件的组装精度、工作情况。如多级泵转子在一条直线上有6-8个叶轮，更换了几个叶轮或者在哪一级上更换了叶轮底套或在哪一段上有弯曲变形，相比显示位置的不平衡量，操作人员要掌握的就是在仅显示的2个点的情况，用最有效果的方法平衡好转子。例1：二常P220号泵的转子n当转子校验到平面I：1000g mm，40，平面II：1000g mm，159。这时在平面上再去重，显示：到平面I 1 400g mm，16，平面II：600g mm，174。显而易见，在平面I磨削地方的不平衡量反而比原先的大，平面II 去重的地方不平衡量有所减少。这说明转子的不平衡量是由联轴节产生的，在这个转子上，联轴节是碟片的，不能去重。在显示数据看，它的量已超标，但是单面平衡的量已达到该转子的平衡精度等级，实际静不平衡量只有400g mm。例2：仓储公司的消防3号泵这是多级双支承泵，它的不平衡量是由更换新叶轮引起的。在去重时应选择新叶轮进行磨削。柱销联轴器引起的不平衡量，我们选择在联轴节上钻孔来消除它。