动平衡工艺基础课件.ppt

1、 动平衡基础动平衡基础 编写：hmhawk 制作：hmhawk一、动平衡机的简介与分类二、为什么要动平衡校验三、动平衡精度及计算四、动平衡机的精度和指标五、平衡工艺与方法六、高速转子的低速动平衡一、动平衡机的简介与分类n动平衡机是用于测定转子不平衡的机器，按其测量结果进行校正，以改善被平衡转子的质量分布，使转子运转时轴颈的振动或作用于轴承的力减小到规定的范围内。动平衡机的主要功能是测量。有时还附有校正装置，以提高平衡效率。n平衡机的类型繁多，可以从应用和原理两方面去划分。n1. 从应用方面划分：n通用平衡机与专用平衡机；卧式平衡机与立式平衡机；误差式平衡机与可校准式平衡机；微型、小型、中型、重

2、型系列的平衡机 。n通用平衡机是在规定的转子重量和转速范围内，能平衡多种转子的平衡机。n专用平衡机是在规定的转子重量和转速范围内，只能平衡某一类型转子 的平衡机。n卧式平衡机是被平衡转子的旋转轴线在平衡机上呈水平状态的平衡机。n立式平衡机是被平衡转子的旋转轴线在平衡机上呈垂直状态的平衡机。n误差式平衡机是没有平面分离解算装置，校正平面之间的相互影响不能消除，不平衡量值的大小无直观指示，效率很低，已趋于淘汰。n可校正式平衡机是设有平面分离解算电路，利于机械标准转子或电气标准转子进行平面分离及标定，从而能直接显示出校正面上的不平衡量大小与相角的数值。缺点是需要花费时间作调整运转来进行标定，同时，这

3、种平衡机的准确性在一定程度上视操作者最初校准的精度而定。n永久校准式平衡机是在平衡机规定范围内，仅按转子的几何尺寸及支承位置等五个参数，不用调整运转就可完成平面分离及标定的工作，其不但操作简便，效率高而且平衡机的灵敏度及准确性也不受操作者及转子类型的影响。n微型平衡机指转子重量为0.001到1公斤、小型平衡n机指转子重量为0.3到100公斤、中型平衡机指转子重量为30到3000公斤、重型平衡机指转子重量为1到100吨。n2、从原理方面划分：n离心式平衡机与重力式平衡机；软支承平衡机与硬支承平衡机。n离心式平衡机是在旋转状态下根据转子不平衡离心力而引起的振动位移或振动力来测定转子不平衡的平衡机。

4、n重力式平衡机是依赖于转子本身重力的作用，在转子不旋转的状态下测量其静不平衡量。n我们公司现在使用的动平衡机有两台，是上海申克公司生产的YYWQ1000与H5U。YYWQ1000与H5U的主要区别是YYWQ1000采用皮带驱动，CAB610的测量系统，转子限重1吨；H5U采用万相节驱动，CAB690的测量系统，转子限重4吨。都属于硬支承平衡机。硬支承平衡机是七十年代发展起来的一个新品种，其支承刚度很大，故转子支承系统的固有频率很高，且远高于平衡转速，因此转子支承系统的振幅很小，转子的惯性力可以略去不计。所以转子的不平衡量是以力的形式作用在支承上，只要测出支承所受之力就能得到不平衡量，故也可称为

5、测力型动平衡机。n它通过输入测量面板上的数据，便可实现平面分离和标定，从而一次启动运转后即能正确地显示出不平衡量的读数及其相角。因此，它十分适用于多品种小批量转子的动平衡。n它主要由三大系统组成：n1、驱动系统:n它驱动转子达到所要求的平衡转速，通常包括电动机、变速装置(传动装置)、制动装置、主轴及万向联轴节。n2、摆架系统:n它支承被平衡工件并使之在不平衡力作用下发生振动（静位移），通常包括支承架(轴承)、摆架、压n紧臂、安全压紧臂、轴向限制支架等组成。n3、测量系统:n它检测并指出不平衡的大小及相位，通常包括传感器、基准信号发生器以及一系列的运算电路、分离电路、模拟测量电路组成的电测系统。

6、n电测箱从过去的相敏式火花式发展到矢量瓦特表到目前发展成更小型的，检测能力更强，显示精度更高，功能更强的电脑化电测系统。n我公司从矢量瓦特表式到目前电脑化的CAB690，在宁波地区来讲我公司拥有最大吨位，最高检测精度的动平衡机。1、动平衡机的测量系统CAB690CAB6901、不平衡量显示图2、不平衡量的大小级角度3、功能键4、输入键5、数字键1、动平衡机的测量系统CAB610在运行时显示：1、不平衡量显示灯2、不平衡量的所在位置3、支承方式4、状态显示灯5、功能键6、转速指示灯7、测量指示灯8、灵敏度指示灯9、加、去重指示灯10、重量单位切换键11、数字键12、方向键2、动平衡机的摆架系统H

7、5U1、压紧臂2、支承滚轮3、支承架升降扳手4、传感器5、摆架6、摆架移动扳手7、安全压紧臂8、支承架9、摆架紧固螺栓10、支承架紧固扳手2、动平衡机的摆架系统YYW-Q10001、压紧臂2、支承滚轮3、摆架4、传动系统5、支承架紧固扳手6、支承架升降扳手7、摆架紧固螺栓8、安全压紧臂9、支承架10、轴向限制支架3、动平衡机的驱动系统H5U1、调速柄2、万相节驱动器3、调速直流电动机4、万相节驱动器调节扳手3、动平衡机的驱动系统YYW-Q10001、皮带调节器2、调节杆3、调节滚轮4、皮带5、支承座6、滚轮调节槽7、皮带调节滚轮8、支承座螺栓9、驱动直流电机与变速轴套二、为什么要动平校验n机器

8、中绕轴线旋转的零部件称为机器的转子。n由于转子在制造加工过程中及组装过程中，最后装配完毕的转子总是不能做到动力上的完全轴对称(称为轴偏心)，因此也就存在一定的不平衡量。这种不平衡量通常称之为原始不平衡量。n1、 造成原始不平衡量的因素主要有：n a、 转子零部件材质的不匀称性；n b、拆换件(联轴节，推力盘，平衡盘等)间隙引起的不平衡；n c、转子及其零部件加工中公差允许的不圆度和偏心等。n2、使用不平衡转子的危害：n如果转子存在不平衡量，当转子旋转时，转子的不平衡量将产生一个离心力。随着转速升高，离心力也逐渐变大。离心力通过轴承传达到机器上，引起整个机器的振动，产生噪音，加速轴承的磨损，降低

9、机器的寿命，甚至使机器控制失灵，发生严重事故。n3、转子不平衡的几种情况：n静不平衡、准静不平衡、偶不平衡和动不平衡。对前两种的平衡校正称为静平衡，对后两种平衡校正称为动平衡。n以上四种不平衡情况，它们的平衡方法都不一样。n静不平衡相当于把一个不平衡质量m加在质量为M、半径为r的平衡转子的中心平面上。这时转子新的重心位于原重心平面内离原来重心的距离为e(e=mr/M称为偏心距)，新的中心惯性主轴和转动轴线始终平行，当转子旋转时，由偏心距引起离心惯性力使轴承产生振动，要使这种转子平衡，只需在中心平面内m的对称位置上加一相等的质量，转子便平衡了。n准静不平衡相当于把一个不平衡质量m加在除中心平面的

10、任意平面上，这时中心惯性主轴和转动轴线相交。平衡这种转子也只需在某一个特定平面上加上或除去一定的质量m便可达到平衡。n偶不平衡相当于在一个平衡转子的一个平面上180度加两个相等重量的不平衡量。中心惯性主轴通过质点而与转动轴线相交成角。要平衡这种转子不能单独用一个力来平衡，即不能在一个平面上加重或去重，而必须在两个平面上加重或去重，才能使转子得到平衡。n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。n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

11、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。关于动平衡精度，下一章会给大家作详细的介绍。n4.什么情况下要动平衡校验：na.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。nb.当lD时，只要工作转速大于1000(转/分)，都要进行动平衡校验。n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。n

12、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。三、动平衡精度及计算n 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。n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，em r / M ) 。 将 G 单 位 毫 米 / 秒 转 换 为 微 米 / 秒（e/1000G）。n

13、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，及我公司的A类设备)、G1(烟机)。n不平衡量的计算：nUme克毫米nU不平衡量，m转子重量， e转子位移nUpermepernUper允许不平衡量，m转子重量， eper转子允许位移动平衡的计算公式：动平衡计算例题：n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？n解、Uper=m*eper nG6.

14、3=eper*/1000=6.3neper =G6.3*1000/n eper=6.3*1000/(2*3.14*3000/60)=20(微米)n Uper=m*eper=100*1000*20/1000=2000克/毫米n m*r=2000 m=2000/100=20克四、动平衡机的精度和指标n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。n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

15、面分离比和平衡机的灵敏度等等因素的影响。n1.确定动平衡机实际剩余不平衡量的方法：n8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。n2.影响平衡精度的因素：n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。n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

16、轴承底套和密封使用盘根的转子。 n3.不平衡量减少率(或URR)：n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。五、平衡工艺与方法n 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。n1.校正面的选择：n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

17、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。n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。n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

18、。校正平面的位置一般由转子的结构决定。n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。n2. 采用的校验方法：n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。n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。n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

19、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。n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。n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

20、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，n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。n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。n3.校正误差：n在平衡过程中，除平衡机的测量误差外，还存在因平衡

21、校正的不准确(包括校正量的大小和位置)n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。na.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。nb.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。nc.校正半

22、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。nd.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。n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。n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。n如何选择

23、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。n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

24、， 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。n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n这是多级双支承泵，它的不平衡量是由更换新叶轮引起的。n在去重时应选择新叶轮进行磨削。n柱销联轴器引起的不平衡量，我们选择在联轴节上钻

25、孔来消除它。六、高速转子的低速动平衡n高速转子是它的工作转速高于转子第一临界转速以上。通称为高速转子，我公司的A类机组大部分属于高速转子。n高速转子低速动平衡校验是在动平衡的理论，实践中不断探索，不断总结，从而发展起来的一项工作。近20年来为我公司节约了大量的资金。平均每年度6次的高速转子低速动平衡，送杭汽是每只36000元/次校验费。我公司内部结算是每只10000元/次。每次直接节约资金26000元，每年节约156000元。18年共节约资金280万元。而且免除路途运输的不安全性和缩短了检修工期，可以按照检修网络的进程做好检修工作。n这项工作是在各级领导的支持关心下开展起来的。在理论上，现任公

26、司付总经理的邵总在不断的实践开拓中总结出来一套高速转子低速平衡的理论。(见：石油化工设备第19卷第1期，高速转子的低速动平衡理论与实践。)n对我公司当时的几个大型机组的高速转子作了准确的理论计算和推讨。直接组织和参与了高速转子低速动平衡校验的工作。并在多次的动平衡工作中不断推进这项工作的实施。n高速转子低速动平衡校验适用于准刚性转子，相比与刚性转子的动平衡校验有：n1、校正面选择不同：n校正面选择在高速转子上。通常以2个轴承支点为检测点。这样与机组运行是时状态监测探头在检测位置上保持一致。n低速动平衡机在测量上具备2个校正面的屏显，这对高速转子来讲最少需要在3个校正面来去重。按照“高速转子的低速动平衡理论与实践”一文中证明，高速转子主要是消除振型不平衡量对转子件的影响。在高速转子的一临界转速时，它的振型为s型，如果在转子的振型节点上去重，效果会更好。n2、去重不同： n“高速转子的低速动平衡理论与实践”一文中例举了2个我公司的高速转子，计算证明在实际应用中可以用低速动平衡机校验高速转子的理论依据。即静不平衡量去除后对力偶不平衡量的去除即多校正面的方法和逐节平衡达到每节叶轮产生的不平衡量在该节叶轮去除的方法，减少因不平衡量的去除增加在某一节点上的动应力集中。n目前我公司的绝大部分大机组转子均采用低速动平衡校验，效果良好，经济效益可观。 2004年11月15日