轉動機械在運行中有一項重要指標,就是振動。振動要求越小越好。轉動機械產生振動的原因很復雜,其中以轉動機械的轉動部分(轉子)質量不平衡而引起的振動最為普遍。 

　　長期不正常的振動,會使機組金屬材料疲勞而損壞,轉子上的緊固件發生松動,間隙小的裝配件動靜部分發生摩擦使軸發生彎曲等缺陷。不允許時間很短的震動過大,尤其是對高轉速大容量的機組,后果更為嚴重。現將在轉子找平衡工作中使用的方法及過程進行介紹。

01

剛性轉子與

剛性轉子找動平衡的必備條件 

　　轉子可分為剛性轉子和撓性轉子兩類。剛性轉子是指轉子在不平衡力的作用下,轉子軸線不發生動撓曲變形;撓性轉子是指轉子在不平衡力的作用下,轉子軸線發生動撓曲變形。嚴格地講,剛性轉子絕對不存在,但習慣上把轉子在不平衡力作用下,轉子軸線沒有顯著變形,即撓曲造成的附加不平衡可以忽略不計的轉子,都作為剛性轉子對待。在找轉子平衡工作中,如果把轉子設定為剛體,則可使轉子復雜的不平衡狀態簡化為一般的力系平衡狀態,從而大大簡化找平衡的方法。剛性轉子具備了用一般力系關系找平衡的兩個必備條件:① 轉子不平衡質量所產生的離心力與振幅成正比。② 當轉速不變時,振幅滯后于擾動的滯后角是一定值。

02

高速動平衡

與低速動平衡 

　　轉子高速動平衡一般是在機體內進行的,試驗時的轉速底于或等于工作轉速,稱試驗時的轉速為平衡轉速。找平衡時,是用動平衡機測出轉子不平衡的相位及振幅。低速動平衡,它不是用平衡儀器進行測相、測振,因轉子處于低速狀態,其不平衡質量所產生的不平衡力很小,不足以使轉子產生明顯可測的振幅,因而也就無法用動平衡儀器測出不平衡力的相位。 

　　低速動平衡是專用的低速動平衡臺上進行的,平衡臺采用一種可擺式軸承,使軸承在底轉速時與不平衡力發生共振,并將振動改變為適當的、可測的往復運動。然后通過二次以上加試加重試驗,即可得到兩次以上不同的合振幅值,根據每次的加重位置和加重后的合振幅,再進行作圖與計算,求出應加重的方位與大小。低速動平衡不能采用測相、測振法,但高速動平衡可采用找低速動平衡的任何一種方法。 

　　「試加重量周移法找低速動平衡」

　　(1)試加重量前,先將轉子升速至略高于轉子的共振轉速,然后拉開離合器讓轉子靠慣性旋轉,隨即松開動平衡臺兩側軸承的固定螺栓,轉速每降低10r/min,記錄一次百分表數值(轉子的振幅)。在轉子的降速過程中,軸承振動的振幅急劇增加,此時的轉速(此時振幅最大為共振振幅)就是共振轉速。這個轉速應當測的準確,因為轉子在整個找動平衡過程中,都要以共振轉速的振幅變化為依據。令振動大的一端為A側,另一端為B側。找動平衡時,先做A側再做B側。 

　　(2)將轉子兩側的平衡面按同一起點分成6-8等份,并按轉動方向編上序號。 
　　根據上述測出的A側共振振幅A。,計算試加重量P: 

　　(3)把試加重量依次固定在A側的各等分點上,并測記各點共振振幅。當各點出現共振振幅時,共振轉速應保持不變。若共振轉速有變化,則應找出原因,消除缺陷。測記時若共振振幅出現在測速員兩次口令之間時,記錄員應按實際記錄下共振振幅。當轉速降到底于共振轉速20-40r/min時即可停測。

 
　　(4)以各等分點為橫坐標,以各點的共振振幅為縱坐標,繪出曲線。共振振幅最小的點,即為加平衡重量的位置。 

　　(5)把平衡重量加在Amin位置,起動試驗對加重位置和重量多少再加以細致的調整,使A側軸承振幅不超過允許限度。

 
　　① 用同樣的方法求出B側的平衡重量及位置。 

　?、?當求出兩側平衡重量后,為了保證在同時松開軸承時保持平衡,應將B側平衡重量分成x和y兩個重量。 
　　X=Qb*mn/(mn-ab)(g) 
　　Y=Qb*nb*R2/(mn-ab)*R1(g) 

　?、?固定好兩側的平衡重量后,再啟動轉子,在兩個軸承均松開的狀態下,測量兩側軸承振幅。如不合格,可根據剩余振幅另求試加重量,直到合格為止。 

　　(6)簡單測相(劃線)法找動平衡 

　　① 在靠近轉子附近的軸上選擇一段長20-40mm,表面光滑、無銹蝕不晃動、無橢圓的軸段,作為劃線位置,并在該段上涂一層白粉。起動轉子至額定轉速,轉速穩定后,用鉛筆或劃針向涂白粉的軸段緩慢、平穩的靠近,在該軸段上劃3-5道線段,線段越短越好。同時用震動表測取靠近轉子的軸承上的振幅A1。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子平衡面上(設該點為A),此點即為第一次劃線位置。

 
　?、?確定試加重量,根據轉子轉速、加重半徑及振幅,查取1t重轉子不平衡度G1。G1是針對中等剛性的軸承外殼所規定的數值,對于剛性較大的軸承,其G1值尚須乘1.0-1.5的系數。根據G1值即可得出轉子不平衡度G值,P=0.5G(g)。 

　　③ 自平衡面上A點退后90°得C點,在C點上加上試加重量P。再啟動轉子,按前操作方法進行第二次劃線,并將劃線中點移至平衡面上(B點),并測記軸承振動振幅A2。

 
　?、?根據兩次劃線位置(A、B)和兩次軸承振幅(A1、A2),作圖 
Q=P*Oa/ab 

　　將平衡重量Q加在D點上,起動轉子,進行試驗,若振幅不合格,可對Q值及其位置作適當調整。若轉子位于兩軸承之間,則應先在振幅較大的一側找好平衡,再進行另一側的找平衡,并將其平衡重量按周移法分配至兩平衡面上。 

　　綜上簡要介紹了電機轉子找平衡的幾種方法,都是比較常用的,希望在今后的工作中能得到更多的方法。