大學(xué)實驗室內(nèi)教學(xué)設(shè)備對現(xiàn)場動平衡檢測的應(yīng)用

運行中的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡是必然的。

瓦倫尼安PT300機械故障模擬實驗臺

    特別是高速回轉(zhuǎn)的機械振動，轉(zhuǎn)子不平衡是主要激振力； 如風(fēng)機、水泵電機、汽輪發(fā)電機組等，其振動主要原因是轉(zhuǎn)子不平衡，因此轉(zhuǎn)子不平衡是消除現(xiàn)場運行振動的一項重要措施；

      過去人們習(xí)慣于轉(zhuǎn)子離機平衡，即在專門的動平衡機上進(jìn)行平衡。這樣做需要揭蓋、拆卸、運輸轉(zhuǎn)子等工序。檢修時間長，工序復(fù)雜，費用高，對大型轉(zhuǎn)子尤其困難。
      因此，人們普遍推崇機上平衡：

現(xiàn)場動平衡帶來的效益：縮短檢修時間，降低修理費用，減少停機損失。

一臺燒結(jié)風(fēng)機（轉(zhuǎn)子7噸重）的動平衡。在平衡機上平衡需要三天時間。而現(xiàn)場動平衡只需三個小時，節(jié)約修理費用和減少停機損失約近百萬元。

在平衡機上平衡，多數(shù)是剛性轉(zhuǎn)子做低速平衡（一般1000rpm以下）；

    按照ISO1940《機械振動——剛性轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)的要求》用剩余不平衡量來檢驗平衡的精度。而機器運行是用振動的大小評價機器運行狀態(tài)的。對于剛性轉(zhuǎn)子按照ISO1940標(biāo)準(zhǔn)驗收，一般能夠滿足機器運轉(zhuǎn)要求；

    對于撓性轉(zhuǎn)子，就不一定能滿足機器運行的要求。需要做額定工作轉(zhuǎn)速范圍的高速動平衡，大型高速動平衡需要昂貴的動平衡設(shè)備（往往是上千萬元人民幣）并且平衡機的支承剛度等安裝環(huán)境與機器實際運轉(zhuǎn)狀態(tài)不可能**，而造成相當(dāng)大的誤差。

一臺離心式風(fēng)機，轉(zhuǎn)子重11噸，直徑為2.7米，工作轉(zhuǎn)速為1350rpm。
開始在低速平衡機上平衡。總是無法滿足機器運轉(zhuǎn)的要求，后來在價值為5千萬人民幣的真空動平衡設(shè)備上做1500rpm范圍內(nèi)的平衡，每次平衡費用5萬元人民幣；
平衡后兩端軸承振動在1500rpm范圍內(nèi)均小于10µm，而機器安裝后，在額定工作轉(zhuǎn)速1350rpm下工作，其振動在30—40µm之間。

    現(xiàn)場動平衡不僅能在額定工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平衡，而且還可以在帶負(fù)荷等多種工況下做平衡。

一臺軸流風(fēng)機，轉(zhuǎn)子重16噸，工作轉(zhuǎn)速6000rpm，
在只能達(dá)到3600rpm的真空動平衡設(shè)備上平衡。

真空動平衡后                           3600 rpm 
                                     振動值 一端  16µm   另一端  10µm
現(xiàn)場動平衡前（裝機帶負(fù)荷） 6000 rpm 
                                      振動值 一端 105µm  另一端  37µm
現(xiàn)場動平衡后（裝機帶負(fù)荷） 6000 rpm  
                                      振動值 一端   36µm  另一端  25µm

較典型和普遍的是轉(zhuǎn)子軸系平衡的問題。
如圖所示：

     一臺由德國進(jìn)口的高精密組合機床上的15kW 的電機附近振動大影響機床主軸高速精密旋轉(zhuǎn)。在安裝調(diào)試中，打斷了許多進(jìn)口，該機床無法投入生產(chǎn)。
      
     經(jīng)過現(xiàn)場動平衡，在電機與機床連接部位上校正平衡，使原來5767rpm下的振動 7.2µm 降到 0.3µm 后，該機床運行良好。

1、產(chǎn)生不平衡的原因

剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子的概念：

剛性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速低于0.5倍的一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子
          即：n<0.5nc  

柔性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速大于0.7倍的一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子
          即：n>0.7nc

線性系統(tǒng)：

剛性轉(zhuǎn)子的平衡方法：

三點作圖法：

兩點作圖法：

1、在坐標(biāo)紙上以半徑R = 原始振動A0畫圓

2、在O1點加重P后，測試加重量P后的振動A1；
3、以半徑R=A1，以O(shè)1為圓心畫圓

4、在O2點加重P后，測試加重量P后的振動A2；
5、以半徑R=A2，以O(shè)2為圓心畫圓

6、圓 O1與圓 O2交于 O’；
7、連接 O‘O1, O‘O2, OO1,OO2,OO’
8、量取數(shù)值oo’及角度o1oo’

180度兩點法：

1、在坐標(biāo)紙上以半徑R = 原始振動A0畫圓

2、在O1點加重P后，測試加重量P后的振動A1；
3、以半徑R=A1，以O(shè)1為圓心畫圓

4、在O2點加重P后，測試加重量P后的振動A2；
5、以半徑R=A2，以O(shè)2為圓心畫圓

6、圓O1與圓O2交于O’；
7、連接 O‘O1, O‘O2, OO1,OO2,OO’
8、量取數(shù)值oo’及角度o1oo’

90度兩點法：

1、在坐標(biāo)紙上以半徑R = 原始振動A0畫圓

2、在O1點加重P后，測試加重量P后的振動A1；
3、以半徑R=A1，以O(shè)1為圓心畫圓

4、在O2點加重P后，測試加重量P后的振動A2；
5、以半徑R=A2，以O(shè)2為圓心畫圓

6、圓O1與圓O2交于O’；
7、連接 O‘O1, O‘O2, OO1,OO2,OO’
8、量取數(shù)值oo’及角度o1oo’

幅值相位法：