动平衡原理

动平衡原理 孝感松林国际计测器有限公司 XIAOGAN XONGLIN KOKUSAI MEASURING INSTRUMENT CO., LTD 动 平 衡 原 理 一. 动平衡原理 机器中绕轴线旋转的零部件，称为机器的转子。如果转子的质量分布均匀，制造和安装都合格，则运转是平稳的。但如果转子的质量分布不均匀，或者制造和安装不合格等原因造成转子运转不平稳，此时转子将对轴承产生附加动压力，引起机器的振动，产生噪声，甚至引发事故，这种情况下的转子称为不平衡转子。 不平衡转子旋转时产生离心惯性力系，这个惯性力系向某点进行简化，得到一个合力,,(称为主矢)和力偶(称为主矩)。要使不平衡转子变成平衡转子，可在转子某个RM00 局部加重或者去重，重新调整转子的质量分布，使惯性力系的简化结果合力和力偶全为零，转子变为平衡的转子。 根据转子惯性力系简化结果的不同，转子不平衡的可能情况有下列四种: 1(主矢不为零，主矩为零。 这种不平衡相当于把一个不平衡质量加在一质量为、半径为r的平衡转子的Mm 中心平面上。如图1所示。这时转子新的重心位于原重心平面内，离原来重心的距离mr为,称为偏心距，新的中心惯性主轴与旋转轴线平行。要平衡它，只需在重e(e,)M心平面内的对称位置上加一相等质量，或将除去。这种不平衡称为静不平衡。 mm 2( 主矢、主矩均不为零，但相互垂直。 这种不平衡相当于在平衡转子M的某一平面(非重心平面)上加一不平衡质量，m 这时中心惯性主轴与旋转轴线相交。平衡这种转子，也只需要在某一特定平面上加上 或除去一定的质量便可达到平衡。这种不平衡称为准静不平衡。如图2所示。 3(主矢为零，主矩不为零。 此时旋转轴线过质心。可以用两个等重量反方向的不平衡量分别加至平衡转子的 两个平面上来表示。如图3所示。中心惯性主轴通过质心而与旋转轴线相交。要平衡 这种转子不能在一个平面上加重或去重，必须在两个平面上加重或去重。此时称为偶 不平衡。 4( 主矢、主矩均不为零，且不相互垂直。 这是最普遍的不平衡现象，如图4所示。这相当于静不平衡与偶不平衡的组合， 转子的中心惯性主轴和旋转轴线既不平行也不相交，必须在两个或多个平面上加重或 去重才能使转子平衡。这种不平衡称为动不平衡。 图2 图1 图3 图4 1 孝感松林国际计测器有限公司 XIAOGAN XONGLIN KOKUSAI MEASURING INSTRUMENT CO., LTD 上述四种不平衡情况中，对前两种的平衡校正称为静平衡，对后两种的平衡校正称为动平衡。 由上述原理可知:要平衡一个转子，根据惯性力系简化的结果确定在某一个或两个校正平面上适当位置加重或去重来实现。而且校正平面可以预先指定。 不平衡量的表达方式: , 设转子质量为，重心为C，转轴为O，偏心距OC=，如图5所示。当转子以等角Me,,,2速度绕定轴旋转时，将产生离心惯性力，其大小为:，这个惯性力将引起 F,F,Me,,2轴承的动压力。惯性力随转速变化，而转子的不平衡量是仅与转子本身质量分布有F, 关的一个物理量，不应随外界因素即转速而变化。显然，要平衡这个转子，只需在OC的反面距轴O ,,,,,2,为处加一平衡质量，使其产生的惯性力和原来的大小相等，方向相反，rFmF,Mr, 转子即达到了平衡，即: ,,,,22，或。 Me,,mr,Me,mr,,由上式可知: ，它们代表着转子的不平衡量，称为重径积，单位为:克•毫米 Me,mr,mr,e,克•厘米。定义转子的偏心距为: ，称其为不平衡率，有时也用它来表示不平衡M量，单位为:微米，平衡机的精度等级就是用它来表示 ,mr,e,的。 ，称其为不平衡率，有时也用它来表示不平衡量，单位为:微米，平衡机的M精度等级就是用它来表示的。 图5 根据转子振动时振动系统的固有频率和测量时转子的旋转速度之间的关系，动平 衡机可以分为硬支撑和软支撑两类。 软支承平衡机:支承的固有频率比平衡转速低，支承刚度很小，以测量振动的方式来检测不平衡量。当转子的尺寸、质量、平衡转速有变化，必须进行重新定标，要通过在转子上加试重的方法来进行标定。 硬支承平衡机:支承的固有频率比平衡转速高，支承刚度大，以测力的方式来检测不平衡量。硬支承平衡机出厂后，可以不进行重新定标，只要根据转子的支承方式正确设定几何尺寸即可测量。 2 孝感松林国际计测器有限公司 XIAOGAN XONGLIN KOKUSAI MEASURING INSTRUMENT CO., LTD三、电测系统及原理 1( 仪器电测原理框图 模左振动传感器 跟踪滤波器 程控放大器 显 示 数 转 换右振动传感器 跟踪滤波器 程控放大器 单片机 器 鉴相传感器 倍 频 器 转速测量 按 键 本电箱是采用单板计算机进行测量和计算的智能化仪器。它的显示方式是中文液晶显示;它可以作为软支承平衡机和硬支承平衡机的测量电箱，同时也可用来进行现场平衡。 平衡机通过主轴带动需要平衡的工件旋转，工件的不平衡量在旋转过程中会产生离心力，该离心力作用在平衡机摆架上，引起摆架振动，该振动通过传感器转换成电信号，测出该信号的幅值和相位后，根据影响系数就能计算出工件的不平衡量。 2( 影响系数的原理 工件的不平衡量与它的振动的幅值和相位之间有着确定的关系，设它们之间的关系是: W=K?V 式中W、K、V均是矢量表达式;W是不平衡量，V是振动量，K是常矢量。K可以通过实测的方法得到。 设V是工件由于初始不平衡量W引起的振动量;V是工件原有不平衡量W和试加的不12 平衡量W后的总的不平衡量(W+W)产生的振动量;这样有: 00 W=K?V W+W=K?V1 02 将上式两式相减得:W=K?(V-V) 021 K=W/(V-V) 021 W是已知的，V、V已测量，K就可以计算出。 012 K反映的是振动量之间的影响关系，称为影响系数，它与平衡机摆架、工件转速、工件重量有关系。同一台平衡机、同一型号的工件有着相同的影响系数。因此对同一型号工件标定一次得出影响系数后，只须运行一次，测出振动量V就可以根据: W=K?V 计算出工件的不平衡量。 3( 夹具补偿 在实际结构中，平衡机的夹具总会存在一定的偏心，本系统使用软件补偿的方法来消除夹具偏心所造成的影响。进行夹具补偿时先将工件夹紧起动一次，测量振动V，再将b1工件对夹具转动180?，测得振动V，设工件自身不平衡量为W，因夹具偏心引起的工件b2 不平衡量为W，系统影响系数为K，则有: b W+W=K?V W?COS180?+W=K?Vb bb1b2 将上二项相加有: 2W=W?(1+COS180?)=K(V+V) bb1b2 因COS180?=,1，可以得到: W=K?(V+Vb)/2 bb12 这样工件实际不平衡量由下式计算: W=K?[V-(V+V)/2] b1b1b2 式中(V+V)/2是由于夹具偏心引起的振动量，它与夹具的偏心和工件质量有关，b1b2 对同一个夹具，同一种工件它是一个常数。只有从测量出的振动中减掉夹具偏心引起的振动量，才是工件的不平衡引起的振动量，根据振动量计算得到的才是工件的实际不平衡量。 3