转子动平衡技术的理论研究与应用正文.docx

绪 论

随着现代工业技术的迅速发展，消除转动机械振动的问题日趋重要，而转子本身的不平衡在很大程度上是引起机械振动的一项重要因素，这一点在高速、精密机械中尤为突出。

据统计,旋转机械的振动问题有30%以上都是由于转子不平衡引起的。因此,可以认为转子不平衡(或简称失衡)是引起旋转机械振动的重要原因。对于线性系统而言,失衡引起的振动,其频率等于转子的旋转频率。而当系统具有非线性时,失衡将引起以转子旋转频率为基频,带有一系列高阶谐波成分的振动。为了消除或减轻由于失衡引起的振动,就必须对转子进行平衡。随着动平衡技术的发展，测量精度高和稳定性好的动平衡机逐步出现，解决了机械加工中出现的转子失衡问题。动平衡机的出现很大程度上延缓了机器的使用寿命，提高了工作效率，也保障了机械加工操作者的安全，因此对转子的动平衡问题进行深入研究是非常有必要的。

转子及分类

机器中绕轴线旋转的零部件，称为机器的转子。

按照是否需要动平衡处理转子分为两种：平衡转子，旋转与不旋转时对轴承只有静压力的转子;不平衡转子,如果转子在旋转时对轴承除有静压力外，附加有动压力，则称之为不平衡的转子。转子如果是不平衡的，附加动压力将通过轴承传达到机器上，引起机械振动。

动平衡

当刚体的转轴通过质心且为惯性主轴时，刚体转动时不出现轴承动约束力，称这种现象为动平衡。动平衡实际上就是动不平衡，运用在旋转部件及精度要求极高的设备上。任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响设备的性能和寿命，平衡不好会使旋转部件在运转中飞离出去。

旋转零部件在制造过程中，都需要稳定正常地运转。举例：如列车车轮制动盘、飞机螺旋桨、航空轮胎、电机转子、机床主轴、滚筒、风机、汽轮机、增压器、齿轮、风叶、砂轮等。

转子做动平衡的条件

一个转子究竟要进行静平衡还是动平衡，要根据具体情况如转子重量、形状、

转速、支座条件及用途等而定。一般按下列原则考虑。当转子外径D与长度L满足D/L≥5时，不论其工作转速高低都只需进行静平衡。当L≥D时，只要工作转速大于1000转/分，都要进行动平衡。

以上只是一般原则，有特殊要求的转子必须特殊考虑，如人造卫星，其转速只不过每分钟几十转，也需要进行动平衡。

如果一个转动的物体质量分布不均匀，转动起来就会产生振动。不均匀程度越大，振动也越大。消除振动的方法很简单，就是把不均匀的质量点找出来并去掉它，或者在它对面人为地加一块相同的质量平衡它。

基本上要求高一点的转动部件最好是做动平衡，因为动平衡回转体震动的一个很主要的原因。动不平衡就是说在转动时回转体质点离心力产生的力矩不能在轴中心抵消，产生了一个力矩偏差，这个偏差会导致轴的弹性变形，轴的变形又使这个不平衡力矩进一部加大，如此恶性循环知道这个力矩与轴的弹性变形力相互抵消位臵，这就产生了一个问题：轴此时并不是个直的，此时的轴受到偏心力的作用使的震动产生了。国外的机械运转噪音小跟他们的动平衡调的好有很大的关系。

转子动平衡标准

对于旋转设备，约一半以上的故障都与不平衡有关。因此，了解设备的残余不平衡量允许值，即动平衡标准是非常有必要的。动平衡标准是机械行业重要的基础性、通用性标准。承担动平衡国际标准制订工作的是ISO/TC108《机械振动与冲击》技术委员会，国家标准则是由全国机械振动与冲击标准化技术委员会

（CSBTS/TC53）负责。

任何转子都存在不平衡量，而动平衡的目的就是要转子在其工作转速范围内运转平稳，而转子在工作转速范围内过临界转速时不至于引起较大振动，就要做动平衡，即想办法将不平衡量降低，以其达到某一精度。

考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以2.5倍为增量，从要求最高的G0.4到要求最低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(g.mm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。该标准建立了转子的最高转速与可接受的残余不平衡之间的关系，以及各种有代表性的转子与建议的质量不平衡等级之间的关系；介绍了质量不平衡等级G（等效于一个不受约束的转子所产生的eω），因为它可用来比较机器在不同速率运转时的物理性能。标准中的G值在数字上相当于以9500r/min运转的转子用μm来表示的偏心率e。转子的质量不平衡等级或不平衡可以用一台已校准的动平衡机进行评定。平衡品质或平衡质量等级(G)表示回转体处于不平衡状态时回转体重心的线速度，是用来判断回

转体动态负载的一种机械比较量。G值越小，则回转体旋转越是平稳。

转子的平衡精度等级

表1-1平衡精度等级