动平衡理论与方法选编.ppt

动平衡理论与方法;(二)动不平衡 假设有一个具有两个平 面的转子的重心位于同一转轴 平面的两侧，且m1r1=m2r2， 整个转子的质心Mc仍恰好位于 轴线上（图3-3），显然，此 时转子是静平衡的。但当转子 旋转时，二离心力大小相等、 方向相反，组成一对力偶，此 力偶矩将引起二端轴承产生周 期性变化的动反力，其数值为： 。 这种由力偶矩引起的转子及 轴承的振动的不平衡叫做动不 平衡。; (三)动静混合不平衡 实际转子往往都是动静混合不平 衡。转子诸截面上的不平衡离心力 形成的偏心距不相等，质心也不在 旋转轴线上。转动时离心力合成成 为一个合力（主向量）和一个力偶 （主力矩），即构成一静不平衡力 和一动不平衡力偶。（图3-4）。 二、刚性转子的平衡原理 1．不平衡离心力的分解 （1）分解为一个合力及一个力偶 矩,以两平面转子为例。由理论力学可 图3-4三种不平衡 知，不平衡力（任意力系）可以分解为一个径向力和一个力偶。;如图3-6所示二平面转子，不平衡离心力 、 , 分别置于Ⅰ、Ⅱ平面上。若在Ⅰ平面0点上加一对大小相等、方面相反的力 、 ，则 、 、 、 四个力组成的力系与原、力系完全等价。; 在0点求 、 的合力 ,Ⅰ平面中剩下的 与Ⅱ平面中的 正好组成力偶。经这样分解，得到了一般的不平衡状况，即将动静混合不平衡问题归结为一个合力 和一个力偶矩F2·l的作用。前者是静不平衡，后者为动不平衡。; 同理,将 分解为Ⅰ、Ⅱ平面上的平行力 、 ， ;如果转子上有多个不平衡离心力存在，亦可同样分解到该选定的Ⅰ、Ⅱ平面上再合成，最终结果都只有两个不平衡合力（ 、 ）（Ⅰ、Ⅱ平面上各一个）。到此校正转子不平衡的任务就简单了，即仅分别在Ⅰ、Ⅱ平面不平衡合力 、 的对侧（反方向）加重（或去重），使其产生的附加离心力与上述不平衡合力相等，这样转子就达到了平衡。 (3) 分解为对称及反对称不平衡力（图3－8） 将Ⅰ、Ⅱ平面内的 、 力同时平移到某任一个点0上，由矢量三角形、可??看出：；;;即：;显然，同方向对称力 、 可以认为是由于静不平衡分量产生的，反方向对称力 、 ，可以认为是由动不平衡分量产生的。所以，对刚性转子而言，可用同方向平衡重量平衡静不平衡分量，用反方向平衡重量平衡动不平衡分量。 由以上讨论可知，与在二个平面内加二个平衡重量的结果相同，亦可在二个任意（垂直于轴线）平面上的相应位置加二个对称的共面平衡重量平衡静不平衡量，在另一相应位置加上二个反对称的共面平衡重量平衡动不平衡量，这样转子亦可获得平衡。;5. 不平衡振动的初步分析;;则 ;　　　　　　　　　振动初步分析;(4) 　、　之间夹角不大，但振幅相差很大（图3-15）。在A端加平衡质量（动．静） ;　　由图3-15—图3-17可以看出，当　　、　的振动幅值相差很大，不管之间的夹角如何，都是一侧不平衡，只要在一侧加（或减）平衡质量，就可减小或消除振动。 　　以上对不平衡振动振幅、相位的初步分析，可以简化平衡工作，提高现场平衡效率。 6. 刚性转子平衡的线性条件 　　由单自由度强迫振动可知，在干扰力的作用下，系统振动的振幅（位移）和相位有如下表达式：;将　　　　代入后;式中：G为不平衡重量，F0为不平衡离心力，因此，对于一失衡转子，若阻尼一定，r，w一定，则不平衡离心力F0与不平衡重量G成线性（比例）关系，即该系统的振幅y与不平衡重量G成线性关系。（3-7）式还表明，对于已知体系，阻尼和wn一定，当w不变时，扰动力与振幅之间的相位差角也就一定了，即振动（振幅）滞后于干扰力的角度不变（图3-18）。 ;　　由上可见，转子偏心离心力Fo的方向与轴心位移最大值A的方向不一致，Fo总顺转速方向超前一个角度（即相位差角）。转速不变时，相位差角基本不变。经验数据为， 　　刚性转子=15o～70o（多数为15o～45o） 　　挠性转子=100o～130o（≤160o） 　　在临界转速时=90o 　　式（3-5）与式（3-7）称为线性条件，它们是刚性转子平衡校正工作的基础和依据。但由于实际机组振动系统的复杂性（如轴承刚度、油膜刚度、中心不正等），带来平衡重量及相位计算误差。但总的说来，对刚性转子的平衡，这两个线性条件还是比较符合的。;3.1.2 刚性转子的平衡方法; （一）根据经验公式求得试加重量大小 ; (二) 试加重量位置(方位)选择的原则