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1、转 子 动 静 平 衡,第一部分 平衡简介一、平衡的意义:从理论上讲,转子沿轴的长度每一段的重心应与轴的几何中心线重合。实际上, 转子的材料内部组织不均,加工过程产生的误差, 转子运行中的磨损和腐蚀不均及使用修过的转子等,均使转子质量不平衡。,当机械运转时,所有的运动件上都有惯性力。如图所示圆盘形回转体上有不平衡重量Q1,距回转轴中心为rl。当回转体以等角速度回转肘,重量QI所产生的离心力为：,式中，g-重力加速度，9.8m/s2。设Q1=10Kg,rl=1mm,回转轴的转速n=1000r/min,则：,由此可知,当转速很高时,即使r1 值很小，而由Ql所产生的离心力仍是很大, 此离心力一方面
2、可使轴产生弯曲并使支承处受到很大的附加动压力;另一方面,因其方向时时改变,结果使机器与地基发生振动,使机器各部分联接处发生松动,增大机器运动部分的磨损;影响机械的使用寿命,以致被迫停止运行。,二、转子不平衡危害,转子不平衡，风机运行时，转子会产生附加动压力，附加动压力将使轴承振动增大，致使整个机械振动增大，加速轴承的磨损 ，降低机械的寿命，甚至使机械控制失灵，引起严重的事故。通常通过检测风机轴承振动值来确定转子不平衡，振动极限值和转子转速有关，风机转速1000r/min ，控制值是0.10mm。但轴承振动0.10mm时就要进行检修，转子重新找平衡。,三、转子不平衡概念、分类和特性,不平衡是质量
3、和几何中心线不重合所导致的一种故障状态（质心不在旋转轴上），不平衡带来的后果是增加附加载荷，是设备和零部件损坏的最常见的四大故障之一。转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障. 转子不平衡分为两类：静不平衡和动不平衡。,3.1 按不平衡形成过程分类,造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。,3.1.1、原始不平衡,原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的，如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求。其振动特性曲线如下,3.1.2、渐发性不平衡,产生渐发性不平衡是由于转子上不均匀结垢，介质中粉尘的
4、不均匀沉积，介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的磨蚀等因素造成的。其表现为振值随运行时间的延长而逐渐增大。,渐发性不平衡振动特性曲线,渐发性不平衡是排粉机经常出现的问题，排粉机长时间运行，转子磨损日趋严重，磨损一般是不平衡的，转子不平衡程度增大，轴承振动增大，当超过极限值时，就需要停下来检修，重新找静平衡和动平衡。,3.1.3、突发性不平衡,突发性不平衡是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成，机组振值突然显著增大后稳定在一定水平上。 突发性不平衡振动特性曲线：,3.2 转子平衡分类,我们在日常检修中通常把转子分为：静平衡和动平衡两类，在找转子的平衡时也分两部走，
5、先找转子的静平衡，再找转子动平衡。,3.2.1转子静平衡概念,静平衡在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡,3.2.2转子动平衡,动平衡在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面平衡。,第二部分 转子静平衡 1. 静平衡 回转体的重心与回转轴的中心重合时得到的平衡称为静平衡。 但是由于材料不均匀，加工有误差或外形稍有不规则等原因影响回转体的重心G移至轴心线外。静止时,转子受地心引力作用，重心G有转向最低位置的趋势。若无轴承摩擦,转子
6、不能在其它位置停留或保持平衡,这种现象叫静不平衡。,2. 同一平面内回转质量的平衡 对于D/L5（D为叶轮直径,L为叶轮宽度) 的回转体,因其轴向宽度较小,分析时可将其上所有的质量近似视为都集中在同一平面内,在此种情况下,如果发生不平衡现象,则是由于该回转体的重心不在其回转轴中心上所致。,3.找静平衡常用方法两次加重法 两次加重法只适用于显著不平衡的转动机械找平衡。试加重量周移法 试加重量法适用于不显著不平衡的转动机械找平衡。,4. 转子找静平衡的方法和步骤,第一步，找转子显著不平衡。一、将转子分成8等份或者16等份，标上序号。二、使转子转动，力的大小、转动的圈数多少、都无关系，待其静止时记录
7、最底位置。如此连续35次。三、再按反方向使其转动3-5次，观察、记录其最底位置。四、如果多次实验结果表明静止时的最底点都在同一位置，则此点即为转子的显著不平衡点。五、找出显著不平衡点后，可在其相反方向试加平衡质量，一般使用黄泥或腻子，再用前述方法进行试验，直至转子在任何位置均可停止时，即可结束。,第二步，找转子剩余不平衡。一、将转子分成6-8等份，标上序号。二、回转转子、使每两个与直径相对的标号，如1-5、2-6、3-7、4-8，顺次位于水平面内。三、将适量的重物固定在与转子中心保持相当距离的各点内，调整重物重量直至转子开始在轨道上回转为止，称准并记下重物的重量。按照同样的方法，顺次重复一、二
8、、三项的试验，找出每点所加重量并画出图F-1所示曲线。四、根据曲线可以求出转子不平衡位置，在W最小处。为了使转子平衡，必须在直径相对位置，W最大处，加装一平衡重量，平衡重量Q=1/2（WmaxWmin）,第三部分 转子动平衡,一、动平衡回转体的静平衡是在转速等于零的状态下的静力平衡,这只能说明在通过轴线的平面内,回转体的质量分布是对称于轴线的, 但这并不能保证在垂直于轴线的任意平面,回转体的质量分布对称于圆心,也就是说各个平面内是不平衡的。当回转体的宽度比较大时,就会在运转时有一个附加的力偶,如图所示的旋转机件。,二、转子找动平衡的必要性 经过静平衡校验的转子，在高速下旋转时往往仍发生振动。因
9、为所加上或减去的质量，不一定能和转子原来的不平衡质量恰好在垂直于转轴的同一平面上。因此，风机转子经静平衡校验后，必须再做动平衡试验。,在左端有一不平衡重量G，如果从右端与G相对的位置上,固定平衡重量G,机件便获得静平衡, 但当机件旋转时又全产生力偶,因而机件在转动时由于力偶的作用,仍会引起强烈振动。找动平衡的目的,就在于消除这种力偶。,是否需要找动平衡或只需找静平衡, 一般可按下图来决定。图中纵座标L/D是机件长度与直径的比值，而横座标表示机件的转速。直线a以下的区域只需找静平衡;a、b线之间对较精密机器找动平衡,要求不高的机器只需找静平衡。,找动平衡的方法很多,并有许多专用工具和仪器仪表,需
10、根据机械对振动值前要求加以选择。常用的划线法、两点法、三点法是比较简便有效的方法。,一、 三点法找转子动平衡,操作步骤：第一步：清除叶片上的积灰或积粉；第二步：选取试重；第三步：加重测振；第四步：加重校正。 在实际工作中，用三点法找动平衡较为简单方便。这种方法操作简便运用广泛，解决问题的时间短，缩短风机的停机时间，从根本上解决风机的振动问题，保证风机的正常运行，提高了净化效率。试加重量的计算公式为： P250SAGD（3000n）（g） SA为原始振幅 G为转子质量 D为转子直径 n为转速,根据所测三次振幅A1、A2、A3作图，找出平衡重量位置，计算出平衡重量。以o为圆心，取适当的比例以三次振
11、幅A1、A2、A3为半径画三段弧A、B、C，用选择法在A、B、C三个弧上分别取a、b、c点，使三点间距离彼此相等。连接ab、bc、ca得等边三角形，并作三角形三个角的平分线交于s点，连接os。以s为圆心，sa（sa=sb=sc）为半径，作s圆交os于s点，s点即为平衡重量应加的位置。平衡重量：Ma=os/saP（g）,为了尽快找到应加的重量和位置，根据平时的数据总结经验。根据经验，Y4-73-12No30F的风机振动010 mm时不平衡重量为2500g；为了达到不停炉处理叶片磨损引起的振动问题的目的，平时须加强对风门挡板的维护，减少风门挡板的漏风，在单侧风机停运时能防止热风从停运的送风机处漏出
12、以维持良好的工作环境。,找动平衡需要解决的两个问题 加重量 相位刚性转子找平衡的两个必备条件当转速不变时滞后角不变不平衡质量引起的离心力与振幅成正比,二、划线法找动平衡 这种方法简单易行，较适用于锅炉离心风机找动平衡,取表面光滑、无锈蚀、不晃动、无椭圆的轴段,作为划线位置,并在该段上涂一层均匀的白粉。,起动转子至额定转速,转速稳定后,用铅笔或划针向涂白粉的轴段缓慢、平稳地靠近,在该轴段上划35道线段,线段越短越好,如图所示。同时用振动表测取靠近转子的轴承上的振幅A,停机后找出轴上各条用铅笔划线痕迹的中点,并将该点沿径向移到转子平衡面上(设该点为A),此点即为第一次划线位置。,（1）试加重量的确
13、定 与转子转速、加重半径、振幅、轴和轴承的刚性有关。原则是在工作转速下产生的离心力不超过转子重量的30%,试加重的纠正：当振幅小于10%，同时相位变化小于20度，应增加试加重4060%。当振幅超过0.25mm，同时相位变化为10820时，应增加试加重4060%。当振幅与相位角不是同时增加或减小时，应将试加重量移动90重新测量。,(2)自平衡面上A 点退后(逆转)90得C点,在C点上加上试加重量P(见图)。再次起动转子，按前操作方法进行第二次划线,并将划线中点移至平衡面上(设该点为B),并测记轴承振动振幅A2.,(3)根据两次划线位置(A、B) 和两次轴承振幅(A1、A2), 按以下方法作图:以
14、实际试加重量半径( 也可缩小比例)作图,圆周上A、B点为两次划线中点,C点为试加重量P的位置。连接OA、OB、OC,在OA、OB线上按相同的比例分别截取0a、Ob等于振幅 A1、A2 。,连接ab,设Oab=,由OC为始边逆转角至D点,则D点就是应加平衡重量的位置。从图上可看出,A点与不平衡重的位置不同向,也就是不平衡重量所产生的振动反应到轴上时要滞后一个角度,此角称为滞后角。Ob为不平衡重和P合力作用所产生 的振幅,则ab为Oa与Ob的合振幅, 即试加重P的振幅。,滞后角在作高速动平衡时，振幅始终滞后于引起振动的扰动力一个角度，称此角为滞后角。当转速不变时滞后角不变。,从图上还看出P 值越是接近不平衡重量并方向接近相反,则Ob值及角就越小,即Oa:ab越近于l,因此平衡重量应为：,(4)将平衡重量Q在D点上,起动转子，进行试验,若振幅不合格，可对Q值及其位置作适当地调整。若转子位于两轴承之间,则应先在振幅较大的一侧找好平衡,再进行另一侧的找平衡,并将其平衡重量按周移法分配至两平衡面上。,
