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动平衡

动平衡

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转子动力学 的一个研究内容,指确定转子转动时产生的不平衡量(离心力和离心力偶,见相对运动 )的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量会引起转子的横向振动 ,并使转子受到不必要的动载荷,这不利于转子正常运转。所以,大多数转子应该进行动平衡。在机器制造或维修中,动平衡成为一道工序。动平衡卧式硬支撑双驱动平衡机
转子转动时产生的不平衡量是因转子各微段的质心不严格处于回转轴线上引起的。各微段因质心偏离回转轴线而产生的离心力都垂直于回转轴线。通过力的合成可把离心力系合成为少数的集中力,其方向仍垂直于轴线。一般说,至少要用分别作用于两个横截面上的两个集中力才能代表原来的离心力系。若这两个集中力刚好形成力偶,则原来的不平衡量在转子不旋转时是无法察觉和测量的;旋转时,力偶才形成横向干扰并引起转子的振动。这种不平衡的效应只有在旋转的动态中才能察觉和测量,所以需要进行动平衡。与此相对的静平衡是指当转子的质量很集中以致可以看作一个垂直于回转轴线的不计厚度的薄盘时,不需旋转就能进行的平衡。其作法是将转子水平放置,偏重的一边受重力作用会垂到下方,设法调整转子质心的位置,使之位于回转轴线上。
在测出不平衡的位置和大小后,或是直接将它去掉,或是在它的对称方向加上和它相应的质量来平衡它的效应,即通过去重或配重完成动平衡。

根据转子的变形和质量分布的情况,动平衡分为刚性转子的动平衡和柔性转子的动平衡。
刚性转子的动平衡 
对于工作转速远低于临界转速的转子,不平衡量引起的变形很小。这种转子可按刚体处理,动平衡可在低速下进行,称为刚性转子的动平衡。在进行刚性转子动平衡时,各微段的不平衡量引起的离心惯性力系可以简化到任意选定的两个截面上去,在这两个面上作相应的校正(去重或配重)即可完成动平衡。为找到两个截面上不平衡量的方位和大小可使用动平衡机。常见的动平衡机分为软支承式和硬支承式两类,前者检测不平衡量引起的振动;后者检测不平衡转子对支承的作用力。刚性转子的动平衡问题已解决得较好。目前,国际标准化组织(ISO)已规定出各类刚性转子动平衡的精度。
柔性转子的动平衡
超临界转速工作的转子在启动和制动时,转速必定通过临界转速,这时不平衡量会使转子产生明显的变形。若转子各微段质心对回转轴线的偏离对变形有明显的影响,则转子不能按刚性转子处理,相应的动平衡称为柔性转子的动平衡。
方法有两种:
①振型法。将不平衡量按转子的各阶固有振型分解。若动平衡时的转速接近某临界转速,则这一阶固有振型突出于其他各阶之上。通过检测该振型,就可找到为消除这一阶不平衡分量所需的校正质量的大小和应放置的位置。逐阶进行,就可完成动平衡。
②影响系数法。在转子上选定若干个校正面和若干个测量面并进行多次运转校正。某校正面上单位校正量在一定转速下引起的某测量面的振动就是一个影响系数。通过测量或计算求出这些影响系数,便可根据不平衡量引起的振动,确定为将各测量面的振动限制在某量值以下,各校正面应加配重(或去重)的位置和大小。在这两个方法的基础上还发展了其他方法,例如振型圆法等。

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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。

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