大学实验室内教学设备对现场动平衡检测的应用

运行中的转子出现不平衡是必然的。

瓦伦尼安PT300机械故障模拟实验台

    特别是高速回转的机械振动，转子不平衡是主要激振力； 如风机、水泵电机、汽轮发电机组等，其振动主要原因是转子不平衡，因此转子不平衡是消除现场运行振动的一项重要措施；

      过去人们习惯于转子离机平衡，即在专门的动平衡机上进行平衡。这样做需要揭盖、拆卸、运输转子等工序。检修时间长，工序复杂，费用高，对大型转子尤其困难。
      因此，人们普遍推崇机上平衡：

现场动平衡带来的效益：缩短检修时间，降低修理费用，减少停机损失。

一台烧结风机（转子7吨重）的动平衡。在专用平衡机上平衡需要三天时间。而现场动平衡只需三个小时，节约修理费用和减少停机损失约近百万元。

在平衡机上平衡，多数是刚性转子做低速平衡（一般1000rpm以下）；

    按照ISO1940《机械振动——刚性转子平衡品质的要求》用剩余不平衡量来检验平衡的精度。而机器运行是用振动的大小评价机器运行状态的。对于刚性转子按照ISO1940标准验收，一般能够满足机器运转要求；

    对于挠性转子，就不一定能满足机器运行的要求。需要做额定工作转速范围的高速动平衡，大型高速动平衡需要昂贵的动平衡设备（往往是上千万元）并且专用平衡机的支承刚度等安装环境与机器实际运转状态不可能完全一致，而造成相当大的误差。

一台离心式风机，转子重11吨，直径为2.7米，工作转速为1350rpm。
开始在低速平衡机上平衡。总是无法满足机器运转的要求，后来在价值为5千万的真空动平衡设备上做1500rpm范围内的平衡，每次平衡费用5万元；
平衡后两端轴承振动在1500rpm范围内均小于10µm，而机器安装后，在额定工作转速1350rpm下工作，其振动在30—40µm之间。

    现场动平衡不仅能在额定工作转速范围内平衡，而且还可以在带负荷等多种工况下做平衡。

一台轴流风机，转子重16吨，工作转速6000rpm，
在只能达到3600rpm的真空动平衡设备上平衡。

真空动平衡后                           3600 rpm 
                                     振动值 一端  16µm   另一端  10µm
现场动平衡前（装机带负荷） 6000 rpm 
                                      振动值 一端 105µm  另一端  37µm
现场动平衡后（装机带负荷） 6000 rpm  
                                      振动值 一端   36µm  另一端  25µm

较典型和普遍的是转子轴系平衡的问题。
如图所示：

     一台由德国进口的高精密组合机床上的15kW 的电机附近振动大影响机床主轴高速精密旋转。在安装调试中，打断了许多进口专用刀具，该机床无法投入生产。
      
     经过现场动平衡，在电机与机床连接部位上校正平衡，使原来5767rpm下的振动 7.2µm 降到 0.3µm 后，该机床运行良好。

1、产生不平衡的原因

刚性转子和柔性转子的概念：

刚性转子：工作转速低于0.5倍的一阶临界转速的转子
          即：n<0.5nc  

柔性转子：工作转速大于0.7倍的一阶临界转速的转子
          即：n>0.7nc

线性系统：

刚性转子的平衡方法：

三点作图法：

两点作图法：

1、在坐标纸上以半径R = 原始振动A0画圆

2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；
3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆

4、在O2点加重P后，测试加重量P后的振动A2；
5、以半径R=A2，以O2为圆心画圆

6、圆 O1与圆 O2交于 O’；
7、连接 O‘O1, O‘O2, OO1,OO2,OO’
8、量取数值oo’及角度o1oo’

180度两点法：

1、在坐标纸上以半径R = 原始振动A0画圆

2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；
3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆

4、在O2点加重P后，测试加重量P后的振动A2；
5、以半径R=A2，以O2为圆心画圆

6、圆O1与圆O2交于O’；
7、连接 O‘O1, O‘O2, OO1,OO2,OO’
8、量取数值oo’及角度o1oo’

90度两点法：

1、在坐标纸上以半径R = 原始振动A0画圆

2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；
3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆