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1、转子的平衡第1页，本讲稿共18页一一、不平衡的概念、不平衡的概念 泵、压缩机、风机和汽轮机等化工机器振动的原因很多，但泵、压缩机、风机和汽轮机等化工机器振动的原因很多，但泵、压缩机、风机和汽轮机等化工机器振动的原因很多，但泵、压缩机、风机和汽轮机等化工机器振动的原因很多，但是转子的不平衡是主要原因之一。是转子的不平衡是主要原因之一。是转子的不平衡是主要原因之一。是转子的不平衡是主要原因之一。在化工机器中，由于转子（以及其它旋转零部件）的材料在化工机器中，由于转子（以及其它旋转零部件）的材料在化工机器中，由于转子（以及其它旋转零部件）的材料在化工机器中，由于转子（以及其它旋转零部件）的材料密度不
2、匀或者加工不均、装配误差大、使用中受腐蚀或者密度不匀或者加工不均、装配误差大、使用中受腐蚀或者密度不匀或者加工不均、装配误差大、使用中受腐蚀或者密度不匀或者加工不均、装配误差大、使用中受腐蚀或者污垢沉积、异常温度影响变形或轴发生残余弯曲等，都可污垢沉积、异常温度影响变形或轴发生残余弯曲等，都可污垢沉积、异常温度影响变形或轴发生残余弯曲等，都可污垢沉积、异常温度影响变形或轴发生残余弯曲等，都可能是转子的重心与运行中心出现偏差，而转子在旋转时由能是转子的重心与运行中心出现偏差，而转子在旋转时由能是转子的重心与运行中心出现偏差，而转子在旋转时由能是转子的重心与运行中心出现偏差，而转子在旋转时由上述因
3、素的影响会产生很大的离心力，严重时将使机器产上述因素的影响会产生很大的离心力，严重时将使机器产上述因素的影响会产生很大的离心力，严重时将使机器产上述因素的影响会产生很大的离心力，严重时将使机器产生振动，这就是转子的不平衡。生振动，这就是转子的不平衡。生振动，这就是转子的不平衡。生振动，这就是转子的不平衡。第2页，本讲稿共18页1、静不平衡静不平衡 指回转体（转子）的重心不在它的转动轴线上，于是回指回转体（转子）的重心不在它的转动轴线上，于是回指回转体（转子）的重心不在它的转动轴线上，于是回指回转体（转子）的重心不在它的转动轴线上，于是回转体旋转时，在转动平面中就会产生通过重心的离心力。转体旋转
4、时，在转动平面中就会产生通过重心的离心力。转体旋转时，在转动平面中就会产生通过重心的离心力。转体旋转时，在转动平面中就会产生通过重心的离心力。旋转体上有不平衡量时，这不平衡量所产生的离心力或旋转体上有不平衡量时，这不平衡量所产生的离心力或旋转体上有不平衡量时，这不平衡量所产生的离心力或旋转体上有不平衡量时，这不平衡量所产生的离心力或几个不平衡量产生的离心合力，因其通过旋转件的重心，几个不平衡量产生的离心合力，因其通过旋转件的重心，几个不平衡量产生的离心合力，因其通过旋转件的重心，几个不平衡量产生的离心合力，因其通过旋转件的重心，所以，它不会使旋转件旋转时产生轴线倾斜的力矩。所以，它不会使旋转件
5、旋转时产生轴线倾斜的力矩。所以，它不会使旋转件旋转时产生轴线倾斜的力矩。所以，它不会使旋转件旋转时产生轴线倾斜的力矩。静不平衡是一种在静态的就显示出来的不平衡状态。只静不平衡是一种在静态的就显示出来的不平衡状态。只静不平衡是一种在静态的就显示出来的不平衡状态。只静不平衡是一种在静态的就显示出来的不平衡状态。只有当它的偏重在铅垂下方时，零部件或转子才能停止转有当它的偏重在铅垂下方时，零部件或转子才能停止转有当它的偏重在铅垂下方时，零部件或转子才能停止转有当它的偏重在铅垂下方时，零部件或转子才能停止转动，而当其转动起来以后，就会产生很大的离心力，使动，而当其转动起来以后，就会产生很大的离心力，使动
6、，而当其转动起来以后，就会产生很大的离心力，使动，而当其转动起来以后，就会产生很大的离心力，使机器振动，如图所示机器振动，如图所示机器振动，如图所示机器振动，如图所示。第3页，本讲稿共18页零件静不平衡情况如下图零件静不平衡情况如下图第4页，本讲稿共18页 2、动不平衡动不平衡 指回转体的的重心虽然在它的转轴上，但当回转体转指回转体的的重心虽然在它的转轴上，但当回转体转指回转体的的重心虽然在它的转轴上，但当回转体转指回转体的的重心虽然在它的转轴上，但当回转体转动时，却产生作用于回转轴线平面中的离心力力偶。转动时，却产生作用于回转轴线平面中的离心力力偶。转动时，却产生作用于回转轴线平面中的离心力
7、力偶。转动时，却产生作用于回转轴线平面中的离心力力偶。转子等旋转部件上的各不平衡量所产生的离心力，如果形子等旋转部件上的各不平衡量所产生的离心力，如果形子等旋转部件上的各不平衡量所产生的离心力，如果形子等旋转部件上的各不平衡量所产生的离心力，如果形成力偶，则旋转件在旋转时不仅会产生垂直于旋转轴线成力偶，则旋转件在旋转时不仅会产生垂直于旋转轴线成力偶，则旋转件在旋转时不仅会产生垂直于旋转轴线成力偶，则旋转件在旋转时不仅会产生垂直于旋转轴线方向的振动，而且还能使旋转轴线产生倾斜振动。方向的振动，而且还能使旋转轴线产生倾斜振动。方向的振动，而且还能使旋转轴线产生倾斜振动。方向的振动，而且还能使旋转轴
8、线产生倾斜振动。动不平衡是一种在动态下才显示出来的不平衡状态，如动不平衡是一种在动态下才显示出来的不平衡状态，如动不平衡是一种在动态下才显示出来的不平衡状态，如动不平衡是一种在动态下才显示出来的不平衡状态，如下面图片所示的曲轴，由于没有平衡铁，即使静态下是平衡下面图片所示的曲轴，由于没有平衡铁，即使静态下是平衡下面图片所示的曲轴，由于没有平衡铁，即使静态下是平衡下面图片所示的曲轴，由于没有平衡铁，即使静态下是平衡的，曲轴可随意静止（平衡），但是在动态下，左右两个离的，曲轴可随意静止（平衡），但是在动态下，左右两个离的，曲轴可随意静止（平衡），但是在动态下，左右两个离的，曲轴可随意静止（平衡），
9、但是在动态下，左右两个离心力使曲轴受到力偶的作用，机器照样产生振动。这就是典心力使曲轴受到力偶的作用，机器照样产生振动。这就是典心力使曲轴受到力偶的作用，机器照样产生振动。这就是典心力使曲轴受到力偶的作用，机器照样产生振动。这就是典型的动不平衡。型的动不平衡。型的动不平衡。型的动不平衡。第5页，本讲稿共18页零件的动不平衡零件的动不平衡第6页，本讲稿共18页3 静动不平衡静动不平衡 它是一种静态和动态都会显示出来的不平衡。大多数转子都属于它是一种静态和动态都会显示出来的不平衡。大多数转子都属于它是一种静态和动态都会显示出来的不平衡。大多数转子都属于它是一种静态和动态都会显示出来的不平衡。大多数
10、转子都属于这种失衡状态。这种失衡状态。这种失衡状态。这种失衡状态。既然零部件或者转子有不平衡状态，就应该设法去使它平衡。所既然零部件或者转子有不平衡状态，就应该设法去使它平衡。所既然零部件或者转子有不平衡状态，就应该设法去使它平衡。所既然零部件或者转子有不平衡状态，就应该设法去使它平衡。所谓平衡，就是减少零部件转动的失衡量，使机器运转平稳的一种工谓平衡，就是减少零部件转动的失衡量，使机器运转平稳的一种工谓平衡，就是减少零部件转动的失衡量，使机器运转平稳的一种工谓平衡，就是减少零部件转动的失衡量，使机器运转平稳的一种工艺方法。艺方法。艺方法。艺方法。实践中的找平衡，是根据不同的转速和结构只选用静
11、平衡法和动平实践中的找平衡，是根据不同的转速和结构只选用静平衡法和动平实践中的找平衡，是根据不同的转速和结构只选用静平衡法和动平实践中的找平衡，是根据不同的转速和结构只选用静平衡法和动平衡法来进行的，通常的依据可参考下表：衡法来进行的，通常的依据可参考下表：衡法来进行的，通常的依据可参考下表：衡法来进行的，通常的依据可参考下表：平衡方法平衡方法平衡方法平衡方法转子外径与长度之比转子外径与长度之比转子外径与长度之比转子外径与长度之比工作转速工作转速工作转速工作转速 静平衡静平衡静平衡静平衡D/LD/L大于等于大于等于大于等于大于等于5 5 任何转速任何转速任何转速任何转速 动平衡动平衡动平衡动平
12、衡D/LD/L小于等于小于等于小于等于小于等于1 1 n1000r/minn1000r/min。第7页，本讲稿共18页二二、动平衡动平衡1.动平衡的基本力学原理动平衡的基本力学原理动平衡的基本力学原理动平衡的基本力学原理如图假设一转子存在两个不平如图假设一转子存在两个不平如图假设一转子存在两个不平如图假设一转子存在两个不平衡量衡量衡量衡量T T1 1和和和和T T2,2,当转子旋转时当转子旋转时当转子旋转时当转子旋转时,它们它们它们它们产生的离心力分别为产生的离心力分别为产生的离心力分别为产生的离心力分别为P P和和和和Q.PQ.P和和和和QQ都垂直于转子的轴线都垂直于转子的轴线都垂直于转子的
13、轴线都垂直于转子的轴线,但不在但不在但不在但不在同一轴向平面同一轴向平面同一轴向平面同一轴向平面,P,P处于处于处于处于B B1 1平面平面平面平面,Q,Q处于处于处于处于B B2 2平面上平面上平面上平面上.为了平衡这两个为了平衡这两个为了平衡这两个为了平衡这两个力力力力,可在转子上选择两个与轴线可在转子上选择两个与轴线可在转子上选择两个与轴线可在转子上选择两个与轴线垂直的平面垂直的平面垂直的平面垂直的平面,作为动平衡的校正作为动平衡的校正作为动平衡的校正作为动平衡的校正平面平面平面平面.T2T1T1QPB1B2第8页，本讲稿共18页PT1QT2ll2l1P2P1Q2Q1F1F2第9页，本讲
14、稿共18页为了防止动平衡试验时因不平衡量过大而产生为了防止动平衡试验时因不平衡量过大而产生剧烈的振动剧烈的振动,在低速动平衡前应先进行静平衡在低速动平衡前应先进行静平衡试验试验,而在高速动平衡试验之前进行低速动平而在高速动平衡试验之前进行低速动平衡试验衡试验.如上所述如上所述,动平衡发按平衡时所使用的转速不动平衡发按平衡时所使用的转速不同可分为同可分为:低速动平衡和高速动平衡低速动平衡和高速动平衡 若按使用的设备和方法不同可分为若按使用的设备和方法不同可分为:平衡机平衡和在机体上平衡平衡机平衡和在机体上平衡 第10页，本讲稿共18页2.低速动平衡低速动平衡平衡转速较低的的动平衡过程平衡转速较低
15、的的动平衡过程,一般为转子一般为转子工作转速的工作转速的20%左右左右(150-500r/min;而低速而低速动平衡机的转速部分为好几个档次动平衡机的转速部分为好几个档次).因为转因为转子是刚性的子是刚性的,所以又称为刚性转子动平衡所以又称为刚性转子动平衡.动平衡试验动平衡试验,一般情况下是在动平衡机上进一般情况下是在动平衡机上进行行.旋转件在旋转时旋转件在旋转时,使动平衡机支承产生振使动平衡机支承产生振动动,依靠测振仪器测出振幅和相位依靠测振仪器测出振幅和相位,在通过一在通过一定的计算定的计算,便可进行平衡测试工作便可进行平衡测试工作.第11页，本讲稿共18页3.高速动平衡高速动平衡高速动平
16、衡是上世纪50年代发展起来的技术,是用高速动平衡机进行高试验转速的的动平衡,由于转速高,(国内有13400的转子),故均设计为挠性转子.第12页，本讲稿共18页 平衡精度平衡精度转子经过动平衡试验后转子经过动平衡试验后,不可避免的还会存留不可避免的还会存留一些剩余不平衡量一些剩余不平衡量.平衡精度就是指转子经平平衡精度就是指转子经平衡试验后衡试验后,允许存在的不平衡量允许存在的不平衡量.对于一台具体的机器对于一台具体的机器,根据其结构特点，和工根据其结构特点，和工作条件不同作条件不同,在保证它安全经济的运转的前提在保证它安全经济的运转的前提下下,都规定有一个合理的平衡精度都规定有一个合理的平衡
17、精度.平衡精度的表示方法有两种平衡精度的表示方法有两种:剩余不平衡力矩剩余不平衡力矩 偏心速度偏心速度第13页，本讲稿共18页 (1).剩余不平衡力矩剩余不平衡力矩剩余不平衡力矩剩余不平衡力矩M；M=TR=We (g.mm)T-剩余不平衡量剩余不平衡量,g;R-剩余不平衡量所处的半径剩余不平衡量所处的半径,mm;w-旋转件的重量旋转件的重量,g;e-旋转件的重心偏心距旋转件的重心偏心距,mm.第14页，本讲稿共18页(2).偏心速度偏心速度偏心速度偏心速度Ue 所谓偏心所谓偏心,就是旋转件的重心偏离旋转中心就是旋转件的重心偏离旋转中心的距离的距离,因此因此,偏心速度是指旋转件在旋转偏心速度是指
18、旋转件在旋转时的重心振动速度时的重心振动速度,即即:Ue=e/1000Ue-偏心速度偏心速度,mm/s;-旋转件的角速度旋转件的角速度,(=2n/60,1/s2n/60,1/s);e-旋转件的重心偏心距旋转件的重心偏心距,m.第15页，本讲稿共18页 例例例例1.1.某旋转件的重量为某旋转件的重量为某旋转件的重量为某旋转件的重量为1000kg,1000kg,工作转速为工作转速为工作转速为工作转速为10000rpm,10000rpm,平衡精度等级为平衡精度等级为平衡精度等级为平衡精度等级为G1,G1,则平衡后允许的偏心距则平衡后允许的偏心距则平衡后允许的偏心距则平衡后允许的偏心距e?e?e=10
19、00Ue/e=1000Ue/=1000*Ue*60/(=1000*Ue*60/(2n2n)=1000*1*60/(2*3.14*10000)=1000*1*60/(2*3.14*10000)=0.95(=0.95(m)m)偏心距偏心距e e还可以换算出不平衡力矩还可以换算出不平衡力矩还可以换算出不平衡力矩还可以换算出不平衡力矩M,M,即即即即:M=TR=We=1000*0.95=950g.mmM=TR=We=1000*0.95=950g.mm假定该旋转件上两个动平衡校正面的轴向是与旋转件的重心等距假定该旋转件上两个动平衡校正面的轴向是与旋转件的重心等距离的，则每一个面上允许的不平衡力矩可取离的
20、，则每一个面上允许的不平衡力矩可取M/2=475g.mmM/2=475g.mm,这相当于在半径这相当于在半径475475处允许不平衡量为处允许不平衡量为1g1g第16页，本讲稿共18页 例2.尿素二部P108-C/D转子(包括叶轮,轴套轴,联轴节)总重量约为50kg,工作转速为2950rpm,平衡精度等级为G6.3,则平衡后允许的偏心距e?e=1000Ue/=1000*Ue*60/(2n2n)=1000*6.3*60/(2*3.14*2950)=20.4(m)m)偏心距偏心距e还可以换算出不平衡力矩M,即:M=TR=We=50*20.4=1020g.mmM=TR=We=50*20.4=1020g.mm这相当于半径这相当于半径280mm280mm处处3.64g3.64g第17页，本讲稿共18页 谢 谢 ！第18页，本讲稿共18页