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1、用动平衡方法得到静平衡数据的理论分析f'GU参ANG嵌XlGUANG~NONG瓠YKJD~U亿OAI●月'',◎黎波(广西农机鉴定站530001)(摘要]运行中的转子出现不平衡是必然的,不平衡会对如轴承,电机,齿轮零件等带来损坏;因此对转子进行平衡校验是消除旋转设备振动的一项重要措施.用动平衡方法代替静平衡方法进行平衡校验,得到静平衡数据,对于提高转子在平衡校验过程中的准确度和工作效率,有着重要的现实意义.关键词:动平衡方法静平衡数据理论分析一,概述运行中的转子出现不平衡是必然的,造成转动件不平衡的原因主要有:旋转件本身形状不对
2、称;加工制造上的公差;工件组装不当;旋转件运转时变形;旋转件磨损;旋转件本体附着异物.对于转子而言,特别是高速回转体,转子不平衡是主要激振力,是产生振动,噪声的主要原因,如风机,水泵电机,汽轮发电机组等.不平衡给设备其他部件,如轴承,电机,齿轮等带来损坏,因此转子平衡是消除旋转设备振动的一项重要措施.转子平衡有动平衡和静平衡两种方式,由于静平衡架的制作精度要求高,静平衡操作费时,结果准确度不高,用动平衡方法代替静平衡方法进行平衡校验,得到静平衡数据,对于提高转子在平衡校验过程中的准确度和工作效率,有着重要的现实意义.二,回转体的
3、平衡原理在了解动平衡和静平衡前,首先了解回转体的平衡原理.任何一个回转体在旋转,可以看作其体内的无数个微小质点在绕轴心作旋转运动,并因此产生离心惯性力,这些离心惯性力组成一个惯性力系,作用在回转体上,使之产生弯曲变形.弯曲变形改变了质点到旋转轴心的距离,使离心惯性力大小发生变化,又使回转体产生新的弯曲变形,如此反复,直到抵抗弯曲变形的弹性恢复力与离心惯性力平衡为止.在工程中,若回转体在离心惯性力的作用下,只产生微小的弯曲变形,则称之为刚性回转体,反之,则称之为柔性回转体.在机械产品的平衡检测中,绝大部分是针对刚性回转体.假设一个
4、任意形状的刚性回转体,以等角速度CO绕一固定z轴旋转,取z轴上任意一点为坐标原点,记为点O,按照理论力学原理可知,刚性回转体上的无数个质点产生的离心惯性力向点O简化的结果,将得到此惯性力系的主矢Ro及主矩Mo(见图1),用矢量表示为:Ro=∑Fi=∑InioJZri=Mo~ZrciR.l=M∞.IrciMo=∑(PixF)lM.l=∞zV~yz+J2zx一[24](1一1)(1—2)式中:mi:第i的质量(kg)ri:第i个微小质点到z轴的距离矢量(m)Fi:第i个微小质点产生的离心惯性力(N)M:刚性回转体的总质量(kg)1"
5、12:刚性回转体的质心c点到z轴的距离矢量(m)pi:第i个微小质点到原点O的距离矢量(m)Jvz:刚性回转体对x轴的离心惯性积(Kg?m2)Jzx:刚性回转体对y轴的离心惯性积(Kg?m2)ZY(图1)主矢Ro的大小与原点O的位置选择无关,而主矩Mo的大小却与原点O的位置选择有关.刚性回转体在旋转时,主矢Ro和主矩Mo会随同发生旋转性变化,因此对支承轴产生交变的动压力,从而刚性回转体平衡的必要与充分条件是该惯性力系向任一点简化得到的主矢Ro和主矩Mo都为零,根据式(1—1),由Ro=o可以推出rc--o,即z轴必须经过质心Co
6、,根据式(1—2),由Mo=o或IMol=o可以推出Jyz=o和Jzx--o,即z轴必须是刚性回转体的某一条惯性主轴.满足条件Ro=o和Mo=o的轴,就称为中心惯性主轴.为了使一个不平衡的刚性回转体成为平衡的回转体,就需要重新调整其质量分布,使其新的中心惯性主轴与旋转轴重合,这个过程就是回转体的平衡.三,校正面和平衡精度的概念(一)校正面校正面:超出平衡允差的转子往往需要校正,这些不平衡的校正通常不能在所设定的平衡允差平面上进行,而需要在转子可以增加,去除或重新配置材料的平面上进行,这样的平面就称为校正面.刚性回旋体的静平衡,一
7、般只需要一个校正面,这个校正面应该是该回转体的质心所在的平面或其很近的位置,对于刚性回转体的动平衡则必须选择两个校正面.这两个校正面应将刚性回转体的质心夹在两个面之间.(二)平衡精度刚性回转体的惯性力系的主矢Ro=Mto2rc[见式(1-1)],令U=M?re,称为不平衡量,u排除了转速∞的影响,可以更好地表现惯性力的大小.工程中也常用IUl=m?r来确定校正质量Ill及校正半径r乘积的大小.一般来说,回转体的总质量越大,允许的剩余不平衡量也越大,为了方便地比较两个不同质量的回转体的平衡精度,采用不平衡量u来比较就很不适当,因此
8、在工程中采用了偏心距e=IUI/M,当U的量纲单位为g?rain,回转体总质量M的量纲单位为Kg时,偏心距e的量纲单位就为m.偏心距e在工程上又可称为剩余不平衡率,即每单位质量上的剩余不平衡量.由国际标准化组织推荐,以质心C点旋转时的线速度e∞为平衡精度等级,记
