薄壁挠性高速转子动平衡技术原理及应用

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1、学术论文RESEARCH薄壁挠性高速转子动平衡技术原理及应用PrincipleandApplicationofHigh·—SpeedBalancingofThin—-WalledFlexibleShaft哈尔滨东安发动机集团有限公司汪永琴空军驻120厂军事代表室刘兴龙哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司刘师坤【摘要1挠性转子在高速旋转时产生强烈振动，而且一个转速下的平衡将造成上一个转速平衡状况的破坏。挠性转子动平衡不同于刚性转子，采用刚性力传递理论的平衡方法不能消除挠性轴的振动，也达不到平衡的目的。经过大量的理论研究和实际摸索，总结出了多种国际领先的工艺方法，进行薄壁挠性高速转

2、子的动平衡，取得了很好的成效。关键词：动平衡挠性转子平衡技术挠曲振动IABSTRACT】Thevibrationwillbeverystrongwhentheflexibleshaftisrotating，andthebalancinginonespeedwillbreakthebalancinginanotherspeed．Thebalancingofflexibleshaftisdifferentfromthebalancingofrigidshaft．Thevibrationoftheflexibleshaftcannotbeeliminatedandthebalan

3、cingpurposealsocannotbereachedbyadoptingtherigiddeliveringmethod．Manymethodswhicharekeepingaheadininternationalareconcludedbymanytheoryresearchesandpracticalexperi-ences，andgoodeffectsareobtained．Keywords：BalancingFlexibleshaftTechniqueforbalancingFlexibilityVibration1动平衡相关的概念及原理挠性转子的概念：随着

4、机组容量的增大，机组转子轴向尺寸越来越大。细而长的转子，挠(柔)性增加，因而临界转速大大下降，工作转速将超过第一阶临界转速或第二、第三阶l临界转速。这样的转子称为挠性转子。平衡的概念：不平衡的转子经过测量其不平衡量和相位，并加以校正以消除其不平衡量，使转子在旋转时，不致产生不平衡离心力的平衡工艺叫做动平衡。挠性转子平衡原理分析：现在以简单的例子加以说明，设有一质量为肘的挠性转子(见图1)，在Ⅳ平面处存在一不平衡质量mH，半径为％。转子质心s(不计不平衡质量脚H时)位于离Ⅳ不远的旋转轴上(图1①)。76航空制造技术·2010年第16期先将这一转子放在低速平衡台上进行低速动平衡

5、。在转子二端面I、Ⅱ面上，埘Ⅳ的对侧加上二平衡质量，使，，llrl+m2r2=mnrn、mlrfll=m2r212，即达到平衡(刚性转子的动平衡)。但不平衡质量和校正质量(图1②)所产生的离心力将引起转子沿轴向生产弯矩(图l③)，此弯矩在低速时使转子产生的变形较小，但在高转速时将使转子产生很大变形(图l④)，其质心挠度为儿。转子处在弯曲状态下旋转，将产生很大的附加离心力晰，∞2，此力促使二轴承产生动反力月。、R：(图1⑤)，因而使轴承产生振动，只有在s所处平面上加一适当质量m。，才能消除动挠度y。，并且同时在，、口平面上再平衡量，以抵消m。的作用，才可使支反力月，=0、月：

6、=0，且弯矩最小(图l⑥)。但是转速一变，平衡又破Z4Z／M￡勿777mHrH咖￡I厶ImHrH∞‘Ⅱ脚vrltom2r2tON姒炒妙il√一I＼22I20)卜月2月。f“爿删2⋯㈠：／／／2t，z’∞1州r卜脚∞2们‰．．I，INU“；!图1挠性转子平衡图示Fig．1Balancingofflexibleshaft坏了，轴承又产生动反力。挠性转子在旋转时的挠度曲线是一条绕OS轴随转轴旋转的空间曲线(如图2所示)，这条曲线相对于转轴是静止的，当转速恒定时，也是稳定的，各向量曲线所处的平面～般不相重合，各平面间具有一定的相位差。当转速变化时，这条空间曲线在轴上的位置和幅值也发

7、生变化。所以挠性转子的动平衡校正需要从启动越过临介转速，直到工作转速全部运行到转速范围内进行。llⅡ

8、／／瑶／／÷／／／23D∥≮、八乃’＼二兰7刃j／f

9、}图2转轴旋转的空间曲线Fig．2Spacecurveofroundshaft2动平衡机的使用和调整方法挠性转子的动平衡技术深奥，对于实际经验和平衡设备要求较高，是现代化生产中的重要技术关键问题之一。下面以德国进口的HK4卧式平衡机为例(见图3)，阐述薄壁挠性高速动平衡的原理和方法。KH4高速动平衡机适用于高速弹性零件的动平衡，具有足够的静态、动态刚度，热稳定性