转子动平衡教程.ppt

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1、第三章转子动平衡低速动平衡（刚性转子动平衡）工艺平衡装配平衡一步平衡多步平衡本机平衡整机（台架）平衡国际标准—ISO1940高速动平衡（柔性转子动平衡）模态平衡法影响系数法混合法参考标准：DIS5406《柔性转子动平衡》标准草案DIS5343《评价柔性转子平衡的准则》（参考）7/23/20211第一节概述一、刚性转子动平衡1、静平衡目标：平衡静力方法：随遇平衡法2、动平衡目标：平衡力与力矩方法：动平衡机、低速平衡工艺平衡装配平衡一步平衡多步平衡本机平衡整机平衡国际标准—ISO19403、动平衡基本要求1）至少两个平衡面，平衡面距离要远，并尽能靠近支

2、点；平衡配重半径位置要尽可能大，以便达到最大效果。7/23/202122）一步平衡，多为短寿命军用发动机采用3）多步平衡，多为长寿命民用发动机采用4）平衡方法：寻找重点寻找轻点（频闪法）影响系数法极坐标矢量图法三元平衡法5）原理：不平衡力Pj产生支反力FP1与FP2不平衡力矩RL产生支反力FR1与FR2则在支点有合力动平衡：动平衡精度1）me≤G0(g.cm)工程实际应用2）eω≤G0(mm/s)国际标准—ISO1940将平衡品质分为11个等级，按比值为2.5的等比级数递增排列。7/23/20213第二节柔性转子动平衡一、柔性转子平衡特点1.柔性转

3、子：n>ncr1，转轴产生弯曲变形2.高速动平衡：多平面、多转速平衡过程目的：1）将不平衡力与不平衡力偶降到许可范围2）将n阶固有振型不平衡量降到许可范围3.标准：1）国际标准草案DIS5406—《柔性转子动平衡》2）参考标准5343《柔性转子动平衡》4.方法：1）振型(模态)平衡法2）影响系数法3）混合法等7/23/202145.平衡特点1)刚性转子，低速平衡后，在工作转速以下运行平稳；2)柔性转子，低速平衡后，仅平衡了低速下支承动反力，高速下轴产生弯曲变形，弯矩将随转速发生变化，支承动反力也将发生变化；3)柔性转子动平衡目的：在工作转速下，尽可

4、能消除支承动反力，并使转子沿轴长的弯矩最小如图3-1所示，刚性转子有对柔性转子有7/23/20215F为转子变形产生的离心力。4）影响因素多：a)不同转速下挠度影响b)各阶振型对平衡的影响5）实际发动机只有少数几个平面可用于平衡；只能在有限个转速上得到平衡。6）问题：如何利用少数几个平面来获得一定转速范围内转子的良好平衡。7）假设条件：a)在一定平衡条件下，轴承振幅与转子不平衡量成正比。b)轴承振幅与不平衡力之间的相位不变。c)转子中非线性因素(如油膜)等影响，不影响上述假设条件7/23/20216二、转子在不平衡力作用下的运动方程设一转子为等截面

5、轴，简支在各向同性的支承上轴的面积为A，单位长度质量为ρA，截面质心为G(z)，截面偏心距为ε(z)，质心连线为一空间曲线。如图所示。根据牛顿运动定律，得到yoz平面内的运动方程：其中则有由材料力学可知代入运动方程得到7/23/20217同理可得到xoz平面内的运动方程为引入复数表达式，令则有式中：为质心空间曲线1.设ε(z)=0,即无质量偏心的情况，运动方程为设解为代入运动方程中7/23/20218并令得到特征方程为则所以代入边界条件：z=0，s(0)=0，z=l，s(l)=0，解得：c2=c3=c4=0，c1sin(kl)=0要求非零解，则c1

6、≠0，所以sin(kl)=0因此有：kl=nπ得到固有频率为7/23/20219各阶主振型为：前三阶振型为2.设ε(z)≠0,即有质量偏心的情况，且质心按第n阶主振型函数(平面)分布，运动方程为设解为代入运动方程得根据假设，α(z)=常数，则有7/23/202110式中：An为系数，sn(z)为第n阶主振型由运动微分方程，得到设特解为Dn为待定系数代入运动方程得方程的齐次通解为sn(z)，且有故有特解方程为得到系数故转轴的振型为由此得到如下结论：7/23/2021111)若质心按第n阶振型分布，只激起第n阶主振动2)转轴振型为一平面曲线，振幅为倍3

7、)当ω→ωn时，振幅→∞，产生第n阶主振型共振3.ε(z)≠0,且质心为任意空间分布曲线，设为按主振型分解得即有质心分布示意图见图3-4所示7/23/202112式中代入运动方程有设转轴振型为代入运动方程得式中Sn(z)为第n阶振型函数，也是对应齐次方程解所以有特解为7/23/202113利用固有振型的正交性，得解得系数转子振动为或7/23/202114三、柔性转子运动特点1.柔度曲线s(z)随转速ω而变变化1)ω<<ωc1时，很小，可视为刚性转子；2)ω>0.6ωc1，系数将增大，转子振型s(z)是各阶主振型合成的空间曲线；3)ω→ωcn时，第n

8、阶主振型幅值系数明显增大，其它各阶则小很多；若ω→ωc1，此时振型近似有4)随着转速增加，各阶主振型依次突现出来，一般转子