张家口宣化北伦平衡机制造有限公司

Xuanhua Beilun Balancing Machinery Co Ltd

 

 

 

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硬支承平衡机永久标定的理论基础

--动平衡的牛顿力学公式推导

摘自《旋转机械的平衡》三輪修三 下村玄 著

Theoretical basis for permanent calibration of hard bearing balancing machine


From "The Balance of rotating machinery" by 三輪修三 下村玄

 

 

转子的动平衡和静平衡概念介绍

转子的动平衡和静平衡

1、  定义

1)静平衡 在转子一个校正面上进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内,为静平衡又称单面平衡。

2)动平衡 在转子两个校正面上同时进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内,为动平衡又称双面平衡。

2、  转子平衡的选择与确定 如何选择转子的平衡方式,是一个关键问题。其选择有这样一个原则:只要满足于转子平衡后用途需要的前提下,能做静平衡的,则不要做动平衡,能做动平衡的,则不要做静动平衡。原因很简单,静平衡要比动平衡容易做,动平衡要比静动平衡容易做,省功、省力、省费用。那么如何进行转子平衡型式的确定呢?

需要从以下几个因素和依据来确定:

1)  转子的几何形状、结构尺寸,特别是转子的直径

        D与转子的两校正面间的距离尺寸b之比值,以及转子的支撑间距等。

2)  转子的工作转速。 有关转子平衡技术要求的技术标准,如

          GB3215API610第八版、GB9239ISO1940等。

3)  转子做静平衡的条件在GB9239-88平衡标准中,对刚性转子做静平衡的条件定义为:

"如果盘状转子的支撑间距足够大并且旋转时盘状部位的轴向跳动很小,从而可忽略偶不平衡(动平衡),这时可用一个校正面校正不平衡即单面(静)平衡,对具体转子必须验证这些条件是否满足。在对大量的某种类型的转子在一个平面上平衡后,就可求得最大的剩余偶不平衡量,并除以支撑距离。如果在最不利的情况下这个值不大于许用剩余不平衡量的一半,则采用单面(静)平衡就足够了从这个定义中不难看出转子只做单面(静)平衡的条件主要有三个方面:一个是转子几何形状为盘状;一个是转子在平衡机上做平衡时的支撑间距要大;再一个是转子旋转时其校正面的端面跳动要很小。

 对以上三个条件作如下说明:

1、  谓盘状转子主要用转子的直径D与转子的两校正面间的距离尺寸b之比值来确定。在API610第八版标准中规定D/b6时,转子只做单面平衡就可以了;D/b6时可以作为转子是否为盘状转子的条件规定,但不能绝对化,因为转子做何种平衡还要考虑转子的工作转速。

2、支撑间距要大无具体的参数规定,但与转子校正面间距b之比值≥5以上均视为支撑间距足够大。

2、  转子的轴向跳动主要指转子旋转时校正面的端面跳动,因为任何转子做平衡试都是经过精加工的,加工后已保证了转子的孔与校正面之间的行为公差,端面跳动很小。

根据上述转子做单面(静)平衡的条件,再结合有关泵方面的技术标准(如GB3215API610第八版),只做静平衡的转子条件如下:

 1=对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速<1800/分时,不论D/b6D/b6只做静平衡即可。但是如果要求做动平衡时,必须要保证D/b6,否则只能做静平衡。

2=对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速≥1800/分时,如果D/b6只做静平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于许用不平衡量的1/2。如果要求做动平衡,要看两个校正面的平衡是否能在平衡机上分离开,如果分离不开,则只能做静平衡。

3=对一些开式叶轮等转子,如果不能实现两端支撑,只做静平衡即可。因为两端不能支撑,势必进行悬臂,这样在平衡机上做动平衡很危险,只能在平衡架上进行单面(静)平衡。

4、转子做动平衡的条件 在GB9239标准中规定:"凡刚性转子如果不能满足做静平衡的盘状转子的条件,则需要进行两个平面来平衡,即动平衡。"只做静平衡的转子条件如下(平衡静度G0.4级为最高精度,一般情况下泵叶轮的动平衡静度选择G6.3级或G2.5): 1、对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速≥1800转/分时,只要D/b<6时,应做动平衡。 2、对多级泵和组合转子(3级或3级以上),不论工作转速多少,应做组合转子的动平衡。


 

风机平衡中工艺轴的技术要求

在平衡机的技术指标中,有一个精度的参数:

 

mar=1gmm/kg(μm)

 

    这个参数的意义意味着平衡机的测量精度在微米的数量级上,而工件的几何加工精度在1丝--10丝之间,也就是说在10微米-100微米之间。从这个数量级的具体意义来看,转子的平衡精度主要决定于工艺轴的几何加工精度。

转子的平衡精度体现在具体的参数上为:

设:转子的质量W=30公斤,

工艺轴的加工跳动为e = 5丝=50微米

转子的半径为 r =200毫米

那么,由工艺轴的跳动引起的不平衡量 m

m=W×e/r=30×50/200=7.5g(克)

U=mr=7.5×200=1500克毫米=150克厘米

由此看来,5丝的精度有如此大的影响,而5丝的保证已经有所不易,所以平衡工艺轴的加工一定要经过磨削工艺,这样才能保证平衡的最终精度目的。

平衡工艺轴的修正极限为:当跳动大于5丝时,必需修正,否则平衡效果为假平衡。

平衡工艺轴的材料以45号钢,并经过调质热处理后为最低要求。

风机的平衡精度要求 G=6.3mm/s

G=6.3mm/s=eω/1000=en/10000

U=We=10000WG/n 克毫米=mr

m=U/r 克

转子的质量 W 公斤 30公斤

工艺轴的加工跳动为e 微米

转子的半径为 r 毫米 200毫米

不平衡量 m 克

转子的工作使用转速 n 转/分 2800转/分

例如:U=10000×30×6.3/2800=675克毫米

m=U/r 克=675/200=3.375克

 


 

 

 

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