平衡理论 一、 平衡机简介1、 平衡机的分类1） 根据摆架的结构可以把平衡机分为以下两种：a) 软支撑平衡机：转子在平衡转速时产生的振动频率大于机器固有频率n=3ωb) 硬支撑平衡机：转子在平衡转速时产生的振动频率小于机器固有频率，目前使用的平衡机大多是硬支撑平衡机N=1/3ω它们的摆架结构草图如下所示：软支撑 硬支撑2） 根据平衡机的工作方式可以把平衡机分为以下两种：a) 立式平衡机b) 卧式平衡机3） 根据平衡机的传动方式可以把平衡机分为以下两种：a) 万向节传动平衡机 例：HMU/Nb) 皮带传动平衡机 例：HMBU/K2、 平衡机的基本组成通常平衡机可以分为下面几个部分：1） 电控部分：使用变频调速、直流调速或直接驱动方式控制转子的旋转动作，达到要求的测量转速2） 电测部分：负责处理来自传感器的信号，计算并显示不平衡量的大小和位置包括CAB610、690、700、720、802等3） 床身：用于固定摆架、传动板等，要求安装稳固安装水平度为0.2mm/1000mm4） 车头：这部分只存在于万向节传动的平衡机，包括电机，万向节，接近开关，编码器等5） 传动板：这部分只存在于皮带传动的平衡机，包括导向轮，编码器等。
6） 摆架：又叫支撑架，包括底座、刚度架和滚轮架三个部分7） 滚轮：8） 安全架：为防止转子飞出而设，分为压板和滚轮两种其中滚轮用于外伸端转子，示意图如下：滚轮9） 传感器：通常安装在摆架下部，用于检测微小的振动信号10） 基准信号 对于万向节传动平衡机：使用接近开关 对于皮带传动的平衡机：使用光电头11） 角度编码器： 跟随电机一起转动，作用是在测量后确定不平衡量所在的位置3、 对转子进行平衡的必要性1）从下面的公式计算可以看到，即便是较小的不平衡质量，在转速增加时其产生的离心力将以二次方的速度变大所以，不平衡的转子高速旋转时会产生振动，影响到机器的性能这些我们不希望发生的现象都可以通过平衡机来消除公式一： F=mω2rm---不平衡质量r----m所在半径ω---角速度F---离心力n=2p ωX60 (转/分)ωmrO. 2)不平衡的量值： 不平衡的量值可由下面的公式清楚表示公式二： U=eG=mrme---不平衡量产生的偏心距（μm）G---转子的重量（kg）m---不平衡质量(g )r----m所在半径 (mm) OreO’‘‘‘’’ 4、 不平衡的种类通常不平衡的种类有下列三种1） 双面平衡又称动平衡，简图如下： 2） 力偶不平衡主要针对薄片转子而言，左右两个校正面上的不平衡量相差180o。
3） 静力不平衡又称单面平衡，即左右两个校正面重合但是输入参数时b不能取0，通常认为b=1，可以理解为两个面上不平衡量的矢量叠加二、 平衡精度等级平衡精度等级用G表示，注意和前面公式二中的转子重量G相区别对于不同类型的转子，平衡精度等级可以在附表1中查阅平衡精度和不平衡偏心距的关系可由下面的公式表示： 公式三：e=10000G/n （G---精度等级；n---工作转速r/m） 从附图1中可以方便地根据G和n，查出e三、 平衡转速的选择平衡转速的选择直接关系到测量的结果，在进行平衡转速选择时要考虑下列因素：1、 平衡转速受到 Wn2的限制 （W---转子重量 kg）例如：对于H5型号的动平衡机 Wn2 ≤1100×106，对于3000kg的转子，n ≤606转/分2、 平衡转速受到WD2n2限制 （D---转子直径 mm）100 10 1 0.13、 选择平衡转速时还要考虑到对于不同的转速，电测箱的灵敏度是有差别的，具体可以分为以下四档：120~390；390~820；820~1800；1800~5000（转/分）4、 根据经验，当转子重量在支撑重量1/3以下时应该开高速进行平衡调整。
如不平衡量大的话，转子应在低速先进行平衡，然后再提高转速四、 平衡参数的设置对于每一个转子，在做平衡检测之前都需要设定一系列的参数，作为电测部分运算的依据，具体如下：1、 设置a,b,c,r1和r2，如下图所示： r2r1abc a---左支撑点到左校正平面的距离 b---左右校正平面之间的距离 c---右校正面到右支撑点的距离支撑点取滚轮中心位置；对于框架式摆架，支撑点为传感器的安装位置2、 动/静的选择动平衡和静平衡的选择取决转子的形状，如下图所示：当l/d > 5~10时做静平衡当l/d < 5~10时做动平衡dl3、 转速设置转速的选择前面已经讨论过了，一般来说，如果能在较低的转速下达到客户的要求就不要再提高转速了4、 加/去重选择转子检测出来的不平衡量可以通过加重或去重来消除（如下图所示），具体采取何种方式，取决于转子的具体工艺状况详细描述如下：加重去重1） 加重校正的常用方法和对应的转子类型：a) 焊接一般采用凸焊的方法，如：汽车的传动轴、离合器盖等b) 锡焊根据不平衡量的大小决定焊锡的重量，如：小型电机的转子c) 铆接使用铆钉作为平衡块来使用，如：叶片、涡轮、离合器磨擦片等。
d) 拧螺钉在转子的一定半径的圆周上等距离地设置螺孔，并按照不平衡量的大小拧如不同长度的螺钉，如：大型汽轮机、小型涡轮等e) 专用校正重块选用的校正重块适合转子的形状和结构，并按不平衡量的大小预备好几种平衡重块2） 去重校正的常用方法和对应的转子类型：a) 钻孔一般广泛采用用钻头在转子上钻孔来消除不平衡的方法b) 镗削效果与钻孔相同，用于不平衡量非常大的大型减速齿轮的粗平衡中，不在精密平衡中使用c) 磨削使用磨削的方法进行去重校正，本方法适用于表面光滑的转子，如：叶片、泵的叶轮、离心式分离器转子、磁鼓d) 凿削有时可以被用来对涡轮或大型齿轮进行校正e) 铣削在平衡中具有均匀厚度的凸片或加强筋的转子，要在凸片处进行校正时，可以采用铣削的方法5、 公差设置 (g.mm)公差在设置转子参数时一并输入，具体数值可以通过相关标准得到6．平均时间 阻尼系数的设置五、 补偿1、 键补偿对于带键的转子，使用键补偿可以使检测更加方便预先准备好一个半键或全键作补偿用，具体操作方法按显示屏提示进行 2、 简单补偿单纯地把不平衡量补偿到最小3、 分解补偿用于补偿传动部分（如：万向节或夹具）带来的不平衡量。
通过两次运行中转子与万向节或夹具安装位置反转180o来完成补偿矢量图如下：左图中：U1= U转+ U万U2= U转’+ U万U转’= -U转U3=U1+U2=2U万U3U1U万180oU2U转U转’六、 机器标定（检验机器性能）平衡机出厂前要做测试，具体做法简要介绍如下：1、 标准校验转子测试时要使用所谓标准校验转子千万不要错误地认为标准校验转子就是完全平衡的转子，它是按照ISO2952做出的检验转子，在特定的位置上设有便于安放试重的螺杆或螺孔，其自身仍然存在不平衡量a) 10upp 加二侧面，同时移动八次，测得的值≤±12%的平均值，说明机器达到eb) 一次降低率测试（1） 高界2个25e试重固定在0°和45°2个125e试重移动45°和0°（七次）结果作图，由图可见2） 低界2个5e试重固定在0°和45°2个25e试重移动45°和0°（七次）结果作图，由图可见2、 精度测试emar 表示 最小可得剩余不平衡量m=10 e0G/r e0---机器精度 G---转子的重量 r---加试重的半径即使用相当于10倍e0的试重加在转子的两端进行检测3、 一次降低率URR使用相当于125 倍eo、25倍 eo和5 倍eo的试重加在转子的外圆上进行检测。
4、 通常使用的检验方法通常使用的方法相对简便，但是非常有效具体做法是先在标准转子上定标并把不平衡量校到最小，然后检验分离率是否在 1：30以上例如：左校正面上加10g试重，检测到右校正平面上的不平衡量应小于300mg七、挠性转子的平衡解决1、高速转子的平衡1） 高速转子的特殊性对于高速转子，转速接近共振频率，转子发生较大变形，已经不具备刚性转子的特性因此不再考虑a,b,c,和Wn22） 高速转子实例常见的高速转子有：造纸机滚筒、军用水泵电机由于它们独特的工作要求，必须做到在高速转动时达到平衡3） 平衡转速的选择 在做动平衡时如果转速开得过高，接近共振频率，将会发生危险共振频率可以通过电箱中的2f功能来测得图示如下：随着转速的变化，不平衡量在屏幕的瓦特表图上按苹果形曲线移动其中点U 对应共振频率时的转速U 例如：运用2f功能测得某转子的共振频率为3000转/分，以此为依据，可以将平衡转速选在共振区域之下，如选择2800转/分作为平衡转速5、 挠性转子平衡对于挠性转子，可以通过下列三步达到平衡：1） 先在低速转动下校平衡，方法与校正刚性转子相同；2） 然后将转速提高，使转子的挠性表现出来。
将校正面定在转子的中央，并根据测得的数据加平衡块；3） 最后降低转速到步骤1）的水平，校正面与步骤1）相同再对转子校一次平衡，以消除步骤2）中所加平衡块带来的不平衡量 通过上述步骤就可以解决扰性转子的平衡问题12。