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旋转机械转子动平衡

信息来源:发布时间:2020-07-28阅读:676

对于旋转机械,比如泵、风机、汽轮机等,在运行过程中,设备的振动是一个非常重要的指标,而影响振动的诸多因素中,动平衡是最主要的因素之一。如果动平衡做的不好或者运行过程中动平衡遭到破坏,那么不平衡力就会作为动载荷,使设备产生振动增加,噪音增大等问题。

 

□1 不平衡的产生

是否所有的转子都需要平衡?答案是肯定的。如果转子的质心与旋转中心不重合,就会产生不平衡力,不平衡力产生的基本原因:

1)设计与制造误差:比如零部件设计的不对称;铸件或者锻件有不加工的表面;主轴上的键槽;零部件的加工误差;装配件的间隙;焊缝不均匀等等。

2)材料的缺陷:比如铸件有气孔;材料密度不均匀;材料厚度不一致等。

3)加工与装配误差:批量生产的零件尺寸不一致;如装配件的间隙等。

4)转子紧固件的松动

5)零件变形:比如主轴长期放置导致的弯曲;加工件产生永久变形;

6)转子的积灰

7)转子的磨损或者腐蚀等

如果由于上面的原因造成转子不平衡量的产生,就会引起设备的振动增加,其频谱特征是一倍频有尖峰,就需要对转子重新做平衡。

 

2 转子平衡的原理

转子的平衡分静平衡和动平衡。

静平衡:在转子一个校正面上进行校正平衡,转子校正后的剩残余不平衡量在静态时小于许用不平衡量,静平衡又称单面平衡

动平衡:在转子两个校正面上同时进行校正平衡,子校正后的剩残余不平衡量在动态小于许用不平衡量,动平衡又称双面平衡

那么如何选择转子的平衡方式呢?

选择平衡方式的原则:只要满足于转子平衡后用途需要的前提下,能做静平衡的,则不要做动平衡原因很简单,静平衡要比动平衡容易做,省功、省力、省费用

对于风机,其转子平衡可以根据标准jb/9101-2014进行,其规定采用静平衡的条件是:

a)当最高工作转速低于1500rpm,叶轮宽度与叶轮直径比值小于或等于0.2时;

b)当最高工作转速高于1500rpm,叶轮宽度与叶轮直径比值小于或等于0.1时;

c)静平衡设备可以满足所要求的转子平衡等级的时候。

不符合上面要求的要做动平衡。

但通常,风机的平衡一般都采用动平衡。

 

3 平衡精度等级

通常,不同的转子由于用途不同,要求的平衡精度也不同,这不仅要考虑技术可行性,另外还要考虑经济性,因此要根据机械设备的型式、转速、经验等来选取合适的平衡精度等级。

平衡精度等级一般用g来表示,它是由转子质量偏心距e与转子的工作角速度ω之积来表示,见下面公式:

g=eω/1000

g的单位为,如果把角速度换成转速 n,那么g的计算公式如下:

g=en/9550

式中:

g:平衡精度等级,mm/s

e: 质量偏心距,µm

ω:角速度,rad/s

n:转速,rpm

平衡精度等级代表转子做平衡的精度要求,精度等级之间的公比为2.5,有以下等级:g4000g1600g630、g250、g100、 g40g16g6.3、g2.5、g1g0.4。

平衡精度等级的数字越小,平衡精度越高,其残余不平衡量越小。

通常,风机的平衡精度等级一般选择g6.3或者g4.0。

 

4 残余不平衡量

转子在完成平衡后,要核算残余不平衡量是否小于许用不平衡量,许用不平衡量按下式计算:

u=em

式中:

u:许用残余不平衡量,g.mm

m: 转子质量,kg

那么,在做转子平衡的时候,校正的平衡量等于上面计算的许用不平衡量,即:

u=miri

式中:

mi:校正质量,g

ri: 矫正半径,mm

根据上面的残余不平衡量,就可以根据平衡块的位置来确定需要加装平衡块的大小了。

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