1、正文
轉子動力學
的一個研究內容,指確定轉子轉動時產生的不平衡量(離心力和離心力偶,見相對運動
)的位置和大小並加以消除的操作。不平衡量會引起轉子的橫向振動
,並使轉子受到不必要的動載荷,這不利於轉子正常運轉。所以,大多數轉子應該進行動平衡。在機器制造或維修中,動平衡成為一道工序。臥式硬支撐雙驅動平衡機
轉子轉動時產生的不平衡量是因轉子各微段的質心不嚴格處於回轉軸線上引起的。各微段因質心偏離回轉軸線而產生的離心力都垂直於回轉軸線。通過力的合成可把離心力系合成為少數的集中力,其方向仍垂直於軸線。一般說,至少要用分別作用於兩個橫截面上的兩個集中力才能代表原來的離心力系。若這兩個集中力剛好形成力偶,則原來的不平衡量在轉子不旋轉時是無法察覺和測量的;旋轉時,力偶才形成橫向幹擾並引起轉子的振動。這種不平衡的效應隻有在旋轉的動態中才能察覺和測量,所以需要進行動平衡。與此相對的靜平衡是指當轉子的質量很集中以致可以看作一個垂直於回轉軸線的不計厚度的薄盤時,不需旋轉就能進行的平衡。其作法是將轉子水平放置,偏重的一邊受重力作用會垂到下方,設法調整轉子質心的位置,使之位於回轉軸線上。
在測出不平衡的位置和大小後,或是直接將它去掉,或是在它的對稱方向加上和它相應的質量來平衡它的效應,即通過去重或配重完成動平衡。
根據轉子的變形和質量分佈的情況,動平衡分為剛性轉子的動平衡和柔性轉子的動平衡。
剛性轉子的動平衡
對於工作轉速遠低於臨界轉速的轉子,不平衡量引起的變形很小。這種轉子可按剛體處理,動平衡可在低速下進行,稱為剛性轉子的動平衡。在進行剛性轉子動平衡時,各微段的不平衡量引起的離心慣性力系可以簡化到任意選定的兩個截面上去,在這兩個面上作相應的校正(去重或配重)即可完成動平衡。為找到兩個截面上不平衡量的方位和大小可使用動平衡機。常見的動平衡機分為軟支承式和硬支承式兩類,前者檢測不平衡量引起的振動;後者檢測不平衡轉子對支承的作用力。剛性轉子的動平衡問題已解決得較好。目前,國際標準化組織(ISO)已規定出各類剛性轉子動平衡的精度。
柔性轉子的動平衡
超臨界轉速工作的轉子在啟動和制動時,轉速必定通過臨界轉速,這時不平衡量會使轉子產生明顯的變形。若轉子各微段質心對回轉軸線的偏離對變形有明顯的影響,則轉子不能按剛性轉子處理,相應的動平衡稱為柔性轉子的動平衡。
方法有兩種:
①振型法。將不平衡量按轉子的各階固有振型分解。若動平衡時的轉速接近某臨界轉速,則這一階固有振型突出於其他各階之上。通過檢測該振型,就可找到為消除這一階不平衡分量所需的校正質量的大小和應放置的位置。逐階進行,就可完成動平衡。
②影響系數法。在轉子上選定若幹個校正面和若幹個測量面並進行多次運轉校正。某校正面上單位校正量在一定轉速下引起的某測量面的振動就是一個影響系數。通過測量或計算求出這些影響系數,便可根據不平衡量引起的振動,確定為將各測量面的振動限制在某量值以下,各校正面應加配重(或去重)的位置和大小。在這兩個方法的基礎上還發展瞭其他方法,例如振型圓法等。
2、配圖
在轉子兩個校正面上同時進行校正平衡,校正後的剩餘不平衡量,以保證轉子在動態時是在許用不平衡量的規定范圍內,為動平衡又稱雙面平衡。