转子平衡5大技术要点详细解析

摘要：较正面的选择；较整平面数目；平衡转速；平衡时振动测点；试加平衡重量的选取

1 校正面的选择

消除转子的不平衡，使其处于平衡状态的操作叫作平衡校正，平衡校正是在垂直与转子轴线的平面上进行的，该平面称为校正平面。

只需要在一个校正面内校正平衡的方式，称为消除转子的不平衡，使其处于平衡状态的操作叫作平衡校正，平衡校正是在垂直与转子轴线的平面上进行的，该平面称为校正平面。

对于薄盘形状的转子，力偶不平衡很小，实用上都只做单面平衡。例如飞轮，砂轮，风扇叶片，离合器盘，以及最大外径为其净长度的5倍以上的转子等。

对于初始不平衡量很大，旋转时振动过大的转子，在作动平衡之前要做单面平衡，以消除静不平衡。校正最好是在重心所在的平面内进行，以减少力偶不平衡。若重心所在平面不允许去重时，一般应在位于重心所在平面两侧的两个平面内进行。

对于刚性转子而言，一般具有静不平衡与偶不平衡。可在任意选择的与轴线相垂直的两个校正平面内校正其不平衡，即所谓的双平面平衡。校正方法一般采用加重或去重的方式进行。校正平面的位置一般由转子的结构决定。为减少在平衡操作中所花费的时间和劳力，应设法减少校正量，为此在可能的条件下，尽可能地增加两校正面的距离和校正半径，以取得好的平衡效果。

对于曲轴之类的转子，由于不平衡量校正的角度位置受到限制，用两个校正面达不到平衡要求，因此需要采用三面或五面方式。对于实际工作转速接近或超过临界转速的转子，在工作状态下已经呈挠性，故在平衡时必须考虑旋转引起的挠曲。当实际工作转速接近临界转速时，可用多转速两个以上校正面平衡；当转子转速远远超过一阶临界转速，而达到二阶临界转速时，就必须采用四校正平面以上的平衡法。

2 校正平面数目

校正平面数目和轴向位里的选取根据振型法的原理，有N法和N+2 法，即根据待平衡的振型阶数N确定校正平面的数目。主要原则是平衡低阶振型时采用N+2平面，平衡高阶振型时采用N个平面。

至于校正平面轴向位置的选取，要考虑以下两点：能使平衡重量在相应振型下产生较大的平衡效果；在平面上加重的可能性和方便性。

但在实际平衡中，选取的校正平面不但要平衡一阶和二阶，而且还要平衡三阶，要满足以上两个条件是比较困难的。所以校正平面实际选取一般尽可能均布在转子的有效长度内，这样近似地能满足上述两个条件，而且对于减少高阶不平衡量也有利。

对于影响系数法，校正平面的数目和轴向位置的确定，都应该以振型法为依据，否则，可能会导致计算出的校正质量过大，在实际中无法实现，或显著破坏高阶振型的平衡。

3 平衡转速

平衡的目标是保证转子在一定转速范围内振动满足要求。对于工作转速至少大于一阶临界转速的柔性转子，不但要保证工作转速下振动满足要求，而且要保证启停过程中平稳地通过各阶临界转速。

4 平衡时振动测点

对于振型法，从理论上来说取一个振动测点即可。对于影响系数法，方程组有解的条件是校正平面数目

测点数的确定包括：测点轴向位置的选取和测点方向的选取。

轴向位置的选取原则为：原始振动大；距校正平面较近，且对该平面的加重敏感。

对于其他测点应尽量抛弃，一方面为了减少测点数，另一方面因为这些测点的影响系数正确性较差，代入方程会显著降低校正质量计算的准确性。

测点方向的确定，从理论上说，轴承XYZ三个方向的振动都可以作为平衡计算的依据，但是与不平衡质量有较好线性关系的，一是垂直振动，二是水平振动，最差的是轴向振动。而且水平和轴向振动中，往往会含有较大的非基频分量（不平衡分量为基频分量） 。

5 试加平衡质量的选取

无论采用哪种平衡方法，在确定平衡重量之前，都必须正确地选取试加质量。试加平衡质量选取得是否恰当，将直接影响到平衡试验的成败，特别是在测振幅的平衡中。当转子严重不平衡时或轴承振动过大时，如果试加平衡质量过小，将不会使轴承振动产生显著的变化，也就无法求得正确的校正质量的大小和相位。

试重的选取包括大小和相位两个方面，相位的选取一般根据平衡经验并参考平衡的历史记录。

试重的选取主要原则为：最好加在原始不平衡的反方向，以引起振动的减少；试重大小要合适，既要引起一定的振动变化，又不能引起太大的振动变化。

当转子支承在平衡台上进行平衡实验时，单个平衡面试加平衡的大小可由下式计算：

式中，A0为原始振动幅值；K为平衡台灵敏度系数，m/ (g.m)。

平衡台灵敏度系数K对刚性一、二阶振动是不同的。对于摇摆式和弹性式平衡台，转子重5~40T ，在一阶振型下，K1=1.5~2.0 m/(g.m)；在二阶振型下，K2=3.0~4.0m/(g.m)。转子的质量大小不同，灵敏度系数也就不同。一般地，质量小的转子取上限，质量大的转子取下限。

当转子在自身支承上进行平衡实验时，每个试加质量由下式估算：

式中：

P——转子某一侧面的试加质量，kg；A0——转子某一侧面轴承原始振动幅值，m；r——试加平衡质量的安装半径，m；ω——平衡时转子的角速度，rad/s；M——转子的质量，kg；g——重力加速度，m/s²；s——灵敏度系数，对发电厂中的旋转机械，其值可参考下表。

转子灵敏度系数参考表（单位：μm/rad²）