轉(zhuǎn)子平衡的選擇與確定

如何選擇轉(zhuǎn)子的平衡方式，是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。其選擇有這樣個(gè)原則：只要滿足于轉(zhuǎn)子平衡后用途需要的前提下，能做靜平衡的，則不要做動(dòng)平衡，能做動(dòng)平衡的，則不要做靜動(dòng)平衡。原因很簡(jiǎn)單，靜平衡要比動(dòng)平衡容易做，省、省力、省費(fèi)用。

現(xiàn)代，各類(lèi)機(jī)器所使用的平衡方法較多，例如單面平衡(亦稱靜平衡)常使用平衡架，雙面平衡(亦稱動(dòng)平衡)使用各類(lèi)動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)。靜平衡度太低，平衡時(shí)間長(zhǎng)；動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)雖能較好地對(duì)轉(zhuǎn)子本身行平衡，但是對(duì)于轉(zhuǎn)子尺寸相差較大時(shí)，往往需要不同規(guī)格尺寸的動(dòng)平衡機(jī)，而且試驗(yàn)時(shí)仍需將轉(zhuǎn)子從機(jī)器上拆下來(lái)，這樣明顯是既不經(jīng)濟(jì)，也十分費(fèi)(如大修后的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子)。別是動(dòng)平衡機(jī)無(wú)法消除由于裝配或其它隨動(dòng)元件引發(fā)的系統(tǒng)振動(dòng)。使轉(zhuǎn)子在正常安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)條件下行平衡通常稱為“現(xiàn)場(chǎng)平衡”。現(xiàn)場(chǎng)平衡不但可以減少拆裝轉(zhuǎn)子的勞動(dòng)量，不再需要?jiǎng)悠胶鈾C(jī)；同時(shí)由于試驗(yàn)的狀態(tài)與實(shí)際作狀態(tài)二致，有利于提測(cè)算不平衡量的度，降低系統(tǒng)振動(dòng)。際標(biāo)準(zhǔn)ISOl9401973(E)“剛體旋轉(zhuǎn)體的平衡度”中規(guī)定，要求平衡度為G0.4的轉(zhuǎn)子，使用現(xiàn)場(chǎng)平衡，否則平衡毫無(wú)意義?，F(xiàn)代的動(dòng)平衡是在本紀(jì)初隨著蒸汽透平的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的。隨著業(yè)的飛速發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械逐步向化、大型化、速化方向發(fā)展，使機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越突出。機(jī)械的劇烈振動(dòng)對(duì)機(jī)器本身及其周?chē)h(huán)境都會(huì)帶來(lái)系列危害。雖然產(chǎn)生振動(dòng)的原因多種多樣，但普遍認(rèn)為“不平衡力”是主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有50%左右的機(jī)械振動(dòng)是由不平衡力引起的。因此，有改變旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)分的質(zhì)量，減小不平衡力，即對(duì)轉(zhuǎn)子行平衡。

成轉(zhuǎn)子不平衡的因素很多，例如：轉(zhuǎn)子材質(zhì)的不均勻性，聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對(duì)稱，轉(zhuǎn)子誤差，轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素成的不平衡量般都是隨機(jī)的，無(wú)法行計(jì)算，需要通過(guò)重力試驗(yàn)（靜平衡）和旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)（動(dòng)平衡）來(lái)測(cè)定和校正，使它降低到允許的范圍內(nèi)。應(yīng)用zui廣的平衡方法是平衡法和整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡法。作為整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的個(gè)重要分支，在線動(dòng)平衡也正處于蓬勃發(fā)展之中，很有前途。由于平衡法是起步zui早的種經(jīng)典動(dòng)平衡方法。

平衡法的測(cè)試系統(tǒng)所受干擾小，平衡度，效率，別適于對(duì)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械零件作單體平衡，目前在動(dòng)平衡域中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，汽輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用這種平衡方法。但是，平衡法仍存在以下問(wèn)題：

(1)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)速和作轉(zhuǎn)速不致，成平衡度下降。例如：有不少轉(zhuǎn)子屬于二階臨界轉(zhuǎn)速的擾性轉(zhuǎn)子，由于平衡機(jī)本身轉(zhuǎn)速有限，這些轉(zhuǎn)子若采用平衡，則無(wú)法有效的防止轉(zhuǎn)子在速下發(fā)生變 形而成的不平衡。

(2)平衡機(jī)（別是速立式平衡機(jī)）價(jià)格昂貴。

(3)在動(dòng)平衡機(jī)上平衡好的轉(zhuǎn)子，裝機(jī)后其平衡度難以保證。因?yàn)閯?dòng)平衡時(shí)的支承條件不同于轉(zhuǎn)子在實(shí)際作條件下的支承條件，且轉(zhuǎn)子同平衡裝置之間的配合也不同于轉(zhuǎn)子與其自身轉(zhuǎn)軸之間的配合條 件，即使出廠前已在動(dòng)平衡機(jī)上達(dá)到度平衡的轉(zhuǎn)子，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、再裝配等過(guò)程，平衡度在使用前難免有所下降，當(dāng)處于作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍可能產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。

(4)有些轉(zhuǎn)子，由于受到尺寸和重量上的限制，很難甚至無(wú)法在平衡機(jī)上平衡。例如：對(duì)于大型發(fā)電機(jī)及透平類(lèi)的大轉(zhuǎn)子，由于沒(méi)有相應(yīng)的大平衡裝置，往往會(huì)成無(wú)法平衡；對(duì)于大型的溫汽輪 機(jī)轉(zhuǎn)子，般易發(fā)生彈性熱翹曲，停機(jī)后會(huì)自動(dòng)消失，這類(lèi)轉(zhuǎn)子需行熱動(dòng)態(tài)平衡，用平衡機(jī)顯然是無(wú)法平衡的。

(5) 轉(zhuǎn)子要拆下來(lái)才能行動(dòng)平衡，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、平衡速度慢、經(jīng)濟(jì)損失大。

為了克服上述平衡法的缺點(diǎn)，人們提出了整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡法。

將組裝畢的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài)下行的平衡操作稱為整體現(xiàn)場(chǎng)平衡。這種方法是機(jī)器作為動(dòng)平衡機(jī)座，通過(guò)傳感器測(cè)的轉(zhuǎn)子有關(guān)位的振動(dòng)信息，行數(shù)據(jù)處理，以確定在轉(zhuǎn)子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通過(guò)去重或加重來(lái)消除不平衡量，從而達(dá)到度平衡的目的。

有于整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是直接接在整機(jī)上行，不需要?jiǎng)悠胶鈾C(jī)，只需要套價(jià)格低廉的測(cè)試系統(tǒng)，因而較為經(jīng)濟(jì)。此外，由于轉(zhuǎn)子在實(shí)際況條件下行平衡，不需要再裝配等序，整機(jī)在作狀態(tài)下就可獲得較的平衡度。