动平衡技术

平衡机的历史平衡机发展迄今已经有一百多年的历史。1866年，德国西门子公司发明了发电机。4年后，加拿大人HenryMartinson申请了平衡技术的专利，拉开了平衡校正产业的序幕。1907年，FranzLawaczek博士把改良的平衡技术提供给了德国的CarlSchenck先生，后者在1915年制作了第一台双面平衡机。直到上世纪末40年代，所有的平衡工序都是在采用纯机械的平衡设备上进行的。转子的平衡转速通常取振动系统的共振转速，以使振幅昀大。在这种方式下测量转子平衡，测量误差较大，也不安全。随着电子技术的发展和刚性转子平衡理论的普及，五十年代后大部分平衡设备都采用了电子测量技术。平面分离电路技术的平衡机有效的消除了平衡工件左右面的相互影响。直到七十年代，硬支承平衡机的出现可以认为是平衡机发展史上的一次飞跃。它采用静态下的平衡尺寸设定，消除了传统软支承平衡机需频繁的动态调整的不便，形成了永久定标的平衡机。八十年代，压电传感器技术又给平衡机的发展带来一次革命。采用这种技术的平衡机在不需要非常高速的平衡领域基本取代了软支承平衡机。目前，随着微机技术的运用，将平衡机又带入一个崭新的时代，平衡机在性能、精度、可操作性方面均有了显著的提高。平衡机已经集光、电、机各方面的技术于一身。并且在电动工具、机械制造、风机、电机、造纸、纺织、家用电器、冶金等领域得到越来越广泛的应用。平衡机（动平衡设备、动平衡试验机）的作用一个不平衡的转子在其旋转过程中对其支承结构和转子本身产生一个压力，并导致振动。因此，对转子的动平衡是十分必须的。平衡机就是对转子在旋转状态下进行动平衡校验，动平衡的作用是：●提高转子及其构成的产品质量●减小噪声●减小振动●提高支承部件（轴承）的试用寿命●降低使用者的不舒适感●降低产品的功耗1网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！平衡机的分类平衡机从原理方面可以分为硬支承平衡机、软支承平衡机、半硬支承平衡机。硬支承平衡机是平衡转速远低于参振系统共振频率的平衡机。平衡校验时，支承摆架相对处于“硬”状态，因此转子可以在接近实际轴承条件下进行平衡校正。具有操作简便、安全性能好的特点。软支承平衡机是平衡转速大于参振系统共振频率的平衡机。平衡校验时，支承摆架相对处于“软”状态，因此转子校验平衡时。支承条件与实际轴承工作条件不同。具有测量精度高的特点。半硬支承平衡机是平衡转速在0.3～0.5倍参振系统共振频率之间的平衡机。同时具有有硬支承平衡机支承刚度高的特点，又有软支承平衡机精度高的优点。平衡机从应用方面分可分为立式平衡机和卧式平衡机；专用平衡机和通用平衡机。卧式平衡机是被平衡转子的旋转轴在平衡机上呈水平状态的平衡机。适用于有转轴或可装配工艺轴的转子，如机床主轴、滚筒、风机、增压器、电机转子、汽轮机等等。立式平衡机是被平衡转子的旋转轴在平衡机上呈垂直状态下的平衡机。适用于转子本身不具转轴的盘状工件如离合器、齿轮、风扇、压盘及其总成、制动盘、风叶、水泵叶轮、汽车飞轮、刹车毂、皮带轮、砂轮等盘类零件。通用平衡机是指能对形状和支承形式比较规则的转子进行动平衡的平衡机。通用平衡机操作简单，效率也较高。专用平衡机是能对支承形式和外观与一般转子不同的转子进行平衡的平衡机，例如特别针对发动机的曲轴，汽车的传动轴进行设计的平衡机。功能专一。动平衡加工的方法2网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！在平衡机的转子进行动平衡测量后，可根据需要对转子进行加重法和去重法的对转子进行平衡加工：加重法：即在不平衡的相反方向配上校正重块。常用的方式有焊接、锡焊、铆接、拧螺钉、配加重块等。去重法：即在不平衡方向去处一定的重量。常用的方式有：镗削、钻孔、凿削、铣削、磨削等。平衡精度等级考虑到技术的先进性和经济上的合理性，国际标准化组织(ISO)于1940年制定了世界公认的ISO1940平衡等级，它将转子平衡等级分为11个级别，每个级别间以2.5倍为增量，从要求昀高的G0.4到要求昀低的G4000。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离。如下表所示：G4000具有单数个气缸的刚性安装的低速船用柴油机的曲轴驱动件G1600刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动件G630刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动件弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动件G250刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件G100六缸和多缸高速柴油机的曲轴传动件；汽车、货车和机车用的发动机整机G40汽车车轮、轮毂、车轮整体、传动轴，弹性安装的六缸和多缸高速四冲程发动机的曲轴驱动件G16特殊要求的驱动轴（螺旋桨、万向节传动轴）；粉碎机的零件；农业机械的零件；汽车发动机的个别零件；特殊要求的六缸和多缸发动机的曲轴驱动件G6.3商船、海轮的主涡轮机的齿轮；高速分离机的鼓轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；泵的叶轮；机床及一般机器零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件G2.5燃气和蒸汽涡轮；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵G1磁带录音机及电唱机、CD、DVD的驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢3网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！G0.4精密磨床的主轴；电机转子；陀螺仪在您选择平衡机之前，应该先确定转子的平衡等级。动平衡机应用范围概述动平衡机的用途广泛，具体可分为十大类：1.重工业：涡轮子,大型发电机，水车，大形变速齿轮、大型马达离心机，搅拌机，垃圾处理机。2.汽车工业：轮胎、曲轴、驱动轴、离合器、剎车鼓、飞轮汽车用各类马达、冷却扇、增压器。3.家电电机：吸尘机用马达、果汁机用马达、风扇、中型马达、磁鼓、空调用各类零件、计算机磁盘。4.送风机：一般送风机(工业用)5.农机具：引擎零件(曲轴、飞轮等)儀具，链锯等用零件。6.小型马达：家电用小型马达转子，汽车用马达转子，录音机用马达转子。7.机械部品:制纸滚轮、泵叶片、各种齿轮、扭力转换器、纺织机零件、电梯零件。8.航空：陀螺仪，航空用引擎，螺旋浆叶，飞机用轮胎，时钟，手表等零件。9.工作机械：砂轮机、儀具、各式主轴、齿轮。10.其它：捻线机,磨擦轮等等。小型水轮发电机组运行中的振动分析水轮发电机组振动是水电站存在的一个普遍问题，有设计、制造、安装、检修、运行等方面的原因。运行中的机组不同程度都存在著振动，电站规定振动值在某一允许范围内，当振动超过规定的允许值时，便会影响机组的安全运行和机组的寿命，需及时找出原因并采取措施消除。同时，水轮发电机组的振动是4网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！一个复杂的问题，但从振动的原因来看，一般有机械、水力及电磁等方面的原因。笔者结合实践谈谈水轮发电机组运行中的振动问题。机械振动由于机组机械部分的惯性力、摩擦力及其他力的干扰造成的振动叫做机械振动。引起机械振动的因素有：转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等。转子质量不平衡。由于转子质量不平衡，转子重心与轴心产生一个偏心距。当主轴旋转时，由于失衡质量离心惯性力的作用，主轴将产生弯曲变形。轴变形越大，振动也越严重。在制造时，要进行转子的静平衡、动平衡试验，使不平衡重量尽可能小，从根本上消除这种振动的原因。轴线不正。机组轴线不正会引起两种形式的振动：弓状回旋。由于转子、转轮几何中心偏离旋转中心，运行中会产生横向及纵向振动，直接形成回旋对推力轴承、导轴承均构成威胁，还能增大离心惯性力，两者都使振幅增大。从运行角度分析，一般出现在投运年限较长，各导轴承间隙大，没能及时修复，或者检修质量不良等情况下。另外一种是摆振。在动水压力下，推力轴承处发生摆振。为此，在安装和检修时必须找正轴线，调整各导轴承的间隙在允许范围内。对新投产的机组，一般不会由于轴线不正而引起剧烈振动，但对于运行一段时间后的机组，由于某种原因使轴线改变，如推力头与轴配合不严密、卡环不均刀压缩、推力头与镜板间的垫变形或破坏等，都会引起机组振动。导轴承缺陷。当导轴承松动、刚性不足、运行不稳而润滑不良时，会发生摩擦，引起反向弓状回旋，即横向振动力。导轴承间隙过小，会把转轴的振动传给支座和基础，导轴承间隙过大，转轴振动大。适当的导轴承间隙，才有可能同时保证转轴与支座的振动均在允许范围内。水力振动由水轮机水力部分的动水压力的干扰造成的振动叫水力振动。引起水力振动的因素有：水力不平衡、尾水管中的水力不稳定、涡列等。水力不平衡。当流入转轮的水流失去轴对称时，出现不平衡的横向力，于是造成转轮振动。水流失去轴对称的主要原因是过流通道不对称，如：蜗壳形状不正确；导叶开度不均，引起转轮压力分布不均；在流道中塞有外物；转轮止漏环偏心等。5网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！尾水管中水力不稳定。尾水管中水力不稳定现象，主要指尾水管中的水压周期性的变化，压力脉动作用于机组和基础上，就引起振动、噪音和出力波动，同时它对尾水管有相当大的破坏作用。这种情况一般发生在非设计工况下，水流在尾水管进口有一个圆周分量，形成旋流。当此分量达一定值时，便在尾水管中出现涡带，使尾水管的水流发生周期性的变化，引起水压脉动和管壁振动。当水轮机的自振频率与压力脉动频率相同时，便发生共振，威胁水轮机组的运行。涡列。当水流绕流叶片，由出口边流出时，便会在出口边处产生涡列，从叶片的正面和背面交替出现，形成对叶片交替的冲击。当叶片自振频率与冲击频率相同，便产生共振。由涡列所引起的振动只在一定水头和开度时才会发生，它能使叶片的根部或轮缘产生裂纹，有时还伴随著一定的声响。在偏离设计工况下运行，机组一般都存在著一个振动区。这个振动区主要是由水力方面引起的，如尾水管中水力不稳定、涡列等。在没有解决振动问题之前，为了机组的安全与稳定，值班人员应尽可能地避开这些区域运行。磁振动由发电机电磁部分的电磁力的干扰造成的振动叫做电磁振动。引起电磁振动的因素有：发电机二相不对称运行、发电机突然短路等。发电机三相不对称运行发电机运行时，会发生三相不平衡负载，引起三相电流不平衡。三相不平衡电流会在三相绕组中产生一个正序旋转磁场和一个负序旋转磁场。当负序磁场对著水力发电机转子纵轴附近时，因气隙小，磁阻小，磁力线就多，转子和定子间的作用力就大。当负序磁场对著转子横轴附近时，因气隙大，磁阻大，磁力线就少，转子与定子间的作用力就小。这样，负序磁场和转子之间的作用力时大时小，就使力矩变成两倍于周波数的频率而脉动，造成转子及定子机座的振动。发电机突然短路发电机突然短路会使定子绕组的端部受到很大的电磁力的作用。这些力包括定子绕组端部相互间的作用、定子绕组端部与转子绕组端部相互间的作用力以及定子绕组端部与铁芯之间的作用力。另外，发电机突然短路还使转子轴受到很大的电磁力矩作用，所受力矩分为两种：一种是短路电流中使定子、转子绕组产生电阻损耗的有功电流分量所产生的阻力矩，另一种是突然短路过度过程中才出现的冲击6网友上传于泵阀技术信息网|本仅供学习研究之用，请在下载后24小时内删除，禁止非法转载传播！交变力矩。这些电磁力及电磁力矩能使发电机组受到剧烈的振动，并给发电机部件带来危害。发电机转子两点接地当发电机在运行中出现转子两点接地时，部分线匝短路，电阻降低，有较大的短路电流流过短路点，励磁电流不正常的增大，发电机进相多，引起磁场不平衡，造成发电机组强烈的振动。此外，非同期并列、系统故障、雷击也会使发电机组产生电磁振动。平衡机的一般工作条件1.室内温度在5～35℃范围内；2.相对湿度不超过85％；3.