動平衡和靜平衡

靜平衡在轉(zhuǎn)子一個(gè)校正面上進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在靜態(tài)時(shí)是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為靜平衡又稱單面平衡。

二. 動平衡

動平衡在轉(zhuǎn)子兩個(gè)或者兩個(gè)以上校正面上同時(shí)進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時(shí)是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為動平衡又稱雙面或者多面平衡。

三. 轉(zhuǎn)子平衡的選擇與確定

如何選擇轉(zhuǎn)子的平衡方式，是一個(gè)關(guān)鍵問題。其選擇有這樣一個(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，則不要做動平衡，能做動平衡的，則不要做靜動平衡。原因很簡單，靜平衡要比動平衡容易做，省功、省力、省費(fèi)用。

那么如何進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡型式的確定呢？需要從以下幾個(gè)因素和依據(jù)來確定：

1. 轉(zhuǎn)子的幾何形狀、結(jié)構(gòu)尺寸，特別是轉(zhuǎn)子的直徑D與轉(zhuǎn)子的兩校正面間的距離尺寸b之比值，以及轉(zhuǎn)子的支撐間距等。

2. 轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速

關(guān)轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如GB3215、API610、GB9239和ISO1940等。
3. 轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件在GB9239平衡標(biāo)準(zhǔn)中，對剛性轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件定義為：

如果盤狀轉(zhuǎn)子的支撐間距足夠大并且旋轉(zhuǎn)時(shí)盤狀部位的軸向跳動很小，從而可忽略偶不平衡（動平衡），這時(shí)可用一個(gè)校正面校正不平衡即單面（靜）平衡，對具體轉(zhuǎn)子必須驗(yàn)證這些條件是否滿足。在對大量的某種類型的轉(zhuǎn)子在一個(gè)平面上平衡后，就可求得*大的剩余偶不平衡量，并除以支撐距離。如果在*不利的情況下這個(gè)值不大于許用剩余不平衡量的一半，則采用單面（靜）平衡就足夠了。

從這個(gè)定義中不難看出轉(zhuǎn)子只做單面（靜）平衡的條件主要有三個(gè)方面：

（1）一個(gè)是轉(zhuǎn)子幾何形狀為盤狀；

（2）一個(gè)是轉(zhuǎn)子在平衡機(jī)上做平衡時(shí)的支撐間距要大；

（3）再一個(gè)是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)其校正面的端面跳動要很小。

對以上三個(gè)條件作如下說明：

（1）何謂盤狀轉(zhuǎn)子主要用轉(zhuǎn)子的直徑D與轉(zhuǎn)子的兩校正面間的距離尺寸b之比值來確定。在API610標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定D/b＜6時(shí)，轉(zhuǎn)子只做單面平衡就可以了；D/b≥6時(shí)可以作為轉(zhuǎn)子是否為盤狀轉(zhuǎn)子的條件規(guī)定，但不能優(yōu)良化，因?yàn)檗D(zhuǎn)子做何種平衡還要考慮轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速。

（2）支撐間距要大無具體的參數(shù)規(guī)定，但與轉(zhuǎn)子校正面間距b之比值≥5以上均視為支撐間距足夠大。

（3）轉(zhuǎn)子的軸向跳動主要指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)校正面的端面跳動，因?yàn)槿魏无D(zhuǎn)子做平衡試都是經(jīng)過精加工的，加工后已保證了轉(zhuǎn)子的孔與校正面之間的行為公差，端面跳動很小。

根據(jù)上述轉(zhuǎn)子做單面（靜）平衡的條件，再結(jié)合有關(guān)泵方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如GB3215和API610），只做靜平衡的轉(zhuǎn)子條件如下：

（1）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速＜1800轉(zhuǎn)/分時(shí)，不論D/b＜6或D/b≥6只做靜平衡即可。但是如果要求做動平衡時(shí)，必須要保證D/b＜6，否則只能做靜平衡。

（2）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速≥1800轉(zhuǎn)/分時(shí)，如果D/b≥6只做靜平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于許用不平衡量的1/2。如果要求做動平衡，要看兩個(gè)校正面的平衡是否能在平衡機(jī)上分離開，如果分離不開，則只能做靜平衡。

（3）對一些開式葉輪等轉(zhuǎn)子，如果不能實(shí)現(xiàn)兩端支撐，只做靜平衡即可。因?yàn)閮啥瞬荒苤危瑒荼剡M(jìn)行懸臂，這樣在平衡機(jī)上做動平衡很危險(xiǎn)，只能在平衡架上進(jìn)行單面（靜）平衡。

4. 轉(zhuǎn)子做動平衡的條件在GB9239標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：凡剛性轉(zhuǎn)子如果不能滿足做靜平衡的盤狀轉(zhuǎn)子的條件，則需要進(jìn)行兩個(gè)平面來平衡，即動平衡。

只做靜平衡的轉(zhuǎn)子條件如下（平衡靜度G0.4級為*高精度，一般情況下泵葉輪的動平衡靜度選擇G6.3級或G2.5）：

（1）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速≥1800轉(zhuǎn)/分時(shí)，只要D/b＜6時(shí)，應(yīng)做動平衡。

（2）對多級泵和組合轉(zhuǎn)子（3級或3級以上），不論工作轉(zhuǎn)速多少，應(yīng)做組合轉(zhuǎn)子的動平衡。

四. 動平衡試驗(yàn)

動平衡試驗(yàn)是對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡檢測、校正，并達(dá)到使用要求的過程。

當(dāng)零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的零部件時(shí)，例如各種傳動軸、主軸、風(fēng)機(jī)、水泵葉輪、刀具、電動機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子等，統(tǒng)稱為回轉(zhuǎn)體。在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)，對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的，這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。但工程中的各種回轉(zhuǎn)體，由于材質(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差，甚至設(shè)計(jì)時(shí)就具有非對稱的幾何形狀等多種因素，使得回轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機(jī)械及其基礎(chǔ)上，引起振動，產(chǎn)生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機(jī)械壽命，嚴(yán)重時(shí)能造成破壞性事故。

為此，必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡，使其達(dá)到允許的平衡精度等級，或使因此產(chǎn)生的機(jī)械振動幅度降在允許的范圍內(nèi)。

五.平衡方法

1. 工藝平衡法

工藝平衡法的測試系統(tǒng)所受干擾小，平衡精度高，效率高，特別適于對生產(chǎn)過程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械零件作單體平衡，目前在動平衡領(lǐng)域中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)普遍采用這種平衡方法。但是，工藝平衡法仍存在以下問題：

(1)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速不一致，造成平衡精度下降。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)子若采用工藝平衡，則無法有效的防止轉(zhuǎn)子在高速下發(fā)生變形而造成的不平衡。

  (2)平衡機(jī)（特別是高速立式平衡機(jī)）價(jià)格昂貴。

  (3)在動平衡機(jī)上平衡好的轉(zhuǎn)子，裝機(jī)后其平衡精度難以保證。因?yàn)閯悠胶鈺r(shí)的支承條件不同于轉(zhuǎn)子在實(shí)際工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，即使出廠前已在動平衡機(jī)上達(dá)到高精度平衡的轉(zhuǎn)子，經(jīng)過運(yùn)輸、再裝配等過程，平衡精度在使用前難免有所下降，當(dāng)處于工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍可能產(chǎn)生不允許的振動。

  (4)有些轉(zhuǎn)子，由于受到尺寸和重量上的限制，很難甚至無法在平衡機(jī)上平衡。例如：對于大型發(fā)電機(jī)及透平一類的特大轉(zhuǎn)子，由于沒有相應(yīng)的特大平衡裝置，往往會造成無法平衡；對于大型的高溫汽輪 機(jī)轉(zhuǎn)子，一般易發(fā)生彈性熱翹曲，停機(jī)后會自動消失，這類轉(zhuǎn)子需進(jìn)行熱動態(tài)平衡，用平衡機(jī)顯然是無法平衡的。

  (5) 轉(zhuǎn)子要拆下來才能進(jìn)行動平衡，停機(jī)時(shí)間長、平衡速度慢、經(jīng)濟(jì)損失大。

2. 整機(jī)現(xiàn)場動平衡法

為了克服上述工藝平衡法的缺點(diǎn)，人們提出了整機(jī)現(xiàn)場動平衡法。將組裝完畢的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在現(xiàn)場安裝狀態(tài)下進(jìn)行的平衡操作稱為整體現(xiàn)場平衡。這種方法是以機(jī)器作為動平衡機(jī)座，通過傳感器測的轉(zhuǎn)子有關(guān)部位的振動信息，進(jìn)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，并通過去重或加重來消除不平衡量，從而達(dá)到高精度平衡的目的。

有于整機(jī)現(xiàn)場動平衡是直接接在整機(jī)上進(jìn)行，不需要動平衡機(jī)，只需要一套價(jià)格低廉的測試系統(tǒng)，因而較為經(jīng)濟(jì)。此外，由于轉(zhuǎn)子在實(shí)際工況條件下進(jìn)行平衡，不需要再裝配等工序，整機(jī)在工作狀態(tài)下就可獲得較高的平衡精度。

作為整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)的一個(gè)重要分支，在線動平衡技術(shù)也正處于蓬勃發(fā)展之中，很有前途。由于工藝平衡法是起步*早的一種經(jīng)典動平衡方法。整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)是為了解決工藝平衡技術(shù)中存在的問題而提出的。

六. 平衡精度

考慮到技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1940年制定了*的ISO1940平衡等級，它將轉(zhuǎn)子平衡等級分為11個(gè)級別，每個(gè)級別間以2.5倍為增量，平衡機(jī)從要求*高的G0.4到要求*低的G4000。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡對于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離。