龐琳

摘 要：文章介紹了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)的原理，以電機(jī)轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹、分析和論述，并進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)算。

關(guān)鍵詞：電機(jī)轉(zhuǎn)子；動(dòng)平衡技術(shù)；試驗(yàn)檢測(cè)方法；分析

1 概述

在工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)生活中，電機(jī)的應(yīng)用范圍都十分廣泛，但在實(shí)際使用過程中，往往出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡問題，其主要原因是轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工藝精度、制造精度、材質(zhì)不均勻以及安裝誤差等造成的質(zhì)心偏離實(shí)際中心慣性主軸，從而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)存在較大的不平衡力。轉(zhuǎn)子不平衡的狀態(tài)下做高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速越高，慣性力越大，轉(zhuǎn)子的撓曲越大，轉(zhuǎn)子內(nèi)部的內(nèi)力越大，撓曲的增大進(jìn)一步加大轉(zhuǎn)子的不平衡，最終使整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，并發(fā)出噪聲，加快了機(jī)械內(nèi)部零件的磨損，降低了機(jī)械的精度和使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起焊縫的開裂，這樣不僅增加了維修成本，還影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大損失，所以解決轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡問題是企業(yè)研究人員的熱門課題。文章以電機(jī)轉(zhuǎn)子為試驗(yàn)對(duì)象，用H40U型動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)為試驗(yàn)器材，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)檢測(cè)的方法進(jìn)行介紹分析。

2 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)檢測(cè)方法分析

2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)簡(jiǎn)介

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于功率不同，其轉(zhuǎn)速也各不相同，文章以低于一階臨界轉(zhuǎn)速的剛性轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行動(dòng)平衡技術(shù)分析。根據(jù)轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)的劃分，我們把低于一階臨界轉(zhuǎn)速百分之六十的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。這種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的撓曲變形非常小，其不平衡的主要因素是轉(zhuǎn)子質(zhì)心的偏離，剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡技術(shù)主要目的是消除轉(zhuǎn)子的質(zhì)量偏離，由于轉(zhuǎn)子的撓曲可以忽略，所以通過離心力和離心力矩的平衡就可以進(jìn)行動(dòng)平衡的計(jì)算。轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡分析可以通過兩個(gè)校正平面內(nèi)的校正質(zhì)量進(jìn)行平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)子在這兩個(gè)校正平面內(nèi)達(dá)到平衡后，其離心慣性力系就成為一個(gè)平衡力系，其中心慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸重合，在一定的精度范圍內(nèi)，對(duì)于任何轉(zhuǎn)速這個(gè)平衡力系都是保持平衡的。

當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)質(zhì)心偏離時(shí)，需要尋找系統(tǒng)的平衡，找平衡的方法文章介紹轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下加重和去重方法，在使用動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過測(cè)振儀測(cè)出轉(zhuǎn)子不平衡的相位和振幅，然后確定加重（或去重）的位置和大小。在反復(fù)進(jìn)行測(cè)試后，采取加重去重操作，達(dá)到不平衡力變小，最后消滅不平衡力，直至理想狀態(tài)。

2.2 動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介

動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)按照支撐的方式可分為軟支撐平衡機(jī)和硬支撐平衡機(jī)兩種，軟支撐平衡機(jī)是指平衡機(jī)的轉(zhuǎn)速普遍高于轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)固有頻率的動(dòng)平衡機(jī)，通常適用于輕小轉(zhuǎn)子，工作轉(zhuǎn)速較高的平衡試驗(yàn)，也叫做測(cè)位移式動(dòng)平衡機(jī)；硬支撐平衡機(jī)則是指平衡機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)固有頻率的動(dòng)平衡機(jī)，常用于轉(zhuǎn)子偏大，速度偏低的平衡測(cè)試，也叫做測(cè)力式平衡機(jī)。硬支撐平衡機(jī)來的測(cè)試原理是：質(zhì)心偏離的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)給支撐一個(gè)動(dòng)載荷，從而造成了支撐的振動(dòng)，且支撐的振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一致，振幅和相位也與轉(zhuǎn)子的不平衡量成比例關(guān)系，通過轉(zhuǎn)子支撐的狀態(tài)判斷轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)。硬支撐動(dòng)平衡機(jī)與軟支撐動(dòng)平衡機(jī)相比，具有精度較高、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、適用范圍較廣的優(yōu)點(diǎn)。

文章試驗(yàn)使用的是H40U型動(dòng)平衡機(jī)就是硬支撐動(dòng)平衡機(jī)。該動(dòng)平衡機(jī)測(cè)量最大轉(zhuǎn)子直徑為1600mm，最大轉(zhuǎn)子質(zhì)量為2000kg，最高測(cè)量轉(zhuǎn)速1250rpm。

2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)象：以160KW的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，其重量230kg，轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)1295mm，額定轉(zhuǎn)速2980rpm，兩軸承間距是990mm。

試驗(yàn)步驟：（1）接通電源后電測(cè)箱自動(dòng)自檢；（2）輸入電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)數(shù)據(jù)，其中L1 240，L2 280，L3 470，D/2 150，（如圖1所示）去重方式；測(cè)量轉(zhuǎn)速500rpm；要求定標(biāo)試重20g，定標(biāo)相位0°；（3）啟動(dòng)平衡機(jī)，從0轉(zhuǎn)達(dá)到轉(zhuǎn)速500rpm在正常運(yùn)轉(zhuǎn)保持相對(duì)穩(wěn)定后，停車，記錄初始的數(shù)據(jù)R1；（4）在左端定標(biāo)相位0°適當(dāng)處，加試重20g；（5）重啟動(dòng)動(dòng)平衡機(jī)，達(dá)到500rpm轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定后停車，記錄當(dāng)前狀態(tài)下的數(shù)據(jù)R2；（6）去掉左端加試重，在右端定標(biāo)相位0°適當(dāng)處，加試重20g；（7）重啟動(dòng)動(dòng)平衡機(jī)使其達(dá)到轉(zhuǎn)速500rpm保持這轉(zhuǎn)速狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定后停車，記錄此時(shí)數(shù)據(jù)R3；（8）試驗(yàn)結(jié)束。（9）對(duì)該電機(jī)轉(zhuǎn)子的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算允許不平衡量數(shù)值進(jìn)行比較，如果數(shù)值在允許不平衡殘余數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求就停止動(dòng)平衡試驗(yàn)，如果不符合要求就要去重后，重新做（3）-（7）步驟，直至電機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)值達(dá)標(biāo)準(zhǔn)允許不平衡殘余數(shù)值內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)束。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過H40U動(dòng)平衡機(jī)的校正試驗(yàn)后，電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承位置的剩余不平衡量是毫克，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于16.1克，符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以此次試驗(yàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡量結(jié)果是合格的。

3 結(jié)束語

文章對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)的原理、設(shè)備、方法以及過程進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并通過具體實(shí)例對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的過程和方法進(jìn)行了具體的闡述和數(shù)據(jù)計(jì)算，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了論述和對(duì)比，為動(dòng)平衡技術(shù)的使用人員提供了借鑒，同理各類轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)同此方法試驗(yàn)。