基于相关原理的测幅动平衡方法及仪器研究
张志新曾文亮付豫龙钟越波贺世正
（浙江大学，化学工程与生物工程学系, 杭州310027）
摘要：针对部分转子系统无法方便测得测相测幅整机动平衡方法所需键相信号的困难，提出一种仅需测得不平衡振幅就能有效识别转子不平衡量的整机动平衡方法。重点研究基于二重自相关的转子转动频率的提取；不平衡振幅的互相关识别；三圆动平衡方法及现场平衡仪器的设计；并通过实验验证了此方法的可行性及仪器的正确性。
关键字：整机动平衡二重自相关互相关单片机
1.引言
不平衡振动是困扰旋转机械正常工作的主要因素，在工业上常常采用测相测幅的整机动平衡方法，通过测量转子键相信号及振动信号来计算不平衡量的大小与相位，该法开机次数少，平衡精度高[1]~[5]。但在工程实际中经常碰到一类由于受结构或工况限制无法拾取键相信号的转子系统。例如大型轴流风机，其电机与转轴全封闭在机壳内，测相测幅整机动平衡所需的键相信号只能通过在叶轮上贴反光片用光电头来获得。但轴流风机工作时轴向风力很大，现场安装键相信号传感器困难且具有危险性，从而无法采用常规的测相测幅法进行现场动平衡[6]~[7]。如何解决该类旋转机械的不平衡振动问题具有十分重要的现实意义。
本文提出了一种不需测相仅需测幅的整机动平衡方法，核心思想是对原始振动信号进行二重自相关运算，准确提取出转子转动频率。并以转子转动频率构造正弦和余弦函数，与原始及试加重后振动信号进行互相关解离出不平衡振动的幅值，最后通过三点法（三试重法）算出不平衡量的大小及相位。
2.原理分析
2.1 测幅动平衡法原理
测幅动平衡方法主要有试加重周移法、180度二次试加重法和三次试加重法[8,9]，三次试加重法最常用，下面具体讨论其原理。假设转子的原始不平衡量为M0，不平衡相位为θ0，为了确定M0和θ0的值，需使用一个已知试重M，将它安装在转子校正面的某个角度θi(i=1,2,3)上,开动风机，测得相应的振动幅值为
A i (i=1,2,3)。一般来说θi 可取任意值，但若取2π圆周上的等分点，可大大简化计算，这里取θi =(i-1)2π/3。针对图1，使用余弦定理得：
2
22000A A A 2AA cos()i i θθ=++- (1) 并根据线性系统假设可得：
22022000A 221+cos((1))A 3
i M M i M M πθ=+-- (2) 根据(2)式，推导出原始不平衡量M 0及相位θ0的表达式
：
0M =
(3)221230222123
)2A A tg A A A θ--=-- (4) 通过以上计算，得出风机叶轮的不平衡质量M 0及其所处的角度位臵θ0。
图1 测幅动平衡法原理
2.2 不平衡振幅识别
当转子系统存在不平衡故障时，用振动传感器测得轴承座处的振动信号除由不平衡故障引起的工频分量外，同时可能还伴随着其他故障引起的异频分量及随机噪声。该信号可用式（5）表示。
0()sin(2)sin(2)a()m
i i i i x t A ft B v t t πβπη==++++∑ (5)
式中：()x t ：振动信号；?：工频频率；A ：工频振动振幅；β：工频振动相位；
νi ：异频频率；B i ：异频振动振幅；ηi ：异频振动相位；a(t)：随机噪声
信号；t ：采样时间。
由测幅动平衡原理知式(3)和式(4)中的i A 均为单独由不平衡故障引起的振动分量，而实际测得的振动信号不完全是不平衡振动。目前工程上一般用普通测振仪测得振动有效值直接作为i A ，很显然只有当振动完全是由不平衡引起时，这种替代才有效，否则动平衡的精度很差，甚至导致动平衡失败。因此如何从()x t 中分离出工频分量A 是保障测幅平衡法精度和成败的关键所在。从()x t 中分离出工频分量A 的最简单方法是知道转子转速的前提下，对()x t 进行频谱分析。但这种方法需要事先知道转子系统的转速，同时要求仪器具备频谱分析功能，通过人工来选择来确定A 。很显然这种方法，对仪器的要求较高，且容易引起人为的误操作，另外在工程实际中要有时候要确切知道转子的转速也并不容易。本文提出基于相关原理识别不平衡振幅的原理，具体步骤如下：1）对工作转速已知的转子系统直接用转速除以60得到转子的转动频率，对转速未知的转子系统通过对原始振动信号进行二重自相关运算，准确提取出转子工作转速。2）以转子转动频率构造正弦和余弦函数，与原始振动及试加重后振动信号进行互相关求出转子的不平衡振动幅值。
2.2.1 工频频率(转速)的二重自相关识别
只有当转子系统的振动主要由不平衡故障引起时，通过动平衡手段减振才有效。也就是说原始振动信号中工频振动分量为主，远大于其他异频振动分量，为分析方便下面的讨论中设工频分量与异频分量振幅满足i A/B 2≥。
二重自相关的目的[10]就是抑制并衰减除不平衡引起的工频分量外的其他频率分量及随机噪声信号，通过二重自相关运算后，得到了比较理想的工频余弦信号，从而确定转速信息。振动信号的一次自相关函数为：
x101R ()[()()]()()T
E x t x t x t x t dt T τττ=+=+?g (6) 式中：τ：延时时间，T ：采样长度
x()s()a()t t t =+ (7)
式中：1s(t)sin(2)sin(2)m
i i i i A ft B πβπνη==+++∑
此时振动信号的自相关函数变为：
aa R (){[s()()][s()()]}
()[()a()][()a()]()x ss E t a t t a t R E s t t E s t t R τττττττ=++++=+++++g g g (8)
利用信号和噪声、噪声和噪声的不相关特性[11]，当采样长度远大于周期信号的周期时，信号和噪声的互相关函数[()a()]E s t t τ+g 和[()a()]E s t t τ+g 都是非常小的值，可以近似的看做新的噪声。至于噪声的自相关函数aa ()R τ，其值除在0τ=时较大外，其余都近似为零，最后只剩下信号的自相关函数()ss R τ。
根据不同频不相关的原理可知，信号的自相关函数()ss R τ相当于各自频率的自相关函数的相加，当采样长度远大于周期信号的周期，工频信号的自相关函数可以表示为：
2
()cos(2)2
ss A R f τπτ=工频 （9） 同理可得到其他频率的自相关函数：
2m
i i i 1B ()cos(2)2ss R τπντ==∑其他频率 （10） 一次自相关后，式(6)可以写成：
22
m i x11i 1i 1
B R ()y ()=cos(2)cos(2)a ()22A f ττπτπνττ==++∑ （11） 这样，可以进一步把1y (t)当做输入信号，做二次自相关运算，得到
44
m i x2i i 1B R ()=cos(2)cos(2)88
A f τπτπντ=+∑ （12） 由于工频信号的幅值与其他频率信号的幅值之比i A/
B 2≥，当经过二次自相关运算后，工频信号的幅值与其他频率信号的幅值之比为44
i A /B 16≥，近似可以
认为信号的主要成分为工频成分，这时就可以有效提取出工频频率?。
下面通过LabVIEW 软件平台对基于二重自相关的工频频率识别方法的可靠性进行仿真实验。设经过预处理电路之后，得到的原始振动信号主要由半倍频、工频、二倍频及噪声信号构成，用公式可表示为：
000sin(2)sin(2)sin(22)()2
f A f t B t C f t n t πππ+**+**+ (13) 式中：0f —工频为20Hz ；A —工频分量的幅值，等于1V ；
B —半倍频分量的幅值，等于0.5V ；
C —二倍频分量的幅值，等于0.3V ； n(t)—为高斯白噪声；信号的采样频率为500Hz ；采样点数为1000。
图2 原始振动信号时频域图
图3 二重自相关后信号的时频域图
从图2可以看出原始信号由于夹杂噪声及其他倍频信号的干扰，由不平衡引起的工频信号很难从中提取出来。从图3可以看出，经过二重自相关后的工频成分的幅值与半倍频信号的幅值之比为16，与二倍频的幅值之比约等于123，不管从时域还是频域都可以明显的看出信号主要有工频成分构成，此时可以近似的认为振动信号即为正弦工频频率信号，然后调用周期计算程序就可以非常容易的求出转子的工频转速。
2.2.2 不平衡振动幅值的互相关识别
当转子系统发生不平衡故障时，求得转子的转动频率?后，可以通过互相关分析得到不平衡振幅。以转子的转动频率为频率，构造互相关函数[12]：
y[t]cos(2t f π=）
（14） z[t]sin(2t f π=）
（15） 式中：t ：采样时间；?：转动频率。
利用（14）及（15）构造的互相关函数，分别与式（5）式进行互相关运算，可得互相关函数表达式为：
T xy 01R ()x(t)y(t )dt T ττ=
+? (16) T xz 0
1R ()x(t)z(t )dt T ττ=+? (17) 式中：τ：延时时间；T ：采样长度。
根据傅立叶级数的正交性，相关函数具有抑制噪音、异频分量的作用，即y
[t]、z [t]与振动信号直流分量和倍频分量的互相关函数理论值为0，而噪音分量a[ t]与y[t]、z [t]的互相关函数也趋于0。
取延时τ=0，当采样长度相对较大时，其中工频分量可以近似表示为： T xy 01R (0)Asin 2t )cos(2t)dt sin T 2
A f f πβπβ≈+=?（(18)T xz 01R (0)Asin(2t )sin 2t dt cos T 2
A f f πβπβ≈+=?（） (19) 式中：Β：工频振动信号的相位。
近而可以得到不平衡量引起的振动信号的幅值：
A = (20)
3. 仪器设计
根据上述方法，应用单片机技术，我们从硬件与软件两个方面详细讨论测幅整机动平衡仪的开发与设计。
3.1系统硬件设计
根据模块化思想[13]，硬件构成主要分为五大部分：单片机控制模块、传感器模块、电源模块、信号预处理模块、人机交换模块。其中以STC12C5410AD单片机进行信号的采集，数据处理及保存；传感器模块主要实现将测得的振动量转化为电参数；电源模块对整个测振系统的主控芯片，液晶屏、运算放大器等进行供电；信号预处理模块主要是对原始振动信号进行放大、滤波、量程切换及直流偏臵等预处理过程；人机交互模块包括液晶的显示及键盘的输入，实现友好的人机界面。
3.2系统软件设计
测幅整机动平衡测试系统的软件设计分为四大功能模块[6]：1）转速测试模块；2）不平衡振动幅值测试模块；3）平衡参数设臵模块；4）不平衡量计算模块。
转速测试模块的功能是对转速未知的通过二重自相关算法获取工作转速对准确知道转子转速的直接设定转子转速；振动响应测试模块包括原始振动测试及试加重振动测试功能，分别在工作转速下测得有原始不平衡量引起的振动信号的幅值及试加重后振动信号的幅值；平衡参数设臵模块的功能是输入并保存进行动平衡计算所需的试加重大小与相位；平衡计算模块的功能是计算不平衡量的大小和位臵，为现场做整机动平衡提供理论依据。
4.实验
为了验证本文提出方法的正确性，我们采用两种不同的动平衡方案对不同振动状态下的两台设备进行动平衡对比实验。方案1：按本文开发成功的动平衡仪；方案2：用普通测振仪（有效值）输入预先编制的测幅动平衡计算程序进行动平衡。另外为了更科学的评价动平衡效果，用频谱分析仪测取了设备平衡前后的振动频谱。
4.1风机动平衡
图4为离心风机整机动平衡测试示意图，风机转速1480转/分，总共10片叶轮。电机与叶轮直连，当风机存在不平衡故障时，通过轴传递到电机上，振动传感器安装在电动机的外壳上用于测得风机的振动。图5为实际现场测试图，图6为离心风机平衡前的振动频谱图，表1为动平衡试验数据。
图4 离心风机动平衡测试示意图图5 离心式风机动平衡测试图
图6 离心风机原始振动频谱
表1 离心风机平衡实验数据
动平衡仪测振仪
原始振动(mm/s) 4.2 4.5
试加重后
振动(mm/s)
【试加重:8g】
0度 1.4 1.9
120度 6.3 6.5
240度7.4 7.7
平衡结果g∠度8.8∠16 9.4∠17
平衡后振动（mm/s）0.41 0.65
振动下降率（%）90.2 85.6
注：表中a∠b，a表示不平衡大小单位g，b表示不平衡位臵，单位为度(1)由图6的振动频谱图可知，风机在动平衡前的振动主要由24.7Hz，4.2mm/s
的工频分量和49.4Hz ，0.7mm/s 的2倍频组成，其工频振动成分接近总振动有效值的90%，其它频率及噪声信号与相比工频成分非常小，即风机的振动主要由不平衡引起。
(2)由表1动平衡结果可知，采用动平衡仪方案风机的振动下降率高达90.2%，而采用普通测振仪的平衡方案风机的振动下降率为85.6%。两种平衡方案，都使风机的振动大幅度下降，虽然动平衡仪的平衡效果略好于测振仪，但两者差别不大。究其原因主要是风机振动绝大部分由不平衡故障引起，尽管用相关法能正确地提取工频成分，但用有效值近似代替工频分量对动平衡引起的误差不大。
4.2 转子试验台动平衡
图7为转子试验台整机动平衡测试图，转子试验台主要有直流电机，转盘，基座及直流稳压电源构成。为了便于加重，如图7所示在转盘圆周方向均匀开12个螺纹孔，依次标上数字1~12。通过矢量分解可以实现360度内，任意角度的配重。实际动平衡时通过调整直流稳压电源的电压，使转盘的转速为2400转/分。
表2 转子试验台平衡实验数据
动平衡仪 测振仪 原始振动(mm/s) 7.2 8.1
1.直流电源
2.转子试验台底座
3.直流电机
4.转盘
5.振动传感器
6.动平衡平衡仪
图7 转子试验台平衡示意图
试加重后
振动(mm/s) 【试加重:8g】
0度 3.5 6.6 120度8.4 9.0 240度10.0 10.8
平衡结果g∠度 2.4∠19 2.1∠29 平衡后振动（mm/s）0.7 3.1 振动下降率（%）90.3 62.7
图8 原始振动频谱图
图9 采用平衡仪平衡后频谱
图10 采用测振仪平衡后的频谱
表2为平衡试验数据，图8~图10为平衡前后试验台的振动频谱图，现分析如下：
(1) 由图8知，由振动传感器测得的振动信号成分复杂，主要有40Hz，7.2mm/s；80Hz,2.6mm/s；240Hz,1.7mm/s，同时夹杂有随机噪声信号。由于转子转速为2400rpm，其中40Hz振动分量跟动平衡有关，80Hz跟电机上下轴承座不同心有关，240Hz由其它未知原因故障引起。
(2) 由表2动平衡结果可知，采用动平衡仪方案试验台的振动下降率高达90.3%，而采用普通测振仪的平衡方案试验台的振动下降率仅为62.7%。由图8-图10发现，用平衡仪使工频分量从7.2mm/s下降至0.7mm/s，而用测振仪工频分量从7.2mm/s下降至1.9mm/s。究其原因主要是因为引起试验台振动的原因除动平衡以外，还存在其它故障，且其它故障引起的振动分量不小，不能简单的用有效值来代替工频分量。另外如果试重恰好使得工频分量减小时，可能出现其它故障引起的振动分量与工频分量相当，或者远大于工频分量，此时用有效值来代替工频分量显然会导致很大的误差甚至错误。例如表2中，0度试加重后平衡仪测到的振动为3.5mm/s，而测振仪测到的有效值为6.6mm/s，出现这种情况的原因是0度试加重后工频振动下降，其大小与其它异频振动大小相当引起的。
通过上述两种不同的动平衡方案对不同振动状态下的两台设备进行动平衡对比实验可以看出：当振动完全由不平衡引起时，两种方法精度相差不多；否则本文提出的动平衡方法由于能有效地分离出不平衡振动分量，平衡精度远远高于传统有效值平衡的方法。
5.结论
理论分析和实验研究表明，当原始振动信号中不平衡振动的工频分量大于其它异频信号的幅值的2倍以上时，对原始振动进行二重自相能准确获得转子的转动频率；利用转子转动频率对振动信号进行互相关运算能从众多复杂振动信号中有效识别出不平衡振动幅值。本文提出的基于相关原理的测幅整机动平衡方法及开发的仪器，能有效解决部分无法方便测得键相信号的转子系统的现场动平衡问题，具有十分广阔的应用前景。
参考文献
[1] 郑水英,沈庆根.设备故障诊断[M].北京: 化学工业出版社, 2006
[2] A.G. Parkinson, Balancing of rotating machinery [J]. Mechanical Engineering Science, 1991,
205:53–66
[3] Stephen W. Dyer, Jun Ni. Adaptive Influence Coefficient Control of Single-Plane Active
Balancing Systems for Rotating Machinery [J]. Journal of Manufacturing Science and
Engineering, 2001, 123: 291-297
[4] 安胜利，杨黎明.转子现场动平衡技术[M]. 长沙：国防工业出版社，2007
[5] 丁加根.智能化单双转子整机动平衡仪的开发与研究[D].杭州:浙江大学硕士学位论
文,1997
[6] Y.B. Zhong. Research of the whole-machine balancing method based on amplitude
measurement and instrument development, M.S thesis, Zhejiang University, 2010.
[7] 张志新,付豫龙，钟越波.基于自相关的大型轴流风机不平衡量的识别方法[P].中国专利
201010039601.5.
[8] 周保堂.振动测试分析与动平衡[M].杭州: 浙江大学出版社, 1991
[9] 路长厚,栾芝芸等.砂轮不平衡量最小二乘识别研究[J].机械工程报,1998,30(1):88-92
[10] 陈明奎,刘正平.用多重自相关法检测微弱正弦信号[J].噪声与振动控制, 2006(5):28-30
[11] 熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社，2006
[12] 赵科.基于虚拟仪器的现场动平衡测试仪的开发[D].杭州:浙江大学硕士学位文,2002
[13] 张志新.微速差双转子系统智能化整机动平衡仪的开发与研究[D].杭州:浙江大学博士学
位论文,2001
动平衡仪仪的原理与应用 动平衡仪，久经考验的动平衡技术推出的一款便携式现场动平衡仪。兼备现场振动数据测量、振动分析和单双面动平衡等诸多功能，简捷易用，是企业预知生产、保养、维修，尤其是精密机床、主轴、电机、磨床、风机等设备制造厂和振动技术服务机构最为理想之工具。 旋转机械是机械系统的重要组成部分,在国防和国民经济众多领域中发挥着巨大作用。 转子不平衡是旋转机械中的常见问题,也是诱发转子系统故障的主要原因之一。因此,开展动平衡技术研究具有重要的学术和工程应用价值。 但随着电子计算机和测试等技术的迅猛发展，动平衡技术也得到了很大发展，其研究成果对推动旋转机械向高速、高效、高可靠方向发展起到了重要作用。有关转子动平衡技术的研究主要集中在动平衡测试、非对称/非平面模态转子平衡、无试重平衡、自动平衡等技术领域。
方法/步骤
1. 1 现场平衡概念和必要性常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，统称为动平衡仪回转体。 在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。 不平衡产生： 但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。 为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。 2. 2 1、定义1）静平衡
动平衡机原理 第一台平衡机的出现乞今已有一百多年的历史。而平衡技术的发展主要还是近四十年的事。它与科学技术的发展密切关联。我国动平衡理论和装置的研究及新产品的开发是从五十年代开始的。 机械中绕轴线旋转的零部件，称为机器的转子。如果一个转子的质量分布均匀，制造和安装都合格，则运转是平衡的。理想情况下，其对轴承的压力，除重力之外别其它的力，即与转子不旋转时一样，只有静压力。这种旋转与不旋转时对轴承都只有静压力的转子，称为平衡的转子。如果转子在旋转时对轴承除有静压力外还附加有动压力，则称之为不平衡的转子。 从牛顿运动定律知道，任何物体在匀速旋转时，旋转体内各个质点，都有将产生离心惯性力，简称离心力，如图一所示，盘状转子，转子是以角速度ω作匀速转动，则转子体内任一质点都将产生离心力 F ，则离心力 F=mrω2, 这无数个离心力组成一个惯性力系作用在轴承上，形成转子对轴承的动压力，其大小则决定于转子质量的分布情况。如果转子的质量对转轴对称分布，则动压力为零，即各质量的离心力互相平衡。否则将产生动压力，尤其在高速旋转时动压力是很大的。因此，对旋转体，特别是高速旋转体进行动平衡校正是必须的。
近年来，许多机械制造业都在被迫接受着残酷的市场竞争，特别是 WTO 的加入，简直是内忧外患。价格战、技术战一场接着一场，使得众多企业身心疲累，怨声载道。在激烈的市场竞争环境下，提高产品质量成为致胜的有力武器，而动平衡校正则是产品质量的前提和保证。 平衡机是一种检测旋转体动平衡的检测设备。从结构上讲，主要是由机械振动系统、驱动系统和电气测量系统等三大部件组成。 机械振动系统主要功能是支承转子，并允许转子在旋转时产生有规则的振动。振动的物理量经传感器检测后转换成电信号送入测量系统进行处理。 平衡机的种类很多，就其机械振动系统的工作状态分类，目前所见的不外乎两大类：硬支承平衡机和软支承平衡机。硬支承平衡机是指平衡转速远低于参振系统共振频率的平衡机。而软支承平衡机则是平衡转速远大于参振系统共振频率的平衡机。简单来说，硬支承平衡机的机械振动系统刚度大，外力不能使其自由摆动。软支承平衡机的机械振动系统刚度小，一般来说，外力可以使其自由摆动。以下是软、硬支承平衡机的性能比较：
动平衡机使用说明 图8 说明 1.START 键--开始测量如果代码C13设置1, 合上轮罩测量开始, 〈看10 章改变操作模式〉如果在测量完毕轮罩打开的情况下按动START 键, 而定位制动处于工作状态时,这时车轮罩打开的情况下车轮也可转动, 要确保车轮转动不会被工具或其他类似的物件所妨碍。--车轮最多转动半圈就被制动, 从而左侧校正面的平衡块能够安放在主轴的正上方。 2.STOP- 键 (1)中断测量 (2)清除错误代码 (3)如果输入完操作模式后,用STOP键 , 新的状态被自动地删除 ,以前的状态被重新建立
图 9 键盘详细使用说明 1.OP 键开始说明初步化运行 2.精确键,--高分辩度显示总读数1克代替5克或OZ替代(需把精确键按下) (1)显示最小不平衡极限值以下的残余不平衡量 : 只要按下此键 .实际不平衡 值即可显示 (2)标准平衡模式下显示不平衡值如果平衡模式Alu1到ALU5 被选择,按下精确 键 , 然后按下功能键设定平衡模式。 (3)OP 和 UN 程序中精确键作为转换键使用 3.C健 (1)轻轻地按下此键 , 转换不平衡读数的主量单位〈克或盎司〉,用 C3 活动代号设置开机时单位。 (2)长时间按下此键 , 转换操作模式 4. 轮胎类型功能键持续按下这个键旋转车轮 , 即可选择所需轮胎类型 ,松下 此键输入值即被存储。 5. 平衡模式功能键持续按下这个键 ,旋转车轮 ,即可选择所需平衡模式,松开 此键,存储输入值。 6. 动静态不平衡显示功能键 7. 轮圈宽度 , 直径等功能键
图 10 显示板,方向显示,提示操作者 1). 左侧较正面的指示器 2). 左、右校正面的 OK 指示器 3). OP 记号--需要执行最优化运行 4). 轮圈符号和上装平衡块的位置 5). 右侧较正面的方向指示器 6). 轮圈直径符号 7). 距离机器的附号(左侧校正面) 8). 右侧校正面的数字显示 ( 二位数) --轮圈直径 --轮圈 / 机器距离 ( 常用mm) --右侧校正而不平衡值 --调整和操作极限值模式的状态 9).START 键符号当运行使用START时 START 会显示 10). 补偿运行完之后符号 11). 轮圈宽度符号 l2). 左侧校正面的数字显示屏显示； 轮圈宽度 右侧校正面不平衡值 静态不平衡值 错误代码 C 代码 简单语言的平衡模式
动平衡测量原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
刚性转子的平衡条件及平衡校正 回转体的不平衡---回转体的惯性主轴与回转轴不相一致； 刚性转子的不平衡振动，是由于质量分布的不均衡，使转子上受到的所有离心惯性力的合力及所有惯性力偶矩之和不等于零引起的。 如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。 动平衡试验机的组成及其工作原理 动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备。一般由机座部套，左右支承架，圈带驱动装置，计算机显示系统，传感器限位支架，光电头等部套组成。 当刚性转子转动时，若转子存在不平衡质量，将产生惯性力，其水平分量将在左右两个支撑上分别产生振动，只要拾取左右两个支撑上的水平振动信号，经过一定的转换，就可以获得转子左右两个校正平面上应增加或减少的质量大小与相位。 在动平衡以前，必须首先解决两校正平面不平衡的相互影响是通过两个校正平面间距b，校正平面到左，右支承间距a, c,而a, b, c 几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。 F1, F2: 左右支承上的动压力；P1, P2 : 左右校正平面上不平衡质量的离心力。m1, m2 : 左右校正平面上的不平衡量；a, c : 左右校正平面至支承间的距离 b : 左右校正平面之间距离；R1 R2: 左右校正平面的校正半径 ω：旋转角速度 单缸曲柄连杆机构惯性力测量方法 活塞的速度为 活塞的加速度为 我的论文中的对应表达式与以上两个式子不同： 测量系统机械结构 惯性力测量机的机械系统主要包括驱动机构、摆架。驱动机构通过联轴节带动曲轴达到额定测量转速。摆架支承测量曲柄连杆机构，使之在惯性力作用下产生振动。
动平衡机操作规程 水泵的转子部件的动不平衡量对整台泵稳定运行有很大的影响。水泵叶轮由于材料组织不均匀及零件加工后产生的形状、尺寸等误差，致使恒态<刚性>转子在对应的工作转速频率下旋转时产生离心力，所引起的振动或运动作用于轴承时该转子所处状态称为该转子的动不平衡。根据GB/T9239.1-2006/ISO 国标。对恒态(刚性)转子平衡品质分级指南，具体到泵类叶轮为G6.3级。为在动平衡机上求得小于转子允许的剩余不平衡量，特制定叶轮动平衡作业指导规程： 一、使用前的准备工作： 1、根据叶轮实际重量选择适合该机允许试验范围的动平衡机。 2、使用前一定要做好清洁工作，特别是轴颈，滚轮摆架底部与轨道之间，都要进行擦试清洁，并在滚轮上加少许清洁的机油，严禁转子与联轴节未接好就开车。 3、根据转子和联轴节尺寸配好接头，其要求是形状对称，在强度允许的情况下,重量要轻;各挡内外园同心,工件和联轴节凹孔配合精度为D1/d要保证同心和端面垂直。 4、为减少示值晃动，工件轴颈和滚轮外R应避开相同或接近以免干扰，其比例最好在0.8以下或1.2以上。 二、电气控制部分：（控制原理见说明书附图） 1．本机电动机电源采用380V/50HZ。 2．电机通电后“停止”按钮红灯亮，如联轴节与转子联接好，则行程开关2XK闭合，将转速转换开关拨到高速或低速档（中间为停车档），即可启动。停车时可按停止按钮或车头箱右侧的制动手柄，制动后应将制动手柄抬起，为下次开车接通电路。 3．本机规定转子转动方向为：由车尾向车头看，转子应顺时针方向旋转。 三、操作程序： 1．将叶轮过动平衡心轴（或转子轴）上定位装夹。 2．调整好两摆架间距离。 3．放置转子部件. 4．连接好适合的联轴节接头。 5．放下安全架压紧转子（或心轴）。 6．从低速位启动，由低速至中速和高速逐渐调整提速，最后达到该叶轮在工况时最大转速。7．观察显示屏上显示的左右两处不平衡量G左、G右及测量点半径值R左、R右，G左、G右不计相位角只计量值。 8．按(G左×R左)+（G右×R右）≤U许用g.mm 根据U左= G左×R左U右= G右×R右 U许用值为设计允许不平衡值为：U许用=D2/2?G(g.mm) 其中：D2——叶轮最大外径(mm) G——设计允许不平衡重量(g) 注意：U左和U右比值应尽可能接近分别为：0.3U许用＜U左＜0.7U许用 0.3U许用＜U右＜0.7U许用 9、对显示的不平衡量作在相应位去除金属层处理。 10、反复进行上述工步试验和处理，直至合格。 四、维护与保养注意事项： 1．经常保持机器清洁，导轨面上应经常涂油防锈，非常用导规面上涂油后应加贴油纸保护。2．滚轮表面更不准粘有任何灰尘杂物，每次使用前应仔细清洁滚轮表面，移动摆架时应同
In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 车轮动平衡机安全操作规 程示范文本
规程文书样本 QCT/FS-ZH-GZ-K869 车轮动平衡机安全操作规程示范文本使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 ⒈车轮动平衡机应安装平衡，选择相应的电源，并连接电源。 ⒉根据轮胎和钢圈的型号，选择相应的法兰，并输入相应的数据。 ⒊轮胎必须安装稳固，然后放下保护盖，观察轮胎是否平衡运转，如运转异常，必须重新安装。 ⒋等发光显示后，开起保护盖，根据所显示的数据，选择并安装相应的平衡块，平衡块必须安装牢固。 ⒌放下保护盖，再进行复检，直至平衡在10克以下。 ⒍操作结束后，必须保持设备整洁，应切断电源。 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion 第2页/总2页
动平衡机操作规程
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动平衡机操作规程 水泵的转子部件的动不平衡量对整台泵稳定运行有很大的影响。水泵叶轮由于材料组织不均匀及零件加工后产生的形状、尺寸等误差，致使恒态<刚性＞转子在对应的工作转速频率下旋转时产生离心力,所引起的振动或运动作用于轴承时该转子所处状态称为该转子的动不平衡。根据GB/T9239．1－2006/IＳO国标。对恒态(刚性）转子平衡品质分级指南，具体到泵类叶轮为G6．3级。为在动平衡机上求得小于转子允许的剩余不平衡量,特制定叶轮动平衡作业指导规程： 一、使用前的准备工作： １、根据叶轮实际重量选择适合该机允许试验范围的动平衡机。 2、使用前一定要做好清洁工作，特别是轴颈,滚轮摆架底部与轨道之间，都要进行擦试清洁,并在滚轮上加少许清洁的机油，严禁转子与联轴节未接好就开车。 3、根据转子和联轴节尺寸配好接头,其要求是形状对称,在强度允许的情况下,重量要轻；各挡内外园同心,工件和联轴节凹孔配合精度为D1／d要保证同心和端面垂直。 ４、为减少示值晃动,工件轴颈和滚轮外R应避开相同或接近以免干扰,其比例最好在０.８以下或1.2以上。 二、电气控制部分：(控制原理见说明书附图） １. 本机电动机电源采用380Ｖ／5０HＺ。 2. 电机通电后“停止”按钮红灯亮,如联轴节与转子联接好,则行程开关2ＸK闭合，将转速转换开关拨到高速或低速档（中间为停车档)，即可启动。停车时可按停止按钮或车头箱右侧的制动手柄,制动后应将制动手柄抬起,为下次开车接通电路。 3．本机规定转子转动方向为：由车尾向车头看,转子应顺时针方向旋转。 三、操作程序： 1．将叶轮过动平衡心轴（或转子轴）上定位装夹。 2．调整好两摆架间距离。 3. 放置转子部件. 4. 连接好适合的联轴节接头。 5. 放下安全架压紧转子(或心轴）。 ６. 从低速位启动，由低速至中速和高速逐渐调整提速，最后达到该叶轮在工况时最大转速。７.观察显示屏上显示的左右两处不平衡量G左、Ｇ右及测量点半径值R左、R右，G左、Ｇ右不计相位角只计量值。 ８．按(Ｇ左×R左)+（Ｇ右×R右)≤U许用g.mm 根据U左＝G左×R左Ｕ右= Ｇ右×R右 U许用值为设计允许不平衡值为：U许用＝D2/２?Ｇ（g.mm) 其中：D2——叶轮最大外径(mm) G——设计允许不平衡重量(g) 注意:U左和U右比值应尽可能接近分别为：0．3Ｕ许用 机械动平衡 一、实验目的 1.了解转子不平衡的危害。 2.巩固转子动平衡的理论知识。 3.掌握动平衡机的基本工作原理及动平衡机进行刚性转子动平衡的方法。 二、实验设备 实验设备为DPH－I型智能动平衡机，如图6-1所示，测试系统由计算机、数据采集器、高灵敏度有源压电力传感器和光电相位传感器等组成。当被测转子在部件上被拖动旋转后，由于转子的中心惯性主轴与其旋转轴线存在偏移而产生不平衡离心力，迫使支承做强迫震动，安装在左右两个硬支撑机架上的两个有源压电力传感器感受此力而发生机电换能，产生两路包含有不平衡信息的电信号输出到数据采集装置的两个信号输入端；与此同时，安装在转子上方的光电相位传感器产生与转子旋转同频同相的参考信号，通过数据采集器输入到计算机。 图 6-1 DPH－I型智能动平衡机结构简图 计算机通过采集器采集此三路信号，由虚拟仪器进行前置处理，跟踪滤波，幅度调整，相关处理，FFT变换，校正面之间的分离解算，最小二乘加权处理等。最终算出左右两面的不平衡量（g），校正角（°），以及实测转速（r/min）。 DPH－I型智能动平衡机有关内容简介见附录Ⅲ。 三、实验原理 由于转子结构不对称、材质不均匀或制造和安装不准确等原因，有可能会造成转子的质心偏离回转轴线。当其转动时，会产生离心惯性力。惯性力将在构件运动副中引起附加动压力，使机械效率、工作精度和可靠性下降，加速零件的损坏。当惯性力的大小和方向呈周期性变化时，机械将产生振动和噪音。因此，在高速、重载、精密机械中，为了消除或减少惯性力的不良影响，必须对转子进行平衡。 转子平衡问题可分为静平衡和动平衡两类。 对于轴向尺寸b 与径向尺寸D 的比值b/D ≤ 0.2，即轴向尺寸相对很小的回转构件（如砂轮、叶轮、飞轮等），常常可以认为不平衡质量近似的分布在同一回转平面内。因此只要在这个一回转面内加上或减去一定的质量，便可使转子达到静平衡。 当转子的b/D≥0.2（如电机转子、机床主轴等），或工作转速超过1000 r/min时，应考虑 技术讲课教案 主讲人：范经伟 技术职称（或技能等级）：高级工所在岗位：锅炉辅机点检员 讲课时间： 2011年 06月24日 培训题目：《转子动平衡——原理、方法和标准》 培训目的： 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。 内容摘要： 动平衡前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占 振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 培训教案： 第一章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、 动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采 用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。 刚性转子与挠性转子 对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过 任选的二个平面得以平衡。 对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一 个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首 先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平 面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉 分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子 的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个 转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离 心力的作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而 产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要 在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以 后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状 态。为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处 在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平 面平衡法。 挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变 形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么 动平衡机操作规程完精 编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】 多功能硬支承平衡机操作规程 工作准备 1、操作人员必须经过培训的且具有操作能力的工作人员，必须熟悉平衡机的性 能，掌握操作动平衡机的功能，非动平衡机操作者不允许私自开启动平衡试验机； 2、动平衡机在启动前需要检查电机、皮带、工装等部件是否处于良好状态。检 查动平衡实验机的各各电线接头是否连接牢靠，有无松动现象，润滑部位要加油润滑； 3、在实验操作的过程中，应站到操作台位置处，并且一定要将防护罩移动到指 定的位置，以防止工件在转动的过程中添加物松动飞出对工作人员造成伤 害； 4、准备好要做动平衡试验的工件以及实验工件所用的工装。 工作期间 1、操作流程 1、“SET定标”功能键，作定标参数设定用，一下用（S）表示。 2、“HALT选停”功能键，用作删除按键。在定标过程中作停止及记录 用，详见“平衡机定标操作”。以下用（H）表示。 3、“+/-”功能键，在测量时为加重和去重方式的切换，详见“测平 衡操作”；在转子参数设置中又作滚动指针用，详见“基本参 数设置”。以下用（+）表示。 4、“QUIT退出”功能键，作各子界面退回到主菜单用，详见各界面操 作提示。一下用（Q）表示。 5、“0~9”为数字键，主要用于数字设定及修改。 6、“*”为小数点的输入键。在测量过程中作打印功能键，在转子参 数设置中又作翻页用，详见“基本参数设置”。一下用（*） 表示。 7、“EXE执行”功能键，为回车确认键。一下用（E）表示。 注：1、外接的键盘接口（作为选件）可从前面板插入。操作与上述按键对应。 3、操作使用 打开电源开关，计算机自动完成自检后，直接进入测量界面。在测量界面中按（Q）退到主菜单界面。主菜单左下角的数据为现在所选着的参数，可以通过“设参数”来修改。右下角有5个子菜单，按对应的数字键来选着，光标指针指到该选择项后按（E）进入该子菜单。 在进入平衡操作前应注意所用平衡的转子类型是否选择好并且是否已做过参数设定，如未设定则应按以下步骤处理。 1、转子型号选择 在主菜单上选择数字键“4”，然后按执行键（E）,进入参数设置界 面。 （+/-）键：选择下一行 （Q）键：选择当前转子类型以及参数并退到选择主菜单。 “0～9”键：选择当前0～9#转子类型。 （E）键：进入参数设定。 a、首先选择支撑方式，根据图示选择相应的支撑模式输入对应的编 号。 b、转子参数的设置： NO:根据支撑点类型选择； Speed：设定该种转子平衡转速。一般为200～3000转/分 a为左支撑点到左加重点质心的垂直距离 b为两加重点质心之间的垂直距离 轮胎动平衡机安全技术操作规程示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 轮胎动平衡机安全技术操作规程示范文 本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1. 轮胎平衡机在使用前必须先检查机体各部分涧滑情 况及通过电器部分的自检程序。 2. 轮胎装卸时应防止碰撞平衡机体。 3. 轮胎平衡机开机前，必须检查底座及固定螺母是否 锁紧，以防运转时轮胎脱出。 4. 轮胎平衡机开机前，应仔细清理轮胎花纹中潜入的 石子等异物，防止运转时飞出伤人。 5. 轮胎平衡机在运转过程中，不得用手或其它物品接 触旋转部位，在轮胎旋转径向两侧均严禁站人，有保护罩 的必须正确使用保护罩。 6. 轮胎平衡机在使用过程中，必须确认轮胎完全停止 旋转后才能打开防护罩，完全停止转动才能接触轮胎。 7. 在工作过程中，若发现异常的现象，必须立刻停机检查，同时采取措施加以排除，否则禁止开机。 8. 镶嵌平衡块时，应确保镶嵌牢固，镶嵌过程中要注意用力方向和力度，避免大力冲击主轴，造成主轴弯曲变形。 9. 设备长时间不用，每周至少转动两次，开关柜内应放置并及时更换防潮材料，起动电动机前应从开关柜断开电缆，用500伏摇表摇测接缘电阻，小于0、5兆欧时，必须查明原因，方允许开机。 10.每天工作结束时必须对机体及周边进行清洁、对转动部位注油润滑。 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion 多功能硬支承平衡机操作规程 工作准备 1、操作人员必须经过培训的且具有操作能力的工作人员，必须熟悉平衡机的性 能，掌握操作动平衡机的功能，非动平衡机操作者不允许私自开启动平衡试验机； 2、动平衡机在启动前需要检查电机、皮带、工装等部件是否处于良好状态。检 查动平衡实验机的各各电线接头是否连接牢靠，有无松动现象，润滑部位要加油润滑； 3、在实验操作的过程中，应站到操作台位置处，并且一定要将防护罩移动到指 定的位置，以防止工件在转动的过程中添加物松动飞出对工作人员造成伤害； 4、准备好要做动平衡试验的工件以及实验工件所用的工装。 工作期间 1、操作流程 2 1、“SET定标”功能键，作定标参数设定用，一下用（S）表示。 2、“HALT选停”功能键，用作删除按键。在定标过程中作停止及记录 用，详见“平衡机定标操作”。以下用（H）表示。 3、“+/-”功能键，在测量时为加重和去重方式的切换，详见“测平衡 操作”；在转子参数设置中又作滚动指针用，详见“基本参数 设置”。以下用（+）表示。 4、“QUIT退出”功能键，作各子界面退回到主菜单用，详见各界面操 作提示。一下用（Q）表示。 5、“0~9”为数字键，主要用于数字设定及修改。 6、“*”为小数点的输入键。在测量过程中作打印功能键，在转子参数 设置中又作翻页用，详见“基本参数设置”。一下用（*）表示。 7、“EXE执行”功能键，为回车确认键。一下用（E）表示。 注：1、外接的键盘接口（作为选件）可从前面板插入。操作与上述按键对应。 3、操作使用 打开电源开关，计算机自动完成自检后，直接进入测量界面。在测量界面中按（Q）退到主菜单界面。主菜单左下角的数据为现在所选着的参数，可以通过“设参数”来修改。右下角有5个子菜单，按对应的数字键来选着，光标指针指到该选择项后按（E）进入该子菜单。 在进入平衡操作前应注意所用平衡的转子类型是否选择好并且是否已做过参数设定，如未设定则应按以下步骤处理。 1、转子型号选择 在主菜单上选择数字键“4”，然后按执行键（E）,进入参数设置界面。 操作规程编号：YTO-FS-PD473 轮胎动平衡机安全操作规程通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards 精品规程范本 编号：YTO-FS-PD473 2 / 2 轮胎动平衡机安全操作规程通用版 使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 一、 操作前应穿好工作服，注意扎紧袖口，女同志应戴好帽子，润滑机器各部，低速运转数分钟，检视运转情况。 二、 要测试的工件必须符合机器的应用范围。 三、 工件要卡紧，锁紧装置要灵活可靠，装卡取活要停车，严禁用手触摸转动部分或用手制动旋转中的工件。 四、 在轮胎上加平衡块后，人员严禁面对转动的方向。 五、 工件校正前应保持清洁，以免有异物飞出。 六、 机器应经常保持清洁，发生故障及时找维修人员修理。。 七、 平衡完毕，切断电源，清扫机器及工作场地。 该位置可输入公司/组织对应的名字地址 The Name Of The Organization Can Be Entered In This Location 回转构件动平衡实验论文 学院：机械与自动控制学院 姓名： 学号： 指导教师：胡培钧 设计时间：2015/5/27-2015/5/31 机械与自动控制学院 目录 1.实验目的与要求 (2) 2.实验设备与工具 (2) 3.实验内容与原理 (2) 3.1转子动平衡的基本原理 (2) 3.2动平衡试验机的测试原理 (3) 4.实验过程 (4) 4.1实验前的准备 (4) 4.2正式实验 (4) 5.结果分析与实验总结 (5) 5.1实验数据 (5) 5.2注意事项 (5) 6.实验小结 (6) 回转构件动平衡实验 摘要：回转构件动平衡是现代机械的一个重要问题，尤其是高速机械在运转时，所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，也会降低机械效率和使用寿命。因此，掌握回转构件动平衡的原理和方法具有特别重要的意义。 关键词：旋转机械振动动平衡 回转构件动平衡是现代机械的一个重要问题，尤其是高速机械在运转时，所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，也会降低机械效率和使用寿命。因此，掌握回转构件动平衡的原理和方法具有特别重要的意义。 一、实验目的与要求 实验目的是通过实验对象即轮胎或实际转子的动平衡全过程，以及必要的动手操作，使学生基本掌握： （1）回转件动平衡的基本概念。 （2）各类动平衡机的基本工作原理和操作方法。 （3）真实工件包括轮胎的平衡精度确定和应用，动平衡的操作方法。 通过本实验学生对动平衡理论知识将得到强化，解决实际工程问题的动手能力和知识综合应用能力可以得到很好的锻炼；同时通过对真实零件的平衡的全过程积累实践经验，丰富工程领域的专业知识。 在实验中，要求学生仔细观察真实零件的外观形状，按转子的工作速度选择平衡精度，并且和设计图纸上的平衡精度对照，按使用要求定出支承模式，最终按要求完成转子的动平衡。 二、实验设备和工具 （1）轮胎动平衡机、硬支承动平衡机，智能动平衡机。 （2）平衡处理勇配套设备和材料，包括普通天平，台式钻床、平衡质量块。 （3）测量工具。 （4）安装专用工具。 三、实验内容及原理 3.1转子动平衡的基本原理 由《机械原理》所述的回转体动平衡原理知：一个动不平衡的刚性回转体绕其回转轴线转动时，该构件上所有的不平衡重所产生的离心惯力总可以转化为任选的两个垂直于 回转轴线的平面内的两个当量不平衡重和G 1、G 2 (它们的质心位置分别为r1和r2；半径大 小可根据数值G 1、G 2 的不同而不同)所产生的离心力。动平衡的任务就是在这两个任选的 平面(称为平衡基面)内的适当位置（r1平和r2平）加上两个适当大小的平衡重G1平和G2平，使它们产生的平衡力与当量不平衡重产生的不平衡力大小相等,而方向相反，即: 刚性转子的平衡条件及平衡校正 回转体的不平衡---回转体的惯性主轴与回转轴不相一致； 刚性转子的不平衡振动，是由于质量分布的不均衡，使转子上受到的所有离心惯性力的合力及所有惯性力偶矩之和不等于零引起的。 如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。 动平衡试验机的组成及其工作原理 动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备。一般由机座部套，左右支承架，圈带驱动装置，计算机显示系统，传感器限位支架，光电头等部套组成。 当刚性转子转动时，若转子存在不平衡质量，将产生惯性力，其水平分量将在左右两个支撑上分别产生振动，只要拾取左右两个支撑上的水平振动信号，经过一定的转换，就可以获得转子左右两个校正平面上应增加或减少的质量大小与相位。 在动平衡以前，必须首先解决两校正平面不平衡的相互影响是通过两个校正平面间距b，校正平面到左，右支承间距a, c,而a, b, c 几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。 F1, F2: 左右支承上的动压力；P1, P2 : 左右校正平面上不平衡质量的离心力。 m1, m2 : 左右校正平面上的不平衡量；a, c : 左右校正平面至支承间的距离 b : 左右校正平面之间距离；R1 R2: 左右校正平面的校正半径 ω：旋转角速度 单缸曲柄连杆机构惯性力测量方法 活塞的速度为 ..1(sin sin 2)2v x r wt wt λ==-+ 活塞的加速度为 .. 2(cos cos 2)a x rw wt wt λ==+ 我的论文中的对应表达式与以上两个式子不同： )2sin 2(sin αλ αω+-=r v p )2cos (cos 2αλαω+-=r a p 测量系统机械结构 惯性力测量机的机械系统主要包括驱动机构、摆架。驱动机构通过联轴节带动曲轴达到额定测量转速。摆架支承测量曲柄连杆机构，使之在惯性力作用下产生振动。 测量机摆架包括轴承、摆架、弹性元件等，轴承与摆架连成一体，通过弹性元件与支承架连接，工件安装在两支撑架之间组成振动系统，旋转时，由于曲柄连杆机构惯性力的作用作受迫振动，通过传感器将摆架的振动量转换为电信号。 测量机实验图片一系统标定装置 ： 转子动平衡及操作技术 一. 转子动平衡.. (一).有关基本概念 1.转子 机器中绕轴线旋转的零部件,称为机器的转子. 2.平衡转子 旋转与不旋转时对轴承只有静压力的转子. 3.不平衡转子 如果转子在旋转时对轴承除有静压力外,附加有动压力,则称之为不平衡的转子不平衡是一个旋转体的质量轴线(惯量轴线)与实际的旋转轴线不重合。其单位为不平衡的质量与该质量中心至实际旋转轴线的距离的乘积，以gmm计量。不平衡有3种表现形式。 不平衡转子的危害性:转子如果是不平衡的,附加动压力将通过轴承传达到机器上,引起整个机器的振动产生噪音,加速轴承的磨损,降低机器的寿命,甚至使机器控制失灵,发生严重事故. (二)转子不平衡的几种形式 1.静不平衡 静力不平衡(单平面) 表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但平行于旋转轴线，因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的。 主矢不为零,主矩为零: R0═Mrcω2≠0 rc≠0 M0═0JYZ═JZX═0 R0通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴平行。 （图1） 通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。 主矢和主矩均不为零,但相互垂直 R0═Mrcω2≠0 M0═0JYZ═JZX═0 R0不通过质心C，转轴Z与中心主惯性轴相交于某一点。 （图2） 3.偶不平衡 偶力不平衡表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于旋转体重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承是相等而180°反向的。 主矢为零,主矩不为零 R0═0 rc═0 M0≠0JXZ≠0 JYZ≠0 （图3） 通过加重、去重、调整等方法形成一个平衡合力，使原来不平衡力与附加的平衡力的矢量和趋于零。 实验刚性转子动平衡实验任务书 实验目的： 1.掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； 2.掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 3.了解动静法的工程应用。 实验内容 采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡 三、实验原理 工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。 根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系， 可向质心C简化为过质心的一个力R （大小和方向同力系的主向量R S i ）和一个力偶M（等于力系对质心C的主矩M m c S i m.）。如果转子的质心在转轴上 且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R和力偶矩M的 值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平 衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。 刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此， 先在转子上任意选定两个截面I、II （称校正平面），在离轴线一定距离r i、「2 （称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角B仆敗处，分别附加一块质量为m i、m2的重块（称校正质量）。如能使两质量m i和m2的离心惯性力（其大小分别为m i r i ?2和m2「2 w2,w 为转动角速度）正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。 两平面影响系数法的过程如下： （i ）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起的轴承或轴颈A、B 在某方位的振动量V i。V io i和V20 V20 2，其中V io和V20是振动位移（也可以 是速度或加速度）的幅值，? i和? 2是振动信号对于转子上参考标记有关的参考脉冲的相位角。（2）根据转子的结构，选定两个校正面I、II并确定校正半径r i、「2。先在平面I上加一“试重"（试质量）Q i = mt i Z（3,其中m t i为试重质量，卩i为试重相对参考标记的方位角，以顺转向为正。在相同转速下测量轴承A、B的振动量V ii和V2i。 车轮动平衡仪 1、车轮平衡检测的必要性 车轮与轮胎是高速旋转的组件，汽车在行驶过程 中，若车轮不平衡，会产生摇摆和跳动，尤其当 车速高于60km/h时，这种摇摆与跳动将显著加 剧。特别是高速公路上行驶的车辆，如果车轮不 平衡，不仅严重降低汽车的行驶平顺性、乘坐舒 适性和操作稳定性，增加燃油的消耗量，加剧轮 胎的磨损，直接影响车辆的经济性指标，而且还 将损坏车辆的其他部件，严重时将危及行驶安全。 车轮不平衡还会引起底盘总成零部件损伤，（转向 节、减震器、悬架等）。 就车轮本身而言，由于装有气门嘴，同时还与轮 胎和传动轴等传动系的旋转部件组装在一起，更 应进行车轮平衡的检测。所以为了控制和改善车 轮的平衡状况，保证车辆行驶的平顺性、安全性 与经济性，必须进行车轮平衡的检测。实验研究 发现，当车轮位置不正或车轮严重不平衡时，其 磨损率是正常使用情况下磨损的10倍左右。所 以，车轮平衡已成为汽车检测主要检测项目之一。 2、引起车轮不平衡的主要原因 （1）轮胎、轮辋及挡圈等因几何形状失准或密封度不均而形成先天的重心偏离。 （2）因轮毂和轮辋定位误差使安装中心难以重合。 （3）维修过程中的拆装破坏了原有的整体综合重心。 （4）因车轮行驶碰撞造成变形引起重心位移。 （5）车轮高速行驶过程中因制动抱死而引起的纵向及横向滑移造成局部的不均匀磨损。 （6）前轮定位不当，引起轮胎偏磨，从而引起车轮不平衡。 3、车轮的静平衡与动平衡 新车上安装的车轮与轮胎都经过了平衡检 测，随着车辆的行驶及轮胎的维护或修理， 若果检查轮胎有不均匀或不规则磨损、车轮 定位失准，车轮平衡维护就是必须做的工作， 平衡车轮时，沿轮辋分配配重，抵消车轮和 轮胎中的偏重部位，使其平衡滚动而无振动。 车轮的不平衡有两种；静不平衡和动不平衡。 （1）车轮静不平衡 静平衡是质量围绕车轮等量分配。静不平衡 刚性转子得平衡条件及平衡校正 回转体得不平衡---回转体得惯性主轴与回转轴不相一致; 刚性转子得不平衡振动,就是由于质量分布得不均衡,使转子上受到得所有离心惯性力得合力及所有惯性力偶矩之与不等于零引起得。 如果设法修正转子得质量分布,保证转子旋转时得惯性主轴与旋转轴相一致,转子重心偏移重新回到转轴中心上来,消除由于质量偏心而产生得离心惯性力与惯性力偶矩,使转子得惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。 动平衡试验机得组成及其工作原理 动平衡试验机就是用来测量转子不平衡量得大小与相角位置得精密设备。一般由机座部套,左右支承架,圈带驱动装置,计算机显示系统,传感器限位支架,光电头等部套组成。 当刚性转子转动时,若转子存在不平衡质量,将产生惯性力,其水平分量将在左右两个支撑上分别产生振动,只要拾取左右两个支撑上得水平振动信号,经过一定得转换,就可以获得转子左右两个校正平面上应增加或减少得质量大小与相位。 在动平衡以前,必须首先解决两校正平面不平衡得相互影响就是通过两个校正平面间距b,校正平面到左,右支承间距a, c,而a, b, c 几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。 F1, F2: 左右支承上得动压力;P1, P2 : 左右校正平面上不平衡质量得离心力。 m1, m2 : 左右校正平面上得不平衡量;a, c : 左右校正平面至支承间得距离 b : 左右校正平面之间距离;R1 R2: 左右校正平面得校正半径 ω: 旋转角速度 单缸曲柄连杆机构惯性力测量方法 活塞得速度为 .. 1(sin sin 2)2v x r wt wt λ==-+ 活塞得加速度为 .. 2(cos cos 2)a x rw wt wt λ==+ 我得论文中得对应表达式与以上两个式子不同: )2sin 2 (sin αλ αω+-=r v p )2cos (cos 2αλαω+-=r a p 测量系统机械结构 惯性力测量机得机械系统主要包括驱动机构、摆架。驱动机构通过联轴节带动曲轴达到额定测量转速。摆架支承测量曲柄连杆机构,使之在惯性力作用下产生振动。 测量机摆架包括轴承、摆架、弹性元件等,轴承与摆架连成一体,通过弹性元件与支承架连接, 现场动平衡原理 §-1 基本概念 1、单面平衡 一般来说，当转子直径比其长度大7～10倍时，通常将其当作单面转子对待。在这种情况下，为使偏离轴心的转子质心恢复到轴心位置，只需在质心所处直径的反向任意位置上安放一个同等力矩的校正质量即可。这个过程称之为“单面平衡”。 2、双面平衡 对于直径小于长度7～10倍的转子，通常将其当作双面转子对待。在双面转子上，若有两块相等的质量配置在轴线两端且轴心对称的位置上，此时转子不存在质心偏离转轴问题，即静态平衡。然而，一旦转动起来，这两块质量各自产生的离心力构成一个力偶，惯性轴与转动轴不再重合，导致轴承受到猛烈振动；或者惯性轴与转动轴相倾斜，并且两块质量也不对称，造成质心偏离轴线，这是双面转子实际中存在的最为普遍的不平衡。这种不平衡必须通过转动时的振动测量并且至少在两个平面上安放校正质量才能消除。这个过程称为“双面平衡”。 §-2 平衡校正原理 为了确定待平衡转子校正质量的大小和位置，现场动平衡情况下，利用安放试探质量的方法，临时性地改变转子的质量分布，测量由此引起的振动幅值和相位的变化，由试探质量的影响效果确定出真正需要的校正质量的大小和安放位置。 轴承上任意一点都以与转速相同的频率，周期性地经历转子不平衡产生的离心力。所以，在振动信号频谱上，不平衡表现在转动频率处振动信号增大。一般在转子轴承外壳上安置一个振动传感器，测量不平衡引起的振动。转频处的振动信号正比于不平衡质量产生的作用力。为了测量相位及转频，还要使用转速传感器。本仪器使用激光光电转速传感器，以反光条位置作为振动信号相位参考点，从而确定出转子的不平衡角度。综上所述，利用不平衡振动的幅值和相位可分别确定平衡校正力矩和相对于试重质心位置的校正角度。校正半径选定后，即可依校正力矩和角度计算出校正质量的大小和安置位置。 §-3 平衡步骤 1、平衡前提 (1)确定转子为刚性转子机械动平衡
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