软支承动平衡振动系统的理论分析

§1 引言旋转体(转子)常是现代机器的重要零件,如电机、纺织机等机器中的转子。这些旋转体制造过程中,其质心偏离回转轴线是不可避免的,这样在高速转动时,常由于离心力的不平衡使机器发生严重振动,从而影响机器的寿命,甚至毁坏机器。为了消除或减低这种不良情况,这些旋转体在安装前,都要进行必要的动平衡试验,动平衡机是用于测定旋转体偏重的方位和大小,以便附加质体在适当位置,使旋转体的质心和迥转轴线中心近乎重合,以达到所要求动平衡性能的一种机器。动平衡机的具体结构和精度各有不同,但原理大都是根据离心力引起的摆动作用来设计的。本文对软支承动平衡机的振动系统进行理论分析,提出其运动微分方程模型,分析工作原理,振幅、相位、测定偏重(轻)方位误差、瞬心位置等与机器和转子的参数、转动角速度的关系,供提高机器性能参考。     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.     

翼板动平衡方法研究

为了更精准地控制翼板动平衡时平衡补偿质量,从而提高平衡精度,提出了一种新的利用翼板迎角变化产生不同升力和离心力来实现不平衡力补偿的动平衡方法。对翼板工作时所产生的升力和离心力进行理论分析,建立了翼板迎角与补偿质量间的数学模型。通过实验测试翼板迎角变化所产生的不平衡量,得到翼板迎角与所能提供的补偿质量间的数学关系。在8个不同的相位处添加不同试重作为失衡量,根据所得翼板迎角与补偿质量的数学关系,调整相应翼板的迎角进行失衡量补偿,完成转子动平衡。实验结果表明,基于提出方法设计的动平衡装置可平衡主轴任意位置的不平衡量,平衡能力可达1 617.6g·mm,在实验转速为560r/min时,可将不平衡质量降低94.21%。提出的翼板动平衡方法无需添加或去除质量便可完成动平衡,且提供的平衡量可精确控制,具有一定的实用价值和应用前景。     

高速电机转子动平衡的实现与分析

为了减小高速电机转子运转时振动带来的危害,校正转子的不平衡量,本文通过运用DYJ-D80型平衡机电测箱和DR5Z型自驱动平衡机对F3-8101020风机转子在400~2400 r/min转速范围内进行动平衡实验,得出了此转子的第一、第二临界转速分别为800 r/min和1600 r/min,风机转子转速越高不平衡量越大且对平衡精度要求越高的规律,并对动平衡过程中影响平衡精度的因素作了分析。通过本次动平衡实验,结合当前高科技的发展,最后对动平衡技术在算法、测量方式、平衡精度方面提出了展望。     

二分法校正动平衡试验装置

转子零部件的惯性力在运转过程中会对机器会产生不良影响,为尽量消除这些不平衡量,需要对零部件进行平衡;为减小零部件中的剩余不平衡量,得到精密的平衡试验装置,提出用二分法完成对动平衡试验装置的校正。     

特殊形状转子的平衡

讨论了特殊形状转子的平衡,并结合DS—100型动平衡机提出了计算转子剩余不平衡量的简捷方法,因而大大缩短了动平衡校正周期。     

基于动平衡机有限元模型的无试重动平衡方法

针对刚性转子采用影响系数法双面动平衡需要多次开停机、动平衡效率低的问题,进行了基于有限元模型的软支承刚性转子无试重动平衡方法的研究.首先对动平衡机进行不平衡响应测试,获得转子两端的初始不平衡响应信号.然后基于有限元软件Nastran建立动平衡机有限元模型,在建立的有限元模型的两个平衡面上分别试加配重,测得不平衡响应信号.最后,根据刚性转子影响系数法双面动平衡原理,运用Matlab计算两个平面试加配重对两个测点的影响系数,求解出该转子的不平衡量.试验结果表明,采用影响系数法并结合有限元模型,可求解出动平衡机上刚性转子的平衡配重,实现一次开机完成动平衡.     

转子主惯性轴倾角与不平衡量综合测量系统

提出了一种将一垂直扭杆安装于双面立式动平衡机主轴内 ,用于测量转子的转动惯量的方法 ,并结合动平衡机所测出的转子偶不平衡量 ,给出转子主惯性轴与参考轴 (旋转轴 )之间的夹角 .全部测量计算由工控机完成 ,结构紧凑 ,适用于飞行物体的惯性检测 .着重分析了提高转动惯量测量精度的方法和杆簧设计的具体参数     

气悬浮立式转子的动平衡技术研究

为了提高立式转子的动平衡精度,研制了气悬浮测量装置,其核心部分是一个将转子稳定悬浮的气体静压球面轴承,并由气流驱动转子匀速旋转,通过测量转子的微小偏移来计算其动不平衡量.理论研究表明,转子的动不平衡量与转子的偏移成正比,位移比例系数越大,测量精度也越高.所研制的测量装置测得转子的最小可达剩余不平衡度小于0 8 g·mm/kg,不平衡量减少率大于90%,平面分离比大于80.     

车轮动平衡的一点认识

汽车车轮的动平衡对汽车高速行驶的稳定起着非常重要的作用,因此在汽车底盘的生产过程中对车轮的动平衡格外关注,轿车在出厂前轮子都要进行平衡调试,测出轮圈内外不平衡量,在轮圈边上适当的位置嵌扣上平衡块,以达到轮子的平衡精度。     

机床柔性主轴转子低速无试重动平衡方法研究

为解决机床柔性主轴转子动平衡过程中需要在高速下试重的问题,提出一种柔性主轴转子低速无试重动平衡方法。在构建机床主轴动力学模型的基础上,根据刚体力学理论,通过对不平衡量与振动响应之间映射关系的提取,实现了工作转速下采集一次振动数据即可完成不平衡量的无试重识别;为了在非真实失衡面对呈现柔性特征的主轴转子失衡振动进行有效抑制,分析了柔性状态下的不平衡主轴模态振动行为,并基于此提出了不平衡量校正位置迁移方法。在高速柔性电主轴动平衡平台上进行了仿真与实验分析,实验在7 200r/min时进行,结果表明:基于一阶临界转速下所采集的振动数据,可得到迁移至两侧配重平面的等效不平衡量,对该不平衡量予以校正之后,一阶临界转速下主轴振动幅值下降了74.7%,且临界转速前后的振动降幅也较为明显,有效抑制了高速振型不平衡。     

抑制高速旋转刀具系统不平衡量的方法研究

随着切削速度的提高,旋转刀具系统在离心力的作用下发生很大变化,直接影响工件的加工精度和表面粗糙度.通过应用非线性有限元模拟分析技术,分析了不平衡量对旋转刀具系统特性的影响.研究结果表明,采用配重措施对旋转刀具系统进行动平衡,可消除不平衡量的激励,明显降低刀具系统旋转时的振幅,提高零件的加工质量.     

应用动力学模型的高速主轴无试重动平衡方法

为解决高速主轴由于不平衡导致的振动问题,提出了一种基于动力学模型的高速主轴动平衡方法,其仅需在工作转速下采集振动响应数据,且无需停机试重.该方法通过对连续分布的不平衡量进行集中化处理,缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,可以在高速主轴的任意2个位置上实现双面平衡.研究结果表明,该方法能够准确地识别出等效集中的不平衡量,且所识别的由等效不平衡量引起的振动响应与原始振动响应基本一致.因此,添加配重后可使主轴各位置不平衡振动得到有效地抑制.     

利用磁悬浮技术提高动平衡精度及平台设计

在现有的磁悬浮技术和动平衡原理的基础上,对常规的机械式动平衡仪进行改进,提出了利用磁悬浮技术对动不平衡质量进行不停机自动切除的方案.即在不停机的情况下,采用激光加工器对不平衡质量进行自动切除,使转子由不平衡到平衡.分析转子的动平衡特性和磁悬浮的振动特性,建立振动方程,对工作平台的结构进行分析设计.该方法与传统的在停机情况下对不平衡质量进行切除相比,提高了动平衡的精度和系统的效率.     

两跨四支撑轴系转子低速动平衡实验研究

针对两跨四支撑汽轮机组、压缩机组等轴系中各跨转子动平衡合格,但安装试车后仍发生轴系不平衡振动故障的问题,研究各跨转子残余不平衡量耦联效应对轴系转子振动特性的影响。搭建了两跨四支撑（2N支撑）轴系实验台,模拟开机启动过程,实验对比了针对轴系转子系统的两种低速动平衡方式。实验结果表明,对两跨四支撑转子整体进行组合的低速动平衡效果优于对转子1、2单独进行低速动平衡。     

不平衡量对汽车水泵轴承载荷及寿命的影响

汽车水泵轴承的寿命与其承受的载荷关系密切,而载荷大小与回转构件的不平衡量有关,如何在计入不平衡量的条件下精确计算其载荷和寿命是目前面临的难点之一。建立了考虑构件偏心不平衡量的水泵轴承载荷及寿命的计算模型。以WR3258152型汽车水泵轴承为研究对象,研究了风扇和带轮的偏心不平衡量对汽车水泵轴承当量动载荷和寿命的影响。计算结果表明:风扇和带轮的偏心不平衡量会引起汽车水泵轴承两列滚动体径向载荷较大的波动,轴承的计算寿命也因风扇和带轮偏心不平衡量的变化而按照一定规律减少。     

精密动平衡机几个问题的探讨

本文对影响精密动平衡机精度的三个关键部分——摆架系统、传感器(限于电感式)和测量指示装置(限于指示仪表——闪频法)的设计提出了一些看法.为了提高动平衡机的灵敏度,摆架系统的质量要尽量减轻;为了增加动平衡机工作的稳定性,一方面,簧片的尺寸必需保证摆架系统的自振频率和平衡校测时的工作频率的比值(即ω/ω_n)大于3,另一方面,对于摆架的结构、转子在平衡校测时的润滑情况等方面也提出了一些注意点.增加磁钢环形间隙的磁场强度是提高转感器灵敏度的较好方法;增加线圈的匝数亦可提高其灵敏度;同时磁钢用簧片悬掛起来;线圈的悬掛方式及其初始位置等对减小振动的畸变失真等都是十分重要的.文中对测量指示装置中所采用的不对称双 T 迭频网络,作了初步的理论分析和实际试验,理论分析和实验所得数据基本上接近,文中指出了设计此种双 T 网络的方法和途径。其次还对现有的各种动平衡机精度的表示法作了分析和比较,指出其存在的问题.通过对转子实际工作时运动情况的分析,提出了采用转子在近校正平面的轴颈中线处的振幅来表示动平衡机精度,这种表示方法,作者认为能够更加合理地反映动平衡机性能的好坏,又比较实用.     

影响系数法用于汽轮机转子低速动平衡

将汽轮机转子高速动平衡常用的影响系数法用于发电厂现场低速动平衡，在理论上证明完全可行，在实验台转子及电厂汽轮机转子上实际应用后，亦取得了减少启动次数、缩短平衡时间和提高平衡精度的效果。     

电动机转子动平衡系统误差来源分析

电动机不平衡转子经过测量其不平衡量,并加以校正以消除其不平衡量,这就是转子平衡的工艺过程,也称平衡试验。由于做平衡试验的转子种类繁多,相应的平衡工艺与方法,试验装置和校正方式也各不相同,因此不同的设计产生的误差也不尽相同。     

动不平衡质量不停机自动切除初探

介绍了动平衡机则不必停机,而在动平衡试验中采用传感器将动不平衡力矩转换为电量,用以直接控制激光源的能量大小,对不平衡处进行“切除”,以达到精确高速去除动不平衡质量之目的。