CIMAT Balancing

了解不平衡

对于大多数人来说,转子平衡经常被认为是一种技术盲区。大部分人对于平衡的理解仅仅局限在汽车轮胎的动平衡上,否则汽车会出现方向盘抖动,轮胎不均匀磨损等情况。本文将为您深入了解平衡的世界,帮助您消除这一盲区。

CIMAT Balancing Technology

不平衡的转子

当转子的质量轴和几何轴不一致的时候就会产生不平衡。实际上由于铸造气孔,螺纹孔的数量和尺寸不均匀,偏心装配的零件,加工孔径于轴承位置偏心等所有加工件都是不平衡的。

不平衡的转子围绕着自身的质量轴旋转。比如轴承限制了转子这种运动,那么就会产生由于不平衡离心力引起的振动。这种振动会导致轴承磨损,产生不必要的噪音。并且在极端情况下可能会产生转子损坏。因此需要将不平衡降低到可接受的限度内。

平衡极限

不平衡不能消除,就像机加工有极限一样,平衡可以做到可以接受的范围。根据国际和国家标准,对于转子不平衡做了相应规定,比如:轮胎动平衡做到40级,而小型电机转子要达到2.5级。不平衡等级根据ISO 1940标准规定取决于转子类型及旋转速度。

CIMAT Balancing Computer

Cimat Balancing Machine

平衡单位

不平衡量就是重心偏移量或为使平衡在某半径下需加重的大小,单位是质量乘以半径。校正的质量乘以对应的半径就得到不平衡单位。对于公制测量,单位是克-毫米(gmm)或大转子克-厘米。对应的英制则是克-英寸或者盎司-英寸。

转子类型

转子可以分为两类。第一种是转子保持刚性且其工作速度引起的弯曲变形可忽略不计的刚性转子

另外一种为柔性转子,其工作转速在弯曲临界转速以上。其首先引起的所谓的跳绳效应意味着转子中心不在旋转轴上,从而引起高静态不平衡。

CIMAT

Cimat Balancing Machine

不平衡的类型

不平衡包括三种类型:

1.    静不平衡-转子质量轴平行于几何中心轴。仅在一个轴向平面内校正不平衡。
2.    偶不平衡-转子质量轴相较于几何中心轴。例如:无静不平衡的斜盘。通常需要做双面校正。
3.    动不平衡-转子质量轴与几何中心轴不重合。通常这种不平衡是静不平衡和偶不平衡的组合,并且需要在两个面上校正

不平衡校正方法

通过钻孔,铣削等方式把转子偏重部分移除用于校正不平衡。或者是通过添加螺栓或者焊接平衡块到较“轻”部位以实现不平衡的校正。

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平衡机

为了识别不平衡位置和不平衡量,转子制造商需要平衡机来校正存在的不平衡。平衡机的高灵敏度可以非常容易且精确的识别出0.001mm的偏移量。

其中一种类型仅适用于静平衡的测量。通常用于盘形零件的平衡。另外一种类型的机器可以识别双面不平衡。比如用于平衡长度远大于直径的转子。这两类平衡机都可以做到水平和垂直方向转子的平衡。

借助于先进的电子设备,机器精度很容易就能超过国家和国际标准。机器操作简单易学,仅仅需要输入简单的测量值就可以实现高精度测量。

刚性转子平衡

由于刚性转子在静止时也会存在不平衡,所以刚性转子可以在低转速下测量,以旋转产生的离心力来测量不平衡。

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柔性转子平衡

该类型转子首先是在低于转子发生挠性变形的低速下平衡,在不平衡校正后逐渐加速并分阶段校正不平衡,直到达到转子的正常工作速度。

现代化技术

鉴于更换损坏转子的高成本,航空工业要求相应的转子必须要达到规定的平衡范围内。该技术涉及模拟平衡工艺。比如通过模拟转子代替涡轮转子与压气机转子进行模拟平衡避免重复装配产生新的不平衡。按照客户需求可以将该技术应用于普通行业。

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小结

现代工艺技术的提高降低甚至消除了在低速应用中平衡的需要,但是随着机械旋转部件使用的速度不断提高,在可预见的未来,平衡技术是非常必要的。平衡技术的应用使整个生产过程更加完善。