動平衡測量中的若干問題

   7.1、確認(rèn)轉(zhuǎn)子設(shè)備是否有不平衡引起振動

   首先要確認(rèn)轉(zhuǎn)子設(shè)備是否存在不平衡引起振動。現(xiàn)場設(shè)備的振動是復(fù)雜的，一般混頻振動。只有在不平衡振動分量占混頻總振動量的80%以上，使用本儀器才能看到效果。具體說運(yùn)用本儀器的“信號分析”里“FFT分析”功能，對振動信號進(jìn)行頻譜分析。通過頻譜分析，如果基頻的振動量很大，其他倍頻振動量都很小，甚至沒有。運(yùn)用本儀器的操作就能達(dá)到令人滿意的效果。將振動測量中振動量值，與動平衡測量中振動量值進(jìn)行比較，當(dāng)動平衡測量中振動量值接近振動測量中振動量值，認(rèn)為不平衡量值占總振動量值的百分比大，動平衡測量效果明顯。否則測量效果會不盡人意。

7.2、動平衡儀對設(shè)備的基本要求

動平衡儀對機(jī)器設(shè)備的基本要求：①在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行多次啟停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。具動體說用試重法，對單面平衡至少需要開機(jī)3次，對雙面平衡至少需要開機(jī)4次，才能看到動平衡的效果。②能夠方便在現(xiàn)場對轉(zhuǎn)子進(jìn)行加重或去重工作。一切封閉的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子或軸系或不允許在轉(zhuǎn)子校正平面上加重或去重，是無法進(jìn)行動平衡操作。③現(xiàn)場能方便安裝傳感器，單面平衡需求安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器和一個振動傳感器，雙面平衡需求安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器和二個振動傳感器。這些都是動平衡儀測量的先決條件。

7.3、如何提高動平衡儀測量精度

動平衡儀不同于動平衡機(jī)。動平衡機(jī)既有電控部分，又有支撐轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部分。動平衡儀只有電控部分，其支撐轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部分是由各家用戶提供的；現(xiàn)場有進(jìn)口設(shè)備；有國產(chǎn)設(shè)備；有各廠自己生產(chǎn)的設(shè)備；有臨時焊接的設(shè)備，各種設(shè)備機(jī)械加工的精度各不相同，差別很大。另外現(xiàn)場測試環(huán)境也是不同的有的干擾大，有的干擾小。這就造成平衡儀到各廠家測量精度的不同，無法給出一個同一的測量精度標(biāo)準(zhǔn)。在本儀器中只有一個技術(shù)指標(biāo)，不平衡量減少率≥８5％，這個指標(biāo)也是比較籠統(tǒng)的。在進(jìn)口設(shè)備；國產(chǎn)設(shè)備中能夠達(dá)到這個指標(biāo)，對各廠自己生產(chǎn)的設(shè)備只能接近這個指標(biāo)，對現(xiàn)場臨時焊接的設(shè)備則是很難達(dá)這個指標(biāo)。總之動平衡儀測量精度取決于支撐轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備的精度等級，設(shè)備的精度等級越高，動平衡儀測量精度也越高。

7.4、動平衡儀與動平衡機(jī)的區(qū)別

現(xiàn)場動平衡儀的優(yōu)點：①現(xiàn)場平衡是在*裝配好的機(jī)器上進(jìn)行的，可以補(bǔ)償裝配上的誤差。②不必拆卸機(jī)器和運(yùn)輸轉(zhuǎn)子到動平衡機(jī)。節(jié)省時間；降低費用；減少停機(jī)損失。③現(xiàn)場動平衡儀可以平衡任何重量和體積大小的轉(zhuǎn)子。動平衡機(jī)則對轉(zhuǎn)子重量和尺寸是有一定規(guī)定和要求的。④較低的投資成本，動平衡機(jī)少則幾萬多則十幾萬元，一臺便攜式動平衡儀一般都在1萬元以下。

7.5、三種轉(zhuǎn)速傳感器的比較

轉(zhuǎn)速傳感器有光電轉(zhuǎn)速傳感器，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，以及激光轉(zhuǎn)速傳感器（選購件）。

本儀器配套發(fā)貨是光電轉(zhuǎn)速傳感器，光電轉(zhuǎn)速傳感器的優(yōu)點是；測量轉(zhuǎn)速時只貼一張白色雙面膠反光紙，沒有任何附加質(zhì)量，筒便易行。測量距離為1-30cm,基本上能滿足現(xiàn)場測量的需要。缺點是：易受光線的干擾，有時要求反復(fù)要調(diào)節(jié)光電傳感器上面白色的靈敏度旋鈕，使動作指示燈在不停的閃爍。

霍爾傳感器的優(yōu)點是；輸出脈沖好，抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)場安裝簡單。對準(zhǔn)配套小磁鋼后，測量過程中不要做任何調(diào)整。缺點是：小磁鋼本身有質(zhì)量對測量精度有影響。小磁鋼在高速旋轉(zhuǎn)時會飛出來。如果平面上有孔；有槽；有飛沿，可用502膠水貼牢，工作轉(zhuǎn)速小于1500轉(zhuǎn)以下可以考慮采用。

激光轉(zhuǎn)速傳感器近新發(fā)展起來一種轉(zhuǎn)速傳感器，高轉(zhuǎn)速可以測到60000轉(zhuǎn)，適用于高速測量。其測試方法與光電轉(zhuǎn)速傳感器一樣。比光電轉(zhuǎn)速傳感器抗干擾能力強(qiáng)，測量距離遠(yuǎn)，不需要做任何調(diào)整，讀數(shù)穩(wěn)定可靠。缺點是：需要用反光紙。反光紙與被測物體的顏色反差越大，測量結(jié)果越好。如反差不明顯，建議以涂刷黑漆或粘貼黑色電工膠布等方式增加反差。激光轉(zhuǎn)速傳感器需要單獨購買。

7.6、安裝參考標(biāo)記反光紙要注意什么

配光電傳感器的白色反光紙，配霍爾傳感器的小磁鋼，配激光傳感器的反光紙，均為零相位的標(biāo)記。安裝參考標(biāo)記應(yīng)貼在校正平面或轉(zhuǎn)軸上容易看到且角度容易測量的地方。另外觀察校正平面有無孔洞，以利于加試重的地方上安放參考標(biāo)記更好，因為此時既表示計算相角位置為零度，又表示試重位置為零度，給后面輸入試重的角度帶來方便。

7.7、如何克服小磁鋼附加質(zhì)量的影響

使用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，需要配套小磁鋼作為標(biāo)記。小磁鋼本身是一個質(zhì)量塊，有一定附加質(zhì)量，對平衡精度要求高的用戶是不容許的。解決的方法是在同半徑對面的位置（相差180°位置），反貼一個同樣的小磁鋼。正貼小磁鋼測轉(zhuǎn)速，反貼小磁鋼抵消附加質(zhì)量。另外安放小磁鋼半徑盡量小一點也可以減少小磁鋼附加質(zhì)量的影響。

7.8、傳感器數(shù)值穩(wěn)定是動平衡測量的關(guān)鍵

傳感器數(shù)值穩(wěn)定，包括轉(zhuǎn)速數(shù)值穩(wěn)定和振動數(shù)值穩(wěn)定。使用光電轉(zhuǎn)速傳感器數(shù)值不穩(wěn)定，需要重新做光電標(biāo)記，調(diào)節(jié)光電傳感器上靈敏度旋鈕。另外還要注意每次設(shè)備開機(jī)，轉(zhuǎn)速測量值要基本相同。振動傳感器測量數(shù)值不穩(wěn)定。解決的方法是：①振動傳感器要求安裝在軸承座上，并且越靠近軸承座越好。傳感器可在任意角度測量，原則是測到振動幅度大，數(shù)值穩(wěn)定的方向測量。②在動平衡萊單圖6-6帶寬選擇中選用帶寬窄帶濾波，增加抗干擾能力。注意振動傳感器一定要安裝在垂直于轉(zhuǎn)子軸的位置。 ③對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)器設(shè)備，增加其剛性支撐，加強(qiáng)設(shè)備底腳安裝固定。在設(shè)備的底部采取減振措施。保證振動的相角讀數(shù)只在個位上數(shù)變化，十位上數(shù)基本不變化。傳感器數(shù)值穩(wěn)定是動平衡結(jié)果重復(fù)性好，誤差小的關(guān)鍵。

7.9、試重法中試重的重量和角度的確定

試重法動平衡工作需要試加重，根據(jù)加重前后的振動變化計算出應(yīng)加重量與相角。試重塊重量大小的選擇很重要。試重塊重量重了，有可能導(dǎo)致機(jī)器振動過大，損壞設(shè)備。試重塊重量輕了，加重前后的振動變化不大，計算出誤差較大。試加重大小可以按加重產(chǎn)生的離心力近似等于1%轉(zhuǎn)子重量的原則來確定。推薦方法是：無論單面或雙面平衡，首先記錄初始振動的幅值和相角，然后記錄加重后振動的幅值和相角。比較前后二次振動的幅值和相角的變化，當(dāng)幅值大于20%變化，相角大于20°變化，就認(rèn)為試重塊重量是合適。振幅變化與相位變化只要有一個有變化就行，主要是相角變化更加重要。變化不明顯，就應(yīng)加大試重的重量。上述所說是針對著個轉(zhuǎn)子選取試重重量的方法，對于同樣尺寸；同樣大小第二個轉(zhuǎn)子只要取個轉(zhuǎn)子巳經(jīng)計算出來不平衡量作為試重塊大小就可以了。

7.10、在試重法中如何安裝試重塊

一般來說，是在反光紙零位處安放試重塊，當(dāng)然也可以在校正平面上任意位置。加試重的大小和位置都是任意的。加試重的目的是引起振動矢量發(fā)生變化，以利于以后的平衡計算。安裝試重的方法，可以是焊接（重的可以是鐵塊，輕的可以是焊錫絲）。可以借用校正平面上的孔洞安裝螺絲、螺帽、平墊等。設(shè)備轉(zhuǎn)子在低速運(yùn)轉(zhuǎn)安裝試重，可以是磁鐵，可以是橡皮泥。以及各種夾子之類，也可以捆綁鐵條等，所有加試重塊前都要先稱重。另外加試重塊過程中都應(yīng)該注意安全，保證試重塊在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不能掉下來。

7.11、如何在轉(zhuǎn)子的校正面上找準(zhǔn)不平衡點的角度

一般通過目測確定不平衡量的角度，誤差在10~20°是很正常，如何找準(zhǔn)不平衡點的角度，其具體方法：①弧長測量方法，用軟卷尺從反光紙?zhí)幚@轉(zhuǎn)子一圈再到反光紙，既測到了轉(zhuǎn)子周長L   L_Φ=Φ×L/360  Φ是需要加重的角度。從反光紙零點位置逆轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向L_Φ的長度既為不平衡點的角度。②參照等分結(jié)構(gòu)法，利用校正平面附近圓周等結(jié)構(gòu)（如等分孔，等分葉片）計算，加重的等分?jǐn)?shù)：N=360×φ/i  i是等分?jǐn)?shù)，③自制角度測量靠板，靠板尺寸大小應(yīng)與轉(zhuǎn)子的大小而定，角度從轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向逆方向刻度數(shù)。

7.12、試重法和影響系數(shù)法的運(yùn)用

對同一轉(zhuǎn)子或同一外形尺寸、材料及結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，可以認(rèn)為其影響系數(shù)是不變的。因此，為提高生產(chǎn)效率，對同一轉(zhuǎn)子或同一外形尺寸、材料及結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，在使用試重法求得了其影響系數(shù)后，就可以使用影響系數(shù)法對這些轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。使用影響系數(shù)法進(jìn)行平衡省去了加試重的步驟。對個轉(zhuǎn)子（新轉(zhuǎn)子）必須用試重法做動平衡，對于同樣尺寸；同樣大小第二個轉(zhuǎn)子（老轉(zhuǎn)子）可以用影響系數(shù)法做動平衡，前提是手邊有通過使用試重法求得了其轉(zhuǎn)子影響系數(shù)記錄。試重法適用于大型的單件的轉(zhuǎn)子做動平衡。影響系數(shù)法適用于小型的多批量的轉(zhuǎn)子做動平衡。

7.13、動平衡測試過程的安全要求

在動平衡測試過程，要時刻注意安全。①振動傳感器下面磁吸座，轉(zhuǎn)速傳感器軟管支架下的磁力座，吸力都很大，極易夾住手指，操作應(yīng)十分注意安全。②使用光電傳感器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度旋鈕時，也要注意安全。③使用霍爾傳感器配套小磁鋼一定要用502膠水將其粘牢。④使用激光轉(zhuǎn)速傳感器時，眼睛不能直視激光發(fā)射管。以免損傷視力。⑤試重采用螺釘連接到轉(zhuǎn)子，對于將試重焊接在轉(zhuǎn)子上，一定要焊牢保證運(yùn)轉(zhuǎn)時不能掉下來。

7.14、剩余不平衡量的選擇標(biāo)準(zhǔn)

   剩余不平衡量的標(biāo)準(zhǔn)：

①對儀器而言，當(dāng)屏幕上顯示振動信號的上下跳動幅值超過±30%，上下跳動相角超過±30°。動平衡測量就不能進(jìn)行。此時屏幕顯示的配重M就是轉(zhuǎn)子的剩余不平衡量。

   ②如果振動信號選用的是振動烈度mm/s單位，請參照評級標(biāo)準(zhǔn)。

    ISO2372評價機(jī)器機(jī)械振動的評級標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)器分類如下：

評價區(qū)域：
區(qū)域A：優(yōu)，新交付使用的機(jī)器的振動通常屬于該區(qū)域。
區(qū)域B：良，通常認(rèn)為振動值在該區(qū)域的機(jī)器可不受限制地長期運(yùn)行。
區(qū)域C：較差，通常認(rèn)為振動值在該區(qū)域的機(jī)器不適宜于長期持續(xù)運(yùn)行。一般來說，該機(jī)器可在這種狀態(tài)下運(yùn)行有*，直到有采取補(bǔ)救措施的合適時機(jī)為止。
區(qū)域D：差，振動值在這一區(qū)域中通常被認(rèn)為振動劇烈，足以引起機(jī)器損壞。

  平衡精度等級的合理選與不平衡量的筒化計算公式

 ③如果用戶知道機(jī)器設(shè)備的精度等級，就可以通過以下公式計算出轉(zhuǎn)子的剩余不平衡量。

不平衡量的簡化計算公式：

m = M×G×60÷(2π×r×n) ×10³g

M ----- 轉(zhuǎn)子質(zhì)量  單位kg

G ------精度等級選用  單位 g.mm/kg

r ------校正半徑    單位mm

n -----工件的工作轉(zhuǎn)速  單位 rpm

m------不平衡合格量  單位g

舉例如下：

    如一個電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡精度要求為G6.3級，轉(zhuǎn)子的重量為0.2kg，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為1000rpm，校正半徑20mm，

 則該轉(zhuǎn)子的允許不平衡量為：

m = 0.2×6.3×60÷(2π×20×1000) ×10³=0.6(g)

因電機(jī)轉(zhuǎn)子一般都是雙面校正平衡，故分配到每面的允許不平衡量為0.3g。

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