CN109406053A - 无去重转子动平衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无去重转子动平衡方法,属于转子动平衡技术领域。本发明提出的无去重转子平衡法,只需要两次加重便可平衡,省去了去重过程,使得平衡精度大大提高,降低了平衡成本,提高了平衡效率,避免了事故的发生。本发明实现的步骤为:a.在转子轴承座水平安装振动传感器,拾取振动信号,在转子轴上贴一反光纸,用转速传感器对着反光纸,测得转速信号,用动平衡仪测量出转子的不平衡振动的幅值和相位;b.加上试加重后,再次测出不平衡振动的幅值和相位;c.按照公式求解出不平衡质量的大小和位置,在其对面添加同样大小的矫正质量,即可大大减小振动,实现平衡。
Description
技术领域
本发明属于转子动平衡技术领域,具体涉及一种无去重转子动平衡方法。
背景技术
旋转机械是以转子为主要部件的机械设备,广泛存在于石油化工、航空航天、船舶、汽车、水利等领域。由于制造、安装误差以及运行中的磨损等,转子难免会出现质量分布的不平衡。转子的不平衡是旋转机械的主要激振源,也是许多自激振动的触发因素。不平衡会引起转子的扰曲和内应力,使机器产生振动和噪声,加速轴承、轴封的磨损,降低机器的工作效率。为减小振动,延长机器的使用寿命,必须对转子进行平衡。
转子的平衡一般通过在转子的适当位置配重或者去重实现。平衡可以在动平衡机上进行,也可以在现场对整机实施动平衡。现场整机动平衡是指在工作转速下直接对转子进行平衡。整机动平衡法不需要对机器进行结构改造,就能在现场获得精度较高的平衡效果,因此具有很好的应用价值。本专利基于整机动平衡。
影响系数法是最常见的动平衡方法,动平衡过程中需要在转子上进行试加重,测得转子不平衡量后,又需要将试加重取下来,同时将计算得到的不平衡量焊接到对应的角度上去。工程实际中,加重一般采取焊接,去重则利用气割,因此不可避免地会出现以下问题:
一、转子高速旋转时,试重块会承受很大的离心力,为了防止转子转动过程中被甩出,酿成安全事故,要求将试重块焊接得越牢固越好,但是由于试重块是需要取下来的,试重块焊得太牢固取下来又很麻烦,如何在确保安全的情况下,尽量少焊,一直困扰着动平衡操作人员。
二、加重只需要焊枪,焊条与焊机,去重一般采用火焰气割,过程较为复杂,需要割枪,氧气与乙炔,氧气与乙炔都是爆炸性气体,存在安全隐患。因此既加重又去重的动平衡方法,需要的机器设备多,对工人技术要求高,平衡过程中劳动强度大,平衡时间长,效率低,工程实际中还时常因为缺少氧气或乙炔无法进行动平衡。
在进行去重时,可能减去过多或过少的重量,致使最终的平衡精度降低,另外气割操作不当,容易使转子因为局部过热而发生严重变形破坏转子的平衡。
发明内容
本发明的目的是为了优化动平衡过程,避免去重引发的一系列问题,提出一种不需去重的动平衡方法。
本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案如下:
一种无去重转子动平衡方法,它包括如下步骤:
步骤1:在转子轴承座水平方向安装振动传感器,用于拾取振动信号x(t);在转子轴上贴一反光纸,将转速传感器对着反光纸,用于拾取转子转速信号s(t),用电缆将振动传感器与转速传感器分别与动平衡仪相连接;
步骤2:启动转子,测得转子原始不平衡振动信号振幅A1,相位角α1,并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m1引起的;
步骤3:在转子半径R处添加试加重m0,设该试加重所在位置为θ0=0;再次启动转子,测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A2,振动相位为α2;该不平衡振动是由转子的不平衡质量m1与试加重m0两者共同作用转子上引起的;
步骤4:计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置,具体计算方法为:
首先,根据振动矢量合成原理,得式(1):
然后,由式(2)和(3)分别求得A0和α0:
其中A0为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值,α0为振动相位;
再后,设m2为转子不平衡质量m1和试加重m0加共同作用后的等效不平衡质量,则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比,不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数,得到式(4)和(5):
θ2-θ0=α2-α0 (5)
最后,由式(2)~(5)求得添加试加重后的不平衡质量m2为:
m2在转子上的位置θ2为:
步骤5:在转子的θ2+180°处,加上校正质量m2,使转子达到平衡。
本发明的优点如下:
常规的基于试加重的动平衡方法,在整个动平衡过程中,需要先试加重,再把试加重去掉,这种加重又去重的动平衡方法,需要的机器设备多,对工人技术要求高,平衡过程中劳动强度大,平衡时间长,效率低,且容易引发事故。采用本发明提出的无去重转子平衡法,只需要两次加重便可平衡,省去了去重过程,使得平衡精度大大提高,降低了平衡成本,提高了平衡效率,避免了事故的发生。
附图说明
图1为本发明的试验装置结构示意图;
图2为本发明的振动矢量合成原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种无去重转子动平衡方法,它包括如下步骤:
步骤1:在转子轴承座1水平方向安装振动传感器2,用于拾取振动信号x(t);在转子轴7上贴一反光纸6,将转速传感器3对着反光纸6,用于拾取转子转速信号s(t),用电缆5将振动传感器2与转速传感器3分别与动平衡仪4相连接,将振动信号和转子转速信号传输至动平衡仪4中,用动平衡仪测量出转子的不平衡振动的幅值和相位。各部分的安装位置关系如图1所示。
步骤2:启动转子,测得转子原始不平衡振动信号振幅A1,相位角α1,并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m1引起的;暂时停止转子转动。
步骤3:在转子半径R处添加试加重m0,设该试加重所在位置为θ0=0;再次启动转子,测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A2,振动相位为α2;该不平衡振动是由转子的不平衡质量m1与试加重m0两者共同作用转子上引起的;
步骤4:计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置,具体计算方法为:
首先,根据图2所示的振动矢量合成原理,可得式(1):
然后,由式(2)和(3)可分别求得A0和α0:
其中A0为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值,α0为振动相位;
再后,设m2为转子不平衡质量m1和试加重m0加共同作用后的等效不平衡质量,则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比,不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数,可得到式(4)和(5):
θ2-θ0=α2-α0 (5)
最后,由式(2)、(3)、(4)、(5)可求得添加试加重后的不平衡质量m2为:
m2在转子上的位置θ2为:
步骤5:在转子的对面,即θ2+180°处,加上校正质量m2,即可使转子达到平衡。
下面基于上述方法,结合实施例对本发明进行进一步说明,以便本领域技术人员更好地理解。实施例中动平衡的基本流程与前述一致,不再赘述,下面仅阐述其具体的数据和结果。
实施例:
用上述的方法和装置对型号为X-231的风机进行动平衡测试,风机额定转速1480r/min,功率为2.2kW,叶片数为10片,用LC801动平衡仪测量不平衡振动的幅值与相位。具体步骤如下:1)启动风机,用动平衡仪测量原始不平衡振动的振幅18.2mm/s,相位123°,关风机;2)在1#叶片上加350g试加重,启动风机用动平衡仪测得试加试重后不平衡振动的振幅14.3mm/s,相位角256°,关闭风机;3)按本发明提出的上述方法,计算出校正质量的大小为167.70g和位置为153.5°。然后按计算结果在风机位置为153.5°位置,加167.70g校正质量,启动风机,用平衡仪测得校正后的不平衡振动大小0.9,相位160°,振动下降率达95.1%。关闭风机,动平衡结束,整个平衡过程,相关数据如表1所示。
表1风机动平衡数据
大小 | 相位 | |
原始振动(mm/s) | 18.2 | 123 |
试加重(g) | 350 | 0 |
试重后振动(mm/s) | 14.3 | 256 |
平衡结果(g) | 167.70 | 153.5 |
平衡后振动(mm/s) | 0.9 | 160 |
振动下降率(%) | 95.1 |
以上结合具体技术方案对本发明做了详细说明,本领域中的普通技术人员可根据上述说明作出种种变化例。因而,具体技术方案中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种无去重转子动平衡方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:在转子轴承座水平方向安装振动传感器,用于拾取振动信号x(t);在转子轴上贴一反光纸,将转速传感器对着反光纸,用于拾取转子转速信号s(t),用电缆将振动传感器与转速传感器分别与动平衡仪相连接;
步骤2:启动转子,测得转子原始不平衡振动信号振幅A1,相位角α1,并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m1引起的;
步骤3:在转子半径R处添加试加重m0,设该试加重所在位置为θ0=0;再次启动转子,测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A2,振动相位为α2;该不平衡振动是由转子的不平衡质量m1与试加重m0两者共同作用转子上引起的;
步骤4:计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置,具体计算方法为:
首先,根据振动矢量合成原理,得式(1):
然后,由式(2)和(3)分别求得A0和α0:
其中A0为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值,α0为振动相位;
再后,设m2为转子不平衡质量m1和试加重m0加共同作用后的等效不平衡质量,则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比,不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数,得到式(4)和(5):
θ2-θ0=α2-α0 (5)
最后,由式(2)~(5)求得添加试加重后的不平衡质量m2为:
m2在转子上的位置θ2为:
步骤5:在转子的θ2+180°处,加上校正质量m2,使转子达到平衡。
2.一种用于实现如权利要求1所述方法的动平衡装置,其特征在于,包括转子轴承座(1)、振动传感器(2)、转速传感器(3)、动平衡仪(4)、电缆(5)、反光纸(6)和转子轴(7);所述的振动传感器(2)安装于转子轴承座(1)上,转子轴(7)上上贴有反光纸(6),所述的转速传感器(3)朝向反光纸(6),所述的振动传感器(2)、转速传感器(3)分别通过电缆(5)与动平衡仪(4)电连接。
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