“如果你想找到宇宙的秘密，請考慮能量，頻率和振動。” - 尼古拉·特斯拉

特斯拉的秘密可能是由于轉(zhuǎn)子不平衡導(dǎo)致的振動頻率等于軸速度而浪費的能量嗎？

平衡轉(zhuǎn)子對于實現(xiàn)生產(chǎn)和利潤目標(biāo)至關(guān)重要。不平衡會產(chǎn)生***振動，從而導(dǎo)致其他故障，從而導(dǎo)致機器壽命縮短，能源浪費和效率降低。生產(chǎn)符合客戶要求的產(chǎn)品需要平穩(wěn)運行的機器。IOSR機械和土木工程雜志指出轉(zhuǎn)子不平衡是振動問題的主要原因。良好的平衡過程對于成功的物理資產(chǎn)管理至關(guān)重要。

什么是剛性轉(zhuǎn)子？

以低于其臨界速度的70％的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子被認為是剛性轉(zhuǎn)子。臨界速度是通過激發(fā)其固有頻率而發(fā)生共振的速度。百分之九十或更多的轉(zhuǎn)子是剛性的。

什么是不平衡？

轉(zhuǎn)子不平衡可以定義為當(dāng)幾何中心和質(zhì)心（也稱為重心）不重合時存在的條件。實際上，這些中心并不完全一致，但轉(zhuǎn)子平衡的目標(biāo)是將不平衡減少到機器壽命不會受到殘余不平衡的負面影響。平衡技術(shù)人員試圖將質(zhì)心和幾何中心帶到相同的點或足夠接近以滿足預(yù)定的平衡標(biāo)準(zhǔn)。總會有一些殘余不平衡。

平衡標(biāo)準(zhǔn)

一些標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)開發(fā)出用于各種機器的平衡標(biāo)準(zhǔn)。ISO和API是幾個例子。一些公司制定自己的標(biāo)準(zhǔn)。你應(yīng)該使用哪種標(biāo)準(zhǔn)？選擇標(biāo)準(zhǔn)，使您可以實現(xiàn)所需的機器壽命，并將設(shè)備功能保持在您的過程所需的水平。這聽起來像是一個政治答案，但實際上，標(biāo)準(zhǔn)可能會根據(jù)您工廠的要求而有所不同。如果您使用定義明確的物理資產(chǎn)管理流程，則已知要求。

不平衡以盎司/英寸或克/毫米為單位測量。但是，當(dāng)您在現(xiàn)場平衡時，通常會平衡振動標(biāo)準(zhǔn)，因為更容易確定機器振動水平而不是確定殘余不平衡。

不平衡引起的振動與不平衡量成正比。如果由于不平衡引起的振動水平降低到可接受的水平，則不平衡量也達到可接受的標(biāo)準(zhǔn)。

由不平衡引起的力量

• 不平衡會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子振動。
• 雙倍的不平衡量，以及由于不平衡引起的力量加倍。
• 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加倍，力量翻兩番。

不平衡的類型

• 靜態(tài)或力量
• 一對
• 動態(tài)或力與夫妻的結(jié)合

轉(zhuǎn)子不平衡的原因

• 鑄件中的氣孔
• 怪癖
• 密鑰長度不正確
• 應(yīng)力消除失真
• 熱變形
• 腐蝕或不均勻磨損
• 存款累積和組件轉(zhuǎn)移
• 不對稱的設(shè)計和裝配錯誤
• 轉(zhuǎn)子損壞
• 修復(fù)工作錯誤，例如使用錯誤的連接螺栓或墊圈

在獲得振動和相位測量之后執(zhí)行平衡。平衡有三個要求：穩(wěn)定振動，穩(wěn)定階段，以及測量的振動和相位必須歸因于轉(zhuǎn)子不平衡。

在嘗試對轉(zhuǎn)子進行現(xiàn)場平衡之前，請遵循以下基本步驟：

• 在機器上執(zhí)行振動分析。
• 獲取徑向和軸向振動讀數(shù)。
• 確保轉(zhuǎn)子清潔。
• 確認轉(zhuǎn)子上沒有松動的部件。
• 在嘗試平衡之前，請務(wù)必糾正其他問題。
• 使用百分表檢查總指示跳動（TIR）。
• 刪除以前的平衡修正重量。

數(shù)據(jù)采集??器/分析儀可用于執(zhí)行識別不平衡所需的振動分析。

不平衡是徑向力并產(chǎn)生等于軸速的振動頻率。徑向力有時會在軸向上產(chǎn)生振動，特別是在懸臂或懸臂轉(zhuǎn)子中。在這些轉(zhuǎn)子中，軸向振動甚至可以大于徑向振動。徑向力導(dǎo)致軸偏轉(zhuǎn)，在軸承中產(chǎn)生軸向振動。

通常，不平衡會產(chǎn)生1倍或軸速度的振動，即總振動的80％或更多。如果1×振動小于80％，則除了不平衡外還懷疑其他問題。這與說明其他頻率的振動不應(yīng)超過總振動的20％相同。在轉(zhuǎn)子可以適當(dāng)平衡之前，可能需要糾正其他問題。

不平衡總是在所有徑向方向上施加相等的力，但是由于不平衡引起的振動在所有方向上幾乎不會相等。水平振動通常是幅度***大的，因為大多數(shù)機器在該方向上的剛度較小。小心，因為軸承松動和垂直共振等例外情況。

如果徑向位置的振動幅度相差5：1或更大，則通常存在其他問題。如果在光譜中可以看到三倍以上的軸速度諧波，則可能存在其他問題，***可能是松動。在嘗試平衡轉(zhuǎn)子之前，應(yīng)該糾正所有其他問題。下圖顯示了相應(yīng)的測量和重量校正平面。

轉(zhuǎn)子不平衡的相位指示

在診斷不平衡時，相位是一個非常重要的工具，因為其他幾個問題可能會產(chǎn)生1倍的振動。下面顯示的相數(shù)可能會有15度的變化。

力不平衡相位差：比較兩個軸承上相同的徑向位置時為0度。

耦合不平衡相位差： 180度時比較兩個軸承上相同的徑向位置。

動態(tài)不平衡相位差：當(dāng)比較兩個軸承上的相同徑向位置時，0到180度。

對于所有類型的轉(zhuǎn)子不平衡，在同一軸承上測量時，從水平到垂直的相移應(yīng)約為90度。在嘗試平衡時，該階段應(yīng)該是穩(wěn)定且可重復(fù)的。（在調(diào)整平衡后它可能會變得不穩(wěn)定，因為其他問題往往變得更占優(yōu)勢。）不平衡的良好指示是內(nèi)側(cè)水平（IBH）和外側(cè)水平（OBH）之間的相位差應(yīng)該等于內(nèi)側(cè)垂直之間的相位差（ IBV）和舷外垂直（OBV）。

相位誤差極大地影響平衡。例如，

• 7.5度的相位誤差可以產(chǎn)生8：1的減振。
• 15度的相位誤差可以產(chǎn)生4：1的減振。
• 30度的相位誤差可以產(chǎn)生2：1的減振。
• 60度或更大的相位誤差可以不會減少振動。

平衡規(guī)則

所有轉(zhuǎn)子，無論其直徑/寬度（D / W）比如何，都應(yīng)在兩個平面內(nèi)平衡。

然而，在懸臂轉(zhuǎn)子上，如果***靠近懸臂質(zhì)量的軸承中的振動的振幅大約是另一個軸承中振動的四倍，則單平面平衡可能起作用。D / W比為4：1或更大的懸臂轉(zhuǎn)子有時可以通過單平面平衡在公差范圍內(nèi)平衡。

此外，有時狹窄的懸臂轉(zhuǎn)子對雙平面平衡反應(yīng)不佳。在懸臂狹窄的轉(zhuǎn)子上，將兩個配重平面的影響分開在兩個測量平面上變得更加困難。這僅僅是因為窄轉(zhuǎn)子重量平面彼此非常接近。

要確定是否需要雙平面平衡作業(yè)，請設(shè)置并進行四次測量，但只輸入一個校正平面（單個平面）。詢問程序估計的減少量。如果估計值在公差范圍內(nèi)，則繼續(xù)使用單平面平衡。如果估計的減少量超出公差范圍，請將設(shè)置更改為兩個校正平面并繼續(xù)。

其他轉(zhuǎn)子不平衡指示

時間波形應(yīng)包含強正弦波分量。加速度測量會使時間波形失真，因為更***的頻率會被放大。

穩(wěn)定的相位和穩(wěn)定的振幅也是平衡的要求。如果其中任何一個不穩(wěn)定，請不要將問題診斷為不平衡。有時進行振動測量然后關(guān)閉機器可能是明智之舉。再次啟動機器，查看振動和相位測量是否可以重復(fù)。

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