刚性转子的平衡试验探究

经平衡设计后的刚性转子在理论上已经达到平衡，但由于制造误差和装配误差以及材质不均匀等原因，实际生产出的转子在运转时还可能出现不平衡现象。由于这种不平衡现象在设计阶段是无法确定和消除的，因此需要利用试验的方法对其作进一步的平衡。

1.静平衡试验

对于径宽比D/b≥5的刚性转子，一般只需对其进行静平衡试验。静平衡试验所用的设备称为静平衡架。

如图13－14（a）所示为导轨式静平衡架，其主体部分是位于同一水平面内的两根互相平行的导轨。当用其平衡转子时，需将转子放在导轨上让其自由滚动。若转子上有偏心质量存在，其质心必偏离转子的回转中心，在重力的作用下，待转子停止滚动时，其质心必在回转中心的铅垂下方。此时，在回转中心的铅垂上方任意矢径大小处施加一平衡质量。反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任何位置保持静止为止。导轨式静平衡架结构简单，平衡精度较高，但必须保证两导轨在同一水平面内且相互平行，故安装、调整较为困难。

若转子两端支承轴的尺寸不同时，可采用如图13－14（b）所示的圆盘式静平衡架。试验时，将待平衡转子的轴颈放置在由两个圆盘所组成的支承上，其平衡方法与导轨式静平衡架相似。圆盘式静平衡架使用方便，但因圆盘的摩擦阻力较大，故平衡精度不如导轨式静平衡架。

图13－14　静平衡架

2.动平衡试验(www.xing528.com)

对于径宽比D/b＜5的刚性转子，必须进行动平衡试验。动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行。动平衡机的种类很多，其构造及工作原理也不尽相同。

根据转子支承架的刚度大小，一般将动平衡机分为硬支承和软支承两类。如图13－15（a）所示为硬支承动平衡机。这种动平衡机的转子直接支承在刚度较大的支承架上，且在转子的工作频率远小于转子支承系统的固有频率ωn的情况下工作（一般ω≤0.3ωn）。如图13－15（b）所示为软支承动平衡机，这种动平衡机的转子支承架是由两片弹簧悬挂起来，并可沿振动方向往复摆动，因其刚度较小，故称为软支承动平衡机。这种动平衡机要在转子的工作频率远大于转子支承系统的固有频率ωn的情况下工作（一般ω≥2ωn）。

图13－15　动平衡机支承

如图13－16所示为一种带微机系统的硬支承动平衡机的工作原理示意图。该动平衡机由机械装置、振动信号预处理电路和微机三部分组成。它利用平衡机主轴箱端部的发电机信号作为转速信号和相位基准信号，由发电机拾取的信号经处理后成为方波或脉冲信号，利用方波的上升沿或正脉冲通过计算机的PIO口触发中断，使计算机开始和终止计数，以测量转子的旋转周期。传感器拾取的振动信号经信号预处理电路的滤波和放大，使其调整到A/D卡所要求的输入量的范围内，即可输入计算机进行数据采集和解算，最后由计算机给出两个平衡平面上需加平衡质量的大小和相位，而这些工作则是由软件来完成的。

图13－16　带微机系统的硬支承动平衡机的工作原理示意图