如何正确认识转子平衡

转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损故障所造成。

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01 转子不平衡产生原因

测试工件在制作时常因为各种外部因素导致不平衡产生，进而引起设备振动。

在转子或其他旋转体产生不平衡现象时，我们可以从以下几个方面考虑振动产生原因：

1. 设计因素

（1）旋转体的几何形状设计不对称导致重心不在旋转轴线上，使得转子发生偏移。

（2）转子内外部存在未加工或加工不均的部分，导致转子整体质量分布不匀。

（3）零件在转轴上的配合面较为粗糙或配合公差不合适，产生径向或轴向摆动。配合过松时，高转速下转子内孔扩大造成偏离重心。

（4）轴上转动部安装不对称，同时存在配合间隙。

2. 材料缺陷

（1）铸件有气孔，造成材料内部组织不均匀，材料厚薄不一致，注塑压合结构厚度不同造成质量不对称。

（2）旋转体原材料品质较差，在使用过程中容易造成磨损、变形，导致质量分布不匀。

3. 加工与装配误差 

（1）注塑成型时使用的模具制作偏差。

（2）注塑过程中塑胶质量分布不均。

（3）冲压所导致孔内壁厚不均，中心孔偏离设计中心位置。

（4）铆接不当所导致的铁壳与轴心同心度、垂直度不良。

（5）铁壳与扇叶压合时平面度、垂直度不良，导致扇叶变形。

（6）入磁过程中磁带平面度不良，叠加磁带自身存在质量不均的情况，会导致接缝处质量不均，偏差大。

4. 动平衡的方法出错

挠性转子在工作转速下的振型与其一阶振型有显著差别。因此如果仅在低速下对转子做动平衡，忽略高速的情况，那么在高速下转子依旧会发生很大的振动。

挠性转子

5.环境因素

长时间未使用的转子以及各旋转体会有大量积灰，从而导致转子不平衡，进而引起振动。

02 转子平衡的必要性

常用机械包含大量作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机的转子，统称为回转体。

在理想的情况下，回转体旋转与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的。但是在实际操作中，由于材质不均、毛坯缺陷、加工产生的误差，回转体在旋转时，其上微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生噪音。

由转子不平衡引起的振动常具有以下特征：

• 振动频率主要为一倍频；

• 振动稳定，相位稳定；

• 振动对负荷不敏感；

• 振动随转速的增大而增大；

• 径向振动大；

这种现象显然会加速轴承磨损，缩短机械寿命，严重时会造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使机械振动幅度降在允许的范围内。

转子力学几何

03 静平衡与动平衡

一般来说，平衡精度G0.4级为最高精度，根据GB9239标准规定：凡刚性转子如果不能满足做静平衡的盘状转子的条件，则需要进行两个平面来平衡，即动平衡。

平衡精度等级表

需要做动平衡的条件如下:

（1）对于风扇扇叶转子，凡工作转速≥1800转/分时，只要D/b＜5时，应做动平衡。

（2）对于组合转子（3级或3级以上），不论工作转速多少，应做好转子的动平衡。

我们可以从转子动平衡和静平衡的定义中发现他们的主要区别：

（1）静平衡：在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，称为静平衡，又称单面平衡。

静平衡力学几何原理

（2）动平衡：在转子两个校正面上同时进行校正平衡，保证校正后转子的剩余不平衡量在动态时是在许用不平衡量的规定范围内。动平衡又称双面平衡。

动平衡力学几何原理

04 平衡类型的选择

依照产品要求及材料制程装配状况，当单面平衡即静平衡无法满足要求时，应该尝试使用双面平衡。

圆盘形的扇叶，一般存在一定的厚度。如果只做静平衡，由于是单面平衡，所加(减)的质量将会被固定在特定的一个面。

因此，当扇叶本身存在偶不平衡或补偿面不仅限于一，且数值较大时，将会产生偶不平衡，引起风扇产生轴向窜动。

同时我们应该认识到，在进行扇叶、铁壳或模具评鉴时，应该尽量使用双面平衡以保证平衡效果。

因此，当我们在测试形状为圆盘形且厚度较小的扇叶时一般选择静平衡；形状为圆柱形且厚度较大的扇叶则多需要进行动平衡，参考标准：径宽比D/b≧5，选静平衡，D/b<5,选动平衡。

 

卓茂仪器深耕行业17年，专注于转子平衡方向，在平衡机领域具有丰富的行业经验。旗下平衡机产品包括主动式平衡机、被动式平衡机、卧式平衡机以及自动减重平衡机，机型种类齐全，为风扇扇叶、电机转子的平衡修正提供全方位的自动化解决方案。

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