转子平衡的常见疑问解答- 大数跨境

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转子平衡的常见疑问解答

卓茂仪器

2021-07-16

导读：关于平衡，在转子平衡重要性加剧的现代工业中我们应该知道什么？

不平衡是转子振动过大、产生噪音的主要原因，

它直接影响发动机的工作性能和使用寿命。

01 转子不平衡的原因

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，焊接结构厚度不同而造成质量不对称。

（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）焊接和浇铸上的造型缺陷。

（2）切削中产生的的切削误差。

（3）叶轮在装配时误差会进行累积，积累到某个量级后会引起重心偏移。

（4）材料热处理不符合条件要求，未消除加工和焊接时的扭曲变形，使转子永久性变形。

（5）联轴器不平衡。对于其中某一个转子来讲，一种平行不对则相当于给转子加了一个不平衡负荷，因此也会出现不平衡的情况。

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

02 为何要对转子进行平衡

常用机械中包含着大量作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，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。但是在实际工程操作中，由于材质不均、毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至在设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，回转体在旋转时，其上每个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，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，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，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。

转子力学几何

转子动平衡是电机生产过程中一个关键的质量控制点，电机生产企业需要在生产加工过程中保证转子部分的各个零件处于平衡状态。因此，无论是高压电机、低压大功率电机，亦或是带风扇运行的其他电机，都涉及到在装配过程中转子部分的动平衡问题。

谈论动平衡问题就会涉及与转子同步转动的风扇扇叶，扇叶同样是非常重要的零部件，因此对于扇叶本身的平衡也同样重要。大部分的电机风扇都是采用去重的方式进行静平衡，转子动平衡时不带扇叶；而有的电机厂家，特别是对于带转子内扇叶的电机，会在转子动平衡前安装扇叶，而在平衡时进行综合校动平衡，从工艺的角度评价有其合理性，但对于后期的维护、以及零部件的互换性则非常受限。

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15年，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、卧式平衡机以及立式平衡机，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；产品平衡效果显著，不平衡减少率最高可达到95%，最小可达剩余不平衡量0.2g.mm/kg，支持兼容单面平衡、双面平衡以及三面平衡，满足不同客户需求。