转动件的平衡(图文教程)

     具有一定转速的转动件——转子，由于材料组织不均匀、零件外形的误差(尤其具有非加工部分)、装配误差以及结构形状局部不对称(如键槽)等原因，使通过转子质心的主惯性轴与旋转轴线不相重合。因而旋转时，转子产生不平衡的离心力，其值由下式计算：

式中　　m——转子的质量，kg；

e——转子质心对旋转轴线的偏移，即偏心距，m；

n——转子的转速，r/min；

ω——转子的角速度，rad/s。

    由上式可知，重型或高转速的转子，即使具有很小的偏心距，也会引起非常大的不平衡的离心力，成为轴的断裂，轴承的磨损，轴系、机器或基础振动的主要原因之一。所以，机器，特别是高速、重型机器在装配时，其转子必须进行平衡。

    平衡是改善转子的质量分布，以保证转子在其轴承中旋转时因不平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的工艺过程。利用现有的测量仪器可以把转子的不平衡减小到许用的范围，但对平衡品质要求过高是不经济的，也是不必要的。

    转子不平衡的两种情况：

(1)静不平衡——转子主惯性轴与旋转轴线不相重合，但相互平行，即转子的质心不在旋转轴线上，如图a所示。当转子旋转时，将产生不平衡的离心力。

(2)动不平衡——转子的主惯性轴与旋转轴线交错，且相交于转子的质心上，即转子的质心在旋转轴线上，如图b所示。这时转子虽处于静平衡状态，但转子旋转时，将产生一不平衡力矩。又称偶不平衡。

    在大多数的情况下，转子既存在静不平衡，又存在动不平衡，这种情况称静动不平衡。此时，转子主惯性轴线与旋转轴线既不重合，又不平行，而相交于转子旋转轴线中非质心的任何一点，如图c所示。当转子旋转时，产生不平衡的离心力和力矩。

转子平衡的类型：

    转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)安放一个平衡质量，就可以使转子达到平衡要求，故又称单面平衡。平衡质量的数值和位置，在转子静力状态下确定，即将转子的轴颈搁置在水平刀刃支承上，加以观察，就可以看出其不平衡状态，较重部分会向下转动，这种方法叫做静平衡。

    静平衡主要应用于转子端面之间的距离比轴承之间的距离小许多的盘形转子，如齿轮、飞轮、带轮等。

    转子动不平衡及静动不平衡必须在垂直于旋转轴的两个平面(即校正平面)内各加一个平衡质量，使转子达到平衡。平衡质量的数值和位置，必须使转子在动力状态下，即转子在旋转的情况下确定，这种方法称为动平衡。因需两个平面做平衡校正，故又称双面平衡。

    动平衡主要应用于长度较长的转子。校正平面应选择在间距尽可能最大的两个平面，为此，校正平面往往选择在转子的两个端面上。

    必须指出，以上所述系指刚性转子的平衡问题。挠性转子必须选定两个以上的校正平面，以及采用专门方法才能达到平衡。挠性转子的平衡及许用不平衡的确定见GB/T 6558—1986《挠性转子平衡的评定准则》和GB/T 6557—1999《挠性转子的机械平衡》。