進(jìn)行平衡之前，確保不平衡問題確實(shí)存在。有許多可以產(chǎn)生類似于不平衡癥狀的故障，僅糾正癥狀的不解決根本原因會(huì)導(dǎo)致以后更多問題。轉(zhuǎn)子彎曲容易誤解為不平衡，如果對(duì)彎曲轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡，而彎曲又自己恢復(fù)了，則平衡過程不但無法平衡機(jī)器，反而會(huì)造成機(jī)器不平衡，下面江蘇振檢測來為您講述兩種最基本的動(dòng)平衡校正方法。
進(jìn)行平衡時(shí)，了解機(jī)器的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性和物理特性非常有用。在運(yùn)行速度下，轉(zhuǎn)子的振型如何?由于機(jī)器可以通過聯(lián)軸器相互影響，因此記住系統(tǒng)的振動(dòng)模態(tài)(包括機(jī)組軸系的所有剛性耦合零件)非常重要。此外,在模態(tài)的節(jié)點(diǎn)上或節(jié)點(diǎn)附近放置平衡配重對(duì)該模態(tài)的影響很小。
應(yīng)了解平衡平面或平衡配重平面(專用于增加平衡配重的位置)的位置和數(shù)量、機(jī)器的平衡歷史記錄及當(dāng)前安裝了哪些衡配重;應(yīng)了解機(jī)器如何響應(yīng)平衡配重的放置(影響矢量參見以下說明)。
基本平衡方法有兩種。出廠前的平衡通常在組裝好的轉(zhuǎn)子安裝到機(jī)器之前，由OEM(原始設(shè)備制造商)或平衡公司使用特殊的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行。調(diào)整平衡將在轉(zhuǎn)子安裝到機(jī)器上之后現(xiàn)場進(jìn)行，此時(shí)，組裝好的轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡影響包括支撐和軸承剛度、聯(lián)軸器及機(jī)組的其余零件。不平衡的后續(xù)微小變化也將在現(xiàn)場通過調(diào)整平衡進(jìn)行糾正。在本章將主要討論調(diào)整平衡，但其原理適用于兩種類型的平衡。
平衡過程通常涉及將一個(gè)或多個(gè)調(diào)整配重(相對(duì)較小的平衡配重)以合適的半徑安裝到轉(zhuǎn)子上。通過選擇這些平衡配重的質(zhì)量和角位置來將轉(zhuǎn)子的質(zhì)心移到幾何中心上。最常見的做法是將質(zhì)量增加到轉(zhuǎn)子上與重點(diǎn)相反的一側(cè),以使重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)完全平衡。也可以通過從轉(zhuǎn)子上與重點(diǎn)相同的一側(cè)除去與該重點(diǎn)等量的質(zhì)量進(jìn)行平衡。
重復(fù)進(jìn)行平衡過程，直到剩余不平衡降到相應(yīng)規(guī)范以下為止。不可能使機(jī)器實(shí)現(xiàn)完美平衡，并且這種嘗試的成本太高。
所有平衡技術(shù)都取決于線性假設(shè)。如果將力的大小乘以某個(gè)系數(shù),則振動(dòng)矢量的大小也會(huì)變化相同的倍數(shù)。此外如果將力的相位旋轉(zhuǎn)某個(gè)角度，則振動(dòng)矢量的相位也會(huì)變化相同角度。通過這種線性特性，可以預(yù)測轉(zhuǎn)子將如何響應(yīng)調(diào)整平衡配重。
但在某些情況下，轉(zhuǎn)子行為可能是非線性的，這時(shí)機(jī)器的動(dòng)力學(xué)剛度隨轉(zhuǎn)子位置或振動(dòng)振幅變化。通常,這種情況是由于非線性彈簧剛度所致。例如，油膜軸承在高偏心率下具有非線性彈簧剛度較，當(dāng)不平衡產(chǎn)生大幅振動(dòng)時(shí),動(dòng)態(tài)偏心率可能較高,從而導(dǎo)致平均彈簧剛度較高。當(dāng)不平衡減小時(shí),振動(dòng)和動(dòng)態(tài)偏心率的減小可能導(dǎo)致平均彈簧剛度減小。減小的剛度會(huì)使共振發(fā)生偏移并導(dǎo)致振幅和相位發(fā)生意外變化。此外，在發(fā)生共振或接近共振時(shí)進(jìn)行平衡，會(huì)使機(jī)器對(duì)于速度的微小變化非常敏感，這是因共振增大了放大系數(shù)和相位變化率加快所致。局部摩擦也會(huì)引起非線性剛度效應(yīng)。如果某個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯的振動(dòng)諧波(2X 3X等)，則通常存在非線性。
平衡過程還要求可重復(fù)性。一般平衡臺(tái)沒有平衡歷史記錄的機(jī)器至少需要兩次開機(jī)或兩次關(guān)機(jī)來采集數(shù)據(jù)。本過程中的隱含假設(shè)是，除了正在更改的變量(平衡配重)外，機(jī)器沒有任何變化(動(dòng)力學(xué)剛度保持恒定)。速度、溫度、載荷或?qū)χ卸紩?huì)改變機(jī)器的動(dòng)力學(xué)剛度，從而引起與平衡狀態(tài)的變化無關(guān)的響應(yīng)發(fā)生變化。嚴(yán)重的軸裂紋會(huì)在連續(xù)運(yùn)行期間引起軸剛度發(fā)生變化，從而改變轉(zhuǎn)子響應(yīng)。軸裂紋故障的表征之一是難以達(dá)到平衡。
為了進(jìn)行平衡,需要獲知兩方面信息:
1)將平衡配重放置在何處?
2)需要增加多少平衡配重?
要回答這些問題必須了解不平衡的方向和大小。試圖通過猜測這些值來進(jìn)行平衡不但耗時(shí)、成本高，而且成功性很小。相反,如果依照系統(tǒng)步驟，則可事半功倍地準(zhǔn)確確定平衡配重(平衡塊)并可提供可在下次使用的平衡信息。
為回答第一個(gè)問題，需要確定現(xiàn)有不平衡或重點(diǎn)的方向。如果對(duì)機(jī)器的平衡特性了解甚少，則可以使用以兩種基本方法來確定重點(diǎn)的方向:極坐標(biāo)圖法和校準(zhǔn)配重法。提供開機(jī)或關(guān)機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，可以同時(shí)使用極坐標(biāo)圖和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)行為的原理來確定可能的重點(diǎn)方向。此信息能使第次增加平衡配重時(shí)就實(shí)現(xiàn)可接受的平衡狀態(tài)。然后，可根據(jù)需要，使用校準(zhǔn)配重法確定要增加的附加平衡配重的大小。只提供穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)必須使用校準(zhǔn)配重法來解決上述兩個(gè)問題。
如果非常了解機(jī)器的平衡特性?？梢允褂糜绊懯噶縼碛?jì)算需要增加的平衡配重。影響矢量用于描述機(jī)器如何響應(yīng)增加的平衡配重。利用影響矢量，通常在第一次嘗試時(shí)就可以使機(jī)器平衡。在本章后面將定義并說明如何使用影響矢量。
校準(zhǔn)重量平衡是增加平衡配重并測量其效果的簡單過程。將已知重量的校準(zhǔn)配重(也稱為試驗(yàn)配重)以已知的角位置增加到機(jī)器上。重新起動(dòng)機(jī)器后，新的振動(dòng)矢量將變成原始不平衡響應(yīng)和由校準(zhǔn)配重引起的新響應(yīng)的合成。如果系統(tǒng)行成為表現(xiàn)為線性,則通過簡單的矢量加法即可將這兩個(gè)響應(yīng)合成。因此，如果從新響應(yīng)矢量中減去原始響應(yīng)矢量，便獲得由校準(zhǔn)配重引起的響應(yīng)。只要了解該響應(yīng)，就可以不斷調(diào)整校準(zhǔn)配重的大小和角位置，直到預(yù)測的響應(yīng)恰好抵消原始不平衡響應(yīng)為止，這種嘗試的結(jié)果給出了平衡的解。
平衡一臺(tái)情況未知的機(jī)器通常涉及極坐標(biāo)圖和校準(zhǔn)配重技術(shù)的結(jié)合，完成此常規(guī)步驟后，應(yīng)當(dāng):
1)確定進(jìn)行動(dòng)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)子速度通常是機(jī)器的正常運(yùn)行速度。
2)確定機(jī)器運(yùn)行速度與最接近的共振轉(zhuǎn)速的大小比例關(guān)系。此數(shù)據(jù)用于估計(jì)重點(diǎn)的角位置并且最易于從開機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)的極坐標(biāo)圖中獲得。3)在所估計(jì)的重點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的位置處安置個(gè)校準(zhǔn)配重。這將有效改善不平衡狀況并提供有關(guān)機(jī)器如何響應(yīng)所增加配重的重要信息。
4)起動(dòng)機(jī)器并在運(yùn)行速度下測量振動(dòng)。通過這些信息可以計(jì)算所增加的質(zhì)量如何改變或影響轉(zhuǎn)子振動(dòng)。
5)使用此信息計(jì)算平衡的解。
6)當(dāng)下次計(jì)算的調(diào)整配重與其安裝半徑的乘積(U= mr不平衡小于平衡規(guī)范中的限值時(shí)，轉(zhuǎn)子便處于“平衡狀態(tài)”。
在下面幾節(jié)將說明如何將此過程應(yīng)用于單平面平衡，然后將其擴(kuò)展到雙平面平衡。將重量增加到轉(zhuǎn)子上所指示重點(diǎn)的相對(duì)一側(cè)可以實(shí)現(xiàn)平衡，下面將從這個(gè)角度進(jìn)行討論。請(qǐng)記住，通過除去與重點(diǎn)相同一側(cè)的重量也可以實(shí)現(xiàn)平衡，這相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子上增加了負(fù)平衡配重。
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