2020/4/9
模态响应圆（振型圆）
• 不同转速下的响应矢 量联起来成为模态响 应圆。
• 在转子升速或降速时 ，连续测量可以得到 模态响应圆。
• 临界转速对应于响应 圆的直径。
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• 不平衡方向领先于临
单跨转子的模态响应圆
• 两阶临界转速对 应两个模态响应 圆。
• 不平衡在平面I，
轴承A的两个响
一 般 可 达 0.5 微 米 ， 高 精 度 的 可 达 0.005 微 米 大批量零件的平衡 微型转子和高精度转子
单面平衡的布置和方法
A
幅值 相位
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1.选择加重平面、选择测点。
画键相标记，逆转向画360º相位刻度盘。
2.测得原始振动A0(幅值和相位)。 3.在平衡平面内加试重Q，测得振动A1。 4.计算影响系数
2A 2Q 2A 0, 2B 2Q 2B 0
6.按下式求得校正质量P1，P2。
11P P11
2P2 2P2
A0 B0
转子不平衡的真实分布
不平衡的大小 和方位沿轴线是 随机分布的。
需要无数个校 正质量才能达到 理想的平衡。
这不可能，也 是不必要的！
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转子的不平衡 按模态分解
转子的任意不 平衡可以按模态 分解。
轴承刚度大，比较接 近转子实际工作条件
启动、停车快，效率 高 不需加试重调整，不 需试车标定，操作容 易 一 般 可 达 0.5 微 米 ， 很 难进一步提高 适用性广 转子尺寸、外形经常 变化的场合 结构坚固，适用于车 间等现场
软支承平衡机
直接检测不平衡产生的 振动 轴承刚度低、振动大， 与转子实际工作条件差 别较大 启动、停车费时，测试 时间长 需加试重调整，需试车 标定，操作较费事
• 由于各模态的正交性，各阶模态的平衡不会 相互影响。
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挠性转子的影响系数平衡法
• 为刚性转子影响系数法的直接推广。不同处在 于：
平衡转速数为 N >1 振动测点数为 M >2 校正平面数为 K >2 • 当N M < K时，方程过定。应放弃一些校正平 面。
• 当N M = K时，方程有唯一解。可求得一组校
转子平衡 的
原理和方法
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本章内容
• 转子不平衡的原因和 危害
• 转子不平衡的分类 • 刚性转子和挠性转子 • 平衡机
硬支承平衡机 软支承平衡机
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• 刚性转子的平衡 方法 静平衡 单面动平衡 双面动平衡
• 挠性转子的平衡 方法 振型平衡法
转子不平衡的原因和危害
不平衡的原因 转子结构不对称。 材质不均匀，制造误差、安装误差。 运行中零部件的变形、移位、结垢、破损 。 不平衡的危害 转子振动和应力大，运行不安全。 恶化环境，浪费能源。
驱动 电机
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解算
传
电路
传
感
感
器
器
I
摆架A
II
摆架B
硬支承和软支承平衡机
硬支承平衡机的摆架
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软支承平衡机的摆架
硬支承和软支承平衡机的对比
比较项目
不平衡的 检测方式 平衡时的 轴承条件 平衡所需 的时间 解算电路 的调整
平衡精度
适用范围
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硬支承平衡机
直接检测不平衡力
相角正
P Q A0 A1 A0
双面平衡的布置和方法
B A
AI
幅值
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相位
B II
转速
1.测原始振动A0，B0。
2.平面I 内加试重Q1，测得振动A1，B1。
3.计算影响系数
1A 1Q 1A 0, 1B 1Q 1B 0
4.平面II 内加试重Q2，测得振动A2，B2。
5.计算影响系数
。
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n >0.7nc1
称为挠性转子。
其中, nc1 为第一阶临界转速， n 为转子的工作转速。
• 刚性转子和挠性转子有完全不同的平衡方法 。
• 如能正确选择平衡平面和平衡转速，准刚性
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刚性转子不平衡的形式
静不平惯性力系有合力偶
动不平衡 = 静不平衡 + 偶不平衡
A1 A0
Q
转速 5.按下式求得校正质量P。
PA0
单面平衡的作图解法
• 作A0和A1 ，求其差为A1- A0 。
o
P Q
o
A1 A0
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A1- A0
• 量A1- A0 和 A0之间的夹角为 。 K • 把试重Q 按 的方向转动一
相角正 角，此即为校正重的正确方位。
• 校正重 P 的大小为：
然后，按模态 逐阶平衡。
由于模态的正 交性，各阶模态 的平衡不会相互 2020/4/9
挠性转子的模态平衡法
• 根据转子的振型选择校正平面，对应各阶模 态计算的各校正质量的比例。
• 在第一临界转速附近，平衡转子的第一阶模 态不平衡。
• 在第二临界转速附近，平衡转子的第二阶模 态不平衡，等。直到工作转速下那一阶为止 。
离心惯性力系合成为一合力和一合力偶
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不平衡向两个平面的分解
刚性转子的 任意不平衡可 以向两个平面 内分解。
故刚性转子 都可以用两个 校正质量来达 到平衡。
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静平衡的布置
转子
oC
水平导轨
W
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水平导轨
转子
oC
滚轮架
W 滚轮架
平衡机的原理
转速
幅值 I 相位 I 幅值 II 相位 II
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刚性转转子子平衡的方挠法性和转设子备
静平衡
影响系数法。
单面平衡 衡法）。
振型平衡法（模态平
双面平衡。
其他综合方法。
平衡设备
平衡机：专用、通用，硬支承、软支承，卧 式、
立式，机电式、计算机化，等。
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刚性转子与挠性转子
n <0.5nc1
称为刚性转子。
0.5nc1 <n <0.7nc1 称为准刚性转子。
应圆直径夹角为
锐角；轴承B的
两个响应圆直径
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夹角为钝角。
多跨转子的模态响应圆
响应圆有助于判别不平衡所在的跨和轴向位置。
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评价某种平衡方法的原则
• 平衡精度高 • 平衡时，开车次数少。 • 校正质量数目少，总质量小。 • 测试仪器和设备较少。 • 对操作者的技术水平没有过高的要求