动平衡理论与方法

　检查和调整转子质量分布的（或改善转子质量分布的），称为转子平衡。

(一)静不平衡：如果不平衡质量矩存在于质心静不平衡。它可在通过质心的径向平面加重（或去重），使转子获得平衡。

(二

面的转子的重心位于同一转轴

平面的两侧，且整个转子的质心轴线上（图期性变化的动反力，其数值为：。

这种由力偶矩引起的转子及

轴承的振动的不平衡叫做动不

平衡。

A

(三)动静混合不平衡

实际转子往往都是动静混合不平

衡。转子诸截面上的不平衡离心力

形成的偏心距不相等，质心也不在

旋转轴线上。

为一个合力（主向量）和一个力偶

知，不平衡力（任意力系）可以分解为一个径向力和一个力偶。

如图3-6所示二平面转子，不平衡离心力 、 , 分别置于Ⅰ、Ⅱ平面上。若在Ⅰ平面0点上加一对大小相等、方面相反的力 、 ，则 、 、

、 四个力组成的力系与原、力系完全等价。1F G 2F G 2F G 2F G ?1F G 2F G 2

F G 2F G ? 图3-6二平面转子受力分析

在0点求 、 的合力 ,Ⅰ平面中剩下的 与Ⅱ平面中的 正好组成力偶。经这样分解，得到了一般的不平衡状况，即将动静混合不平衡问题归结为一个合力

和一个力偶矩F 2·l 的作用。前者是静不平衡，后者为动不平衡。

1F G 2F G 2,1F G 2

F G ?2F G 11

F G 2,1F G －

平面上的平行

（2）向任意二平面进行分解（图 将不平衡离心力 、 分别对任选（径向）二平面Ⅰ、Ⅱ进行分解。将 分解为Ⅰ、Ⅱ平面上的平行力、

如果转子上有多个不平衡离心力存在，亦可同样分解到该选定的最终结果

都只有两个不平衡合力（、Ⅱ平面上各一个）。到此校正转子不平衡的任务就简单了，即仅分别平面不平衡合力 、 使其产生的达到了平衡。

(3) 分解为对称及反对称不平衡力（图3－8）A G B G G G

A s 由此可见，已将　、　分解为大小相等，方向相同

的对称力　、　及大小相等、方向相反的反对称力 、　了。由于 ，　、　、　与 、　，在 、 的相反方向加一对反方向的对称平衡重量（亦在Ⅰ、Ⅱ平面内），就可使整个转子达到平衡。

A G

B G D

A D B

显然，同方向对称力可以认为是由于静不平衡分量产生的，反方向对称

力，可以认为是由动不平衡分量产生的。所以，对刚性转子而言，可用同方向平衡重量平衡静不平衡分量，用反方

由以上讨论可知，与在二个平面内加

意（垂直于轴线）平面上的相应位置加二个对称的共面平衡重量平衡静不平衡量，

反对称的共面平衡重量平衡动不平衡量

得平衡。

平衡转子前对振动（振幅和相位）进行初步分析十分必要。

刚性转子的任一不平衡离心力均可分解为任选二平面上的一对对称力及一对反对称力同理

,振动也可分解为一对对称分振动及一对反对称分

、0A

则

)0 初步分析的数值及相位，就能判断引起振动的主要原因（是动不平衡造成）以及不平衡质量主要位于）、振幅值也相差

振动主要由静不平衡引起、加减（或减）对称（同相）平衡质量即可消除或减小振动。

应加（或减）反对称平衡质量

(4) 、　之间夹角不大，但振幅相差很大（图

3-150A (5) ），振幅相差也很大（ ）图（动．静） A ，　、　的振幅值

由图可以看出，当 、　的振动幅值相差很大，不管之间的夹角如何，都是一侧不平衡，只要在一侧加（或减）平衡质量，就可减小或消除振动。 以上对不平衡振动振幅、相位的初步分析，可以简化平衡工作，提高现场平衡效率。

由单自由度强迫振动可知，在干扰力的作用下，系统振动的振幅（位移）和相位有如下表达式：0A 0B

将 代入后c =

y 由（3-5）式可知，当阻尼，转速w 一定时，若w 远

式中：为不平衡离心力，因此，对于一失衡转子，若阻尼一定，w一定，则不平衡离心力成线性（比例）关系，即该系统的与不平衡重量G成线性关系）式还表明，对于已知体

不变时，扰动力与振幅

由上可见，转子偏心离心力的方向与轴心位移最大值总顺转速方向超前一个角度（即相位差角）。转速不变时，相位差角基本不变。经验数据为，

刚性转子～45o）

）

在临界转速时=90o

式（3-5）与式（3-7）称为线性条件，它

平衡校正工作的基础和依据

于实际机组振动系统的复杂性（如轴承刚度、油膜刚度、中心不正等），带来平衡重量及相位计算误差。但总的说来，对刚性转子的平衡，这两

凡工作转速高于第一阶临界转速（cr1），且挠曲不严重的转子均可视为刚性转子，（对于较短较粗的转子，如风机、电动机、励磁转子均为刚性转子）可

利用试加重量，使机组振动振幅发生变化，以求得不平衡质量与振幅之间的对应关系，即知晓单位不平衡重会引起多大的振幅变化。若试加重量选得太小，振幅变化不显著（不灵敏），选得太大，且加重角度不合

全），因此正确选择试加重量的大小和加重方位至关重要，它有利于减少机组平衡启停次数，缩短平衡时间。