变距螺旋桨现场动平衡的测试和校正

马晋川 杜仲

摘 要：变距螺旋桨现场动平衡通过多次不平衡振动测试，了解各校正平面质量分布与各测振点的关系，从而计算出不平衡校正的配重，然后将校正配重施加到转子的各校正平面上，最后使不平衡振动达到允许范围内。在现场动平衡中，不平衡振动测试和不平衡质量校正是现场动平衡的主要工作，所以，在实际工作中有必要系统地了解不平衡振动测试和质量校正的一般性问题。

关键词：振动测量；相位；配重；基准点

1 现场动平衡的测量

现场动平衡振动测量不同于在平衡机上的测量，也不同于一般的振动测量。现场动平衡振动测量是以现场动平衡为目标的旋转机械振动测量，有其本身的独特性。现场动平衡振动测量包括混频振动测量和基频振动测量两部分，一般需要测量轴承振动，对大型关键设备还需要测量转子轴。

现场动平衡的大部分工作是解決正在运行的或者检修设备的振动不达标问题，现场机械设备运行振动不可能是单一频率的振动，它或多或少包含除了基频之外的其他频率分量，是各种频率分量的合成振动，而且机器运行振动的考核标准指标是以通频振动作为参量。所以，为了解决设备振动问题和评价现场动平衡，通频振动测量是完全有必要的。由于转子不平衡振动主要发生在轴承位置上，所以振动测量平面通常选在轴承上。根据标准旋转机械需要进行下列振动测量：

1.1 绝对轴承振动测量

绝对轴承振动测量是将传感器固定在支承转子上的轴承座上，测量轴承的绝对振动。绝对轴承振动是转子支撑结构相对于精致参考点的振动。一般一個轴承需要在3 个方向进行测量，如图1所示。轴承垂直振动测点是在轴承上盖的上面的正中位置，垂直向下放置传感器；水平振动测点是在轴承中分面正中位置，传感器水平放置；轴向振动测点是在轴承盖上方与转子轴线平行；由于轴承结构的限制，振动测点的位置可以偏移，但是测量方向决不能偏斜。

1.2 相对轴振动测量

相对轴振动的全称是转轴径向相对振动，是指转轴横截面中心相对于轴承在某一半径方向的振动。实际上，并不能直接测量到轴心的振动，所能测量到的是转轴的旋转表面在某一半径方向的振动，作为相对轴振动。一般采用电涡流传感器测量相对轴振动，在一个轴向平面放置两个电涡流传感器，如图2所示。

一般采用两个45°方向测量，如图2（a）所示。如有特殊要求或结构原因可以采用垂直、水平两个方向测量，如图2（b）所示。

用电涡流振动位移传感器测量相对轴振动的信号作为动平衡计算参数时，还有一个“Run out”的问题，即振摆信号，指的是当旋转轴不存在径向相对振动时，传感器输出的波动电压信号，也称作慢转速偏差，在不平衡未产生较大震动的低转速时，由转子表面测得的总偏差值中与转速同频的分量。

2 现场动平衡的校正

现场动平衡的质量校正是动平衡的另一方面工作。大多数转子经过平衡测试后，基本上需要进行动平衡校正工作。质量校正就是在转子的校正平面上进行配重。校正平面是指垂直于转子轴线，在其上通过增加或减少材料调整转子质量分布的方法校正不平衡的平面，注意不能把校正平面与测量平面混在一起。转子校正平面上，通过加重或减重的方法，减少在某一要求位置预测出的不平衡，称之为配重。配重相位是在校正平面上加或减配重块的角度位置。注意不能把配重相位和振动相位混在一起。

2.1 在校正平面上加配重块的方式

（1）在已加工的圆周环形槽中加特制的配重块，如图3（a）所示，根据平衡槽的截面形状，有各种不同形状的配重块。一种形状的配重块最好有不同质量大小的配重块，这样有利于精确配重。

（2）在已加工的螺纹孔中加配重螺钉，如图3（b）所示。同样配重螺钉也要准备不同质量的螺钉，以备精确配重使用。

（3）采用焊接等方法将配重块固定在校正面上。这种方法随意性比较大，操作方便。但是一定注意转子校正面的可焊性，并且特别注意在进行焊接操作时的防火措施，保证安全生产。

（4）去除配重的方法有手工钻孔、磨削或铣削加工等方法。去除材料的配重的方法比较费时，去除的质量不能精确计量，现场动平衡使用的比较少。

2.2 动平衡配重的合成与分解

在现场动平衡中经常需要进行平衡配重的合成和分解计算。这些计算是根据平行四边形法则进行的矢量计算，一般采用图解法手工计算。如果在现场动平衡仪中编入程序计算，就更方便快捷而准确了。

2.3 配重块安装相位的测量

现场动平衡配重的一个非常重要的问题是在转子的校正面上找准配重块的安装角度。测量配重块的安装相位首先要确定安装相位的基准点和相位的计量方向。平衡配重相位与不平衡振动相位是不相同的，不能将其混为一谈。配重基准点最好使用测振基准点，这样便于总结动平衡规律。也可以不使用测振基准点，而在校正平面任意确定一个零度起点。在一台机器上，配重基准点最好只取一个，为了方便相位测量也可以在每个校正平面上设置被平面的零度起点，这样在动平衡过程中容易造成混乱。基准零度最好是永久性的，以便下次重新动平衡时减少机器的启动次数。确定配重相位的计量方向一般以转子的旋转方向为参考，也就是确定是按顺转向分度还是按逆转向分度。

参考文献

[1]安胜利，杨黎明编著.转子现场动平衡技术[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]周仁睦编著.转子动平衡：原理、方法和标准[M].北京：化学工业出版社，1992.

（作者单位：中国民航飞行学院广汉分院）