变距螺旋桨现场动平衡的基本方法

马晋川

摘 要： 转子的动平衡在实践生活中占有极其重要的位置。高精度高可靠性的動平衡测试仪器配合高效的平衡方法和数据处理方法会显著提高转子的平衡精度和效率，带来巨大的经济效益。论文从测量原始不平衡振动入手，通过在转子上加实验质量的方法，得出校正动平衡需要的质量和位置，给出在现场动平衡中，对于在一个固定转速下平衡，有时采用单平面平衡也是很有效的，并举以例子证明。

关键词：不平衡振动 试验质量 转子 单面动平衡

中图分类号：V26 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0243-01

一、变距螺旋桨现场动平衡的过程

1.测量原始不平衡振动

不平衡振动测量必须使用带滤波功能的，并能够测量振动幅值和相位的专用振动测量仪器。只能测量通频振动的测量仪器，不能完成不平衡振动测量。表示不平衡振动的参数不仅有振动幅值，还要有相位。不平衡振动是一个矢量。测量转子上没有基准标记就必须停机，在转子上能够测量到的位置上，粘贴基准光标记或用其他的方法设置基准标记。然后开机运转测量原始不平衡振动。

2.在转子上加试验质量

试验质量是在现场动平衡中临时加在转子的校正平面上的配重，用来确定不平衡和振动的关系。一般单平面动平衡需要一个试验质量，试验质量可以在动平衡前准备好，可以用橡皮泥、各种形状的铁块、螺栓，专用平衡配重块等作为试验质量。试验质量是否合适，不仅关系到现场动平衡工作的顺利与否，而且关系动平衡的成败与否。合适的试验质量包括质量大小和加重的方位两个方面。多年实践经验表明，加试验质量关键是在安全的前提下，试加试验质量后不平衡振动响应如何，如果试加质量后不平衡振动变化大，试验效果就好。当然使不平衡振动变小最好，如果振动变化不大试验效果就不好。

试验质量的大小与转子的质量、加重的半径以及平衡转速有关。试验质量与转子质量成正比，即转子质量越大，试验质量就越大。试验质量与加重半径和平衡转速成反比，即加重半径大，平衡转速高，试验质量就应该小。还有一些其他因素影响试验质量的大小，如转子的支承刚度高，则试验质量要大。试验公式参考Wp=0.15mS/r（n/3000），式中，Wp是试验质量（g）；m为转子质量；r是试加半径（mm）；S为原始振动幅值（ ）；n为平衡转速（r/min）。

试验质量相应的确定对新机器没有任何经验可循的情况下，一般可随机加在校正平面的任意角度相位上。可以根据原始不平衡振动的情况，粗略地确定加重的大概位置。有些一般规律可参考，在逆转动方向分度的情况下，试验质量相位一般大于不平衡振动的角度；低速平衡时加重相位与初始振动相位之差一般大于90。这些规律以及上面的参考公式不具有权威性，一定要慎重使用。试验质量相位与传感器的安装位置和所使用的动平衡测试仪器有关。在现场动平衡实践中，不断总结各种机器设备在一定条件下，试验质量所加相位的经验是非常重要的。

试验配重的目的是使不平衡振动的幅值和相位发生变化，从而找出不平衡与振幅、相位之间的关系，作为动平衡分析计算的依据。确定试验质量是否合理，最简单的方法是实验运转，把实验运转的振动与原始运转的振动进行比较，分析振动变化的情况，一般试重产生40%-150%的振动变化为好。

3.实验运转

测量加试验质量后的不平衡振动。在转子上加一个试验质量就相当于给转子试加了一个已知的不平衡激振离心力，这样，转子运转时不平衡振动一定要发生变化。测量这个振动变化量，加上原始不平衡振动和试验质量这些数据，就可以进行动平衡的计算。实验运转的工作状况与原始运转的工作状况一定要保持一致，即机器的负载状况、转速以及轴承的温度等要保持一致。在现场动平衡试验过程中应尽可能地不进行任何机械安装的调整，以免改变机器的运行状况。

4.计算校正质量的大小和位置，把校正质量加到转子上

通过原始不平衡振动和实验运转的振动，可以用作图法或程序计算出消除不平衡量的配重和校正角度。然后在转子上加校正平衡配重。

5.检验转子剩余不平衡量

在转子上加校正平衡配重后，必须通过转子运转测量剩余的不平衡振动。如果测量结果与预期的结果相符合并满足机器运行的要求，现场动平衡工作结束。如果测量结果与预期的结果基本相符合但不满足机器运行要求，要继续进行平衡调整直到满足机器运行要求为止。测量结果与预期的结果相差比较大，就需要查找误差大的原因，然后再进行动平衡。

二、变距螺旋桨单平面动平衡

单平面动平衡是针对转子静不平衡的一种平衡方法。这种平衡是在转子的一个靠近重心的半径平面上进行平衡校正，精确地消除转子的静不平衡。特别是在现场情况下，对已装配成整机的转子进行现场动平衡效果极佳。在现场动平衡中，对于在一个固定转速下平衡，有时采用单平面平衡也很有效的。

三、单平面动平衡实例

如图所示是一个离心式鼓风机的简单结构示意图。风机叶轮直径约600mm，质量约90kg。用18.5kW的异步电机驱动，工作转速为1470r/min。

风机机构和传感器布置图（A-测量平面；1-校正平面）

这是一个非常经典型的单平面动平衡例子。因为风机叶轮的宽度相对于叶轮的直径很小，所以，可以认为是员盘状转子。采用单平面平衡就足以减少转子的不平衡和每个轴承的基频振动达到允许值。

选择风机叶轮内测背板作为校正平面1，因为这个平面靠近重心平面。采用焊接方法把平衡配重加到这个平面上。用具有磁力座的振动传感器直接吸附在电机上靠近风机的一侧，作为不平衡振动测量平面A。因为风机叶轮直接装在电机轴上，所以，可以通过测量电极的振动反映风机叶轮的不平衡。测量方向选择水平方向，因为垂直方向的支承刚度比水平方向高，所以垂直振动较小。

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.