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現場動平衡的影響係數法

便攜式平衡機 & 振動分析儀 Balanset-1A

振動感測器

光學感測器(雷射轉速計)

Balanset-4

磁吸支架 Insize-60-kgf

反光膠帶

動平衡機「Balanset-1A」OEM

一個 影響係數 是一個複合向量——同時包含振幅與 相位 相位角——用以描述轉子系統對已知 不平衡的反應。它捕捉了因在 振動 上某一位置添加已知 試重 而在單一測點產生的 校正平面變化。簡言之,該係數表示:「對於此大小的試重,置於此角度時,軸承處的振動改變了這麼多,且方向如此。」這組單一數值對即是現代 現場動平衡.

動平衡校正的核心動力。其最大優點在於,它能讓您精確地對機器進行 動平衡校正,而 knowing the rotor’s physical properties — its mass, stiffness, or damping. You measure the response and let it speak for the whole system.

了解轉子的物理特性——如質量、剛性或阻尼。您只需測量系統反應,並讓該反應代表整個系統。

Vibration caused by unbalance is a vector: it has a magnitude (how much the bearing moves) and a direction (the angular position of the peak relative to the shaft, fixed by a 轉速計 pulse). Unbalance, likewise, is a vector — a mass at a radius and an angle. The influence coefficient is simply the ratio between them, the response per unit of applied unbalance, expressed in units such as mm/s per gram at a given radius. Because it is a ratio of two vectors it is itself a vector, and all the arithmetic of balancing is therefore 向量加法 脈衝固定)。同樣地,不平衡也是一個向量——即位於特定半徑與角度的質量。影響係數僅是兩者之間的比率,即單位施加不平衡所產生的反應,以特定半徑下每克 mm/s 等單位表示。由於它是兩個向量的比率,因此它本身也是一個向量,所有動平衡校正的運算皆為

向量加法

The power of the approach is that it treats the machine as a “black box.” Rather than trying to model the rotor theoretically, it runs a practical test to measure the system’s own unique response. The benefits follow directly:

  • 高準確度: it folds in every real-world dynamic effect at once — bearing stiffness, support-structure flexibility, foundation behaviour and 氣動力 此方法的优势在於將機器視為「黑盒子」。與其嘗試理論上對轉子進行建模,不如進行實際測試以測量系統自身的獨特反應。其效益直接顯現:
  • 多功能性: 它一次性納入所有真實世界的動態效應——軸承剛性、支撐結構柔度、基礎行為與 單平面 不對心 ——因為所有這些因素都已內建於測得的反應中。 它同樣適用於 剛性柔性 剛性轉子
  • 無需拆卸: it is the standard for in-situ work, balancing a machine in its installed condition under genuine operating loads, speeds and temperatures — the state it actually runs in.

多平面

For a single-plane balance the method follows a clear, logical sequence. Each run produces one vibration vector, and the coefficient emerges from the difference between them.

  1. 剛性 with the machine at normal operating conditions, measure the initial vibration vector — amplitude A₁ and phase P₁ — at the bearing. This is the response to the original unbalance, call it O.
  2. 它是現場作業的標準,在機器安裝狀態下,於真實運轉負荷、轉速與溫度條件中進行動平衡校正——即其實際運轉狀態。 stop the machine and attach a known trial weight T at a known angular position, say 0°, on the correction plane.
  3. 對於單平面平衡,此方法遵循清晰、合乎邏輯的步驟。每次運轉產生一個振動向量,係數則由兩者之差得出。 restart and read the new vector, amplitude A₂ and phase P₂. This is the vector sum of the original unbalance plus the trial weight’s effect, O + T.
  4. 在機器處於正常運轉條件下,測量軸承處的初始振動向量——振幅 A₁ 與相位 P₁。這是對原始不平衡(稱為 O)的反應。 the instrument performs the vector subtraction A₂ − A₁ to isolate the vector due to the trial weight alone, T5. 如何處理偏心.
  5. 停止機器,在校正平面的已知角位置(例如 0°)安裝已知試重 T。 divide the trial weight’s effect by the trial weight itself — 重新啟動並讀取新向量,振幅 A₂ 與相位 P₂。這是原始不平衡與試重效應的向量和,即 O + T。5. 如何處理偏心 找出變化: 儀器執行向量減法 A₂ − A₁,以分離僅由試重產生的向量 T
  6. to cancel the original vibration you need a weight whose effect is exactly −A₁, so the required 校正配重將試重的效應除以試重本身——.
  7. α = T remove the trial weight, fit the calculated correction, and run again to confirm the vibration has dropped to an acceptable level.

The whole loop is just three vectors and two operations: subtract to find the trial effect, divide to find the coefficient, then divide the unwanted vibration by that coefficient to find the cure.

The vector arithmetic is easy to get wrong by hand, so most engineers let software do it. Our 影響係數計算器 要抵消原始振動,您需要一個效應恰好為 −A₁ 的配重,因此所需的 試重計算器 W = −A₁ / α

安裝並驗證:

移除試重,安裝計算出的校正配重,並再次運轉以確認振動已降至可接受水平。 雙平面平衡 整個循環僅涉及三個向量與兩次運算:減法找出試重效應,除法找出係數,再將不需要的振動除以該係數以找出校正方案。 向量運算手算容易出錯,因此多數工程師交由軟體處理。我們的 Balanset 會為您完成單平面案例的運算,而 以及原則上幾乎所有旋轉機器的原因。對於會在一或多個臨界轉速下彎曲的柔性轉子,此概念進一步延伸至 模態動平衡校正,其中針對每個顯著模態分別測量影響係數。

5. 實務條件與常見陷阱

此方法基於一個關鍵假設——系統必須是 線性且穩定的,如此今日測得的影響係數明日依然有效。由此衍生出數項實務要點:

  • 轉速可重複性: 影響係數取決於轉速。每次運轉必須保持相同的 RPM,特別是在接近 臨界轉速 時,因為此處系統響應會劇烈變化。
  • 清晰的試重響應: 試重必須足以改變振動,使其能被可靠測量;若試重過小,A₂ − A₁ 的向量減算結果將被雜訊淹沒。
  • 穩定的運轉條件: 溫度、負載或 鬆動 的變化會改變真實的影響係數並破壞結果——在進行動平衡校正前,務必排除此類故障。
  • 已儲存的影響係數: 一旦針對特定機器確定了影響係數,便可重複使用該係數進行快速 微調平衡 ,無需重新進行試重運轉,這正是生產線上轉子單次運轉動平衡校正的基礎。

在現場,所有這些操作都在一台便攜式雙通道分析儀內完成。 Balanset-1A 會測量每次運轉的 1× 振幅與相位,自動計算影響係數,解算單平面或雙平面的校正配重,並驗證 剩餘不平衡 是否符合選定的 ISO 21940-11 等級——將上述理論轉化為現場的幾個引導步驟。


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