了解旋转机械的偏心率

定义：什么是偏心率？

在转子动力学的背景下， 偏心率 指转子质心（也称为重心）与其几何中心（即转子形状或轴的真实中心）之间的径向距离或偏移。在完美平衡的转子中，这两个中心应该重合。然而，由于制造缺陷和材料密度不均匀，几乎总是存在一些固有的偏心。当偏心转子旋转时，偏移的质心会产生离心力，这是振动的根本原因，其原因是 不平衡.

偏心和不平衡之间的直接关系

偏心率和不平衡度本质上是相互联系的。不平衡度是给定转速下偏心率效应的*量度*，而偏心率是*物理原因*。不平衡度的大小与转子的质量及其偏心率成正比。

公式很简单：

不平衡量（U）=质量（M）×偏心率（e）

这种关系凸显了偏心率如此重要的原因。对于重型高速转子来说，即使非常小的偏心率（仅几微米）也会产生巨大的不平衡力，导致剧烈振动和轴承快速磨损。

偏心的类型

区分不同形式的偏心和相关的几何缺陷非常重要：

1. 质量偏心率

这就是上面定义的真偏心率——质心与几何中心之间的偏移。这种偏心率会导致不平衡，也是所有平衡程序的目标。转子静止时，无法直接看到或用千分表测量。

2.几何偏心（跳动）

指转子表面与理想圆度的偏差。它是衡量轴或转子“不圆”程度的标准。这也称为 机械跳动例如，轴颈可能略呈椭圆形，或者滑轮在轴上的加工位置可能略微偏离中心。这种缺陷可以在慢速滚动时用千分表测量。虽然偏心几何形状并不直接代表质量不平衡，但它通常会导致质量不平衡。

3. 电气跳动

这并非物理缺陷，而是非接触式探头测量时产生的误差。如果转子表面的磁导率或电导率存在差异，探头可能会给出与几何跳动相似的错误读数。在转子动态测试中必须考虑这种“噪声”。

偏心的原因

质量偏心通过多种方式引入转子：

• 制造公差： 没有任何制造过程是完美的。在加工、铸造和组装过程中总会存在细微的误差。
• 材料密度不均匀： 铸件或锻件内的夹杂物、空隙或孔隙意味着材料不是完全均匀的，从而导致质量中心发生偏移。
• 不对称设计： 曲轴等部件本质上是不对称的。
• 装配错误： 未完全居中在轴上的滑轮或轴承将产生偏心质量。
• 热变形： 不均匀的加热或冷却会导致转子弯曲，使其重心暂时偏移。这被称为热矢量。

如何解决偏心问题

由于质量偏心是造成不平衡的原因，因此可以通过以下过程进行纠正 平衡通过增加或减少少量的重量，技术人员可以产生一种反作用力，有效地将转子的质量中心线拉回到与其几何中心线对齐的位置，从而最大限度地减少净离心力和由此产生的振动。

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