便携式平衡器 "BALANSET-1A"
基于PC的双通道动平衡系统
操作手册
rev.1.56 2023 年 5 月
2023年 | 葡萄牙,波尔图
安全须知: 本设备符合欧盟安全标准。2类激光产品。请遵循旋转设备安全规程。 请参阅下面的完整安全信息→
目录
1. 平衡系统概述
Balanset-1A 平衡器 为风扇、砂轮、主轴、破碎机、泵和其他旋转机械提供单平面和双平面动平衡服务。
Balanset-1A 平衡器包含两个振动传感器(加速度计)、一个激光相位传感器(转速计)、一个带前置放大器、积分器和 ADC 数据采集模块的双通道 USB 接口单元,以及基于 Windows 的平衡软件。Balanset-1A 需要笔记本电脑或其他兼容 Windows(WinXP...Win11,32 位或 64 位)的 PC。.
平衡软件可自动为单面和双面平衡提供正确的平衡解决方案。 Balanset-1A 对于非振动专家来说,使用非常简单。
所有平衡结果都保存在档案中,可用于创建报告。
主要特点
易于使用
- • 用户可选试验质量
- • 试用量效度弹出窗口
- • 手动数据输入
测量能力
- • 转速、振幅和相位
- • 快速傅里叶变换频谱分析
- • 波形和频谱显示
- • 双通道同步数据
高级功能
- • 已保存的影响系数
- • 微调平衡
- • 芯轴偏心率计算。.
- • ISO 1940 公差计算。.
数据管理
- • 无限制的平衡数据存储
- • 振动波形存储
- • 档案和报告
计算工具
- • 分体重量计算
- • 钻井计算
- • 改变校正平面
- • 极坐标图可视化
分析选项
- • 移除或保留试验砝码
- • 运行进度图(实验性)
2.规格
| 范围 | 规格 |
|---|---|
| 振动速度均方根值 (RMS) 的测量范围,毫米/秒(适用于 1x 振动) | 从 0.02 到 100 |
| 振动速度有效值测量的频率范围,赫兹 | 从 5 到 550 |
| 校正平面数 | 1 或 2 |
| 旋转频率测量范围,转/分 | 100 – 100000 |
| 振动相位测量范围,角度度数 | 从 0 到 360 |
| 振动相位测量误差(角度 | ± 1 |
| 均方根振动速度测量精度 | ±(0.1 + 0.1×V测量)毫米/秒 |
| 转速测量精度 | ±(1 + 0.005×N测量) 转/分 |
| 平均故障间隔时间(MTBF),小时,分钟 | 1000 |
| 平均使用寿命,年,分钟 | 6 |
| 尺寸(硬盒),厘米 | 39*33*13 |
| 质量,千克 | <5 |
| 振动传感器的外形尺寸,mm,最大 | 25*25*20 |
| 振动传感器的最大质量,kg | 0.04 |
|
工作条件: - 温度范围:5°C 至 50°C 相对湿度:< 85%,未饱和 - 无强电磁场和强冲击 |
|
3.包装
Balanset-1A平衡仪包括两个单轴加速度计、激光相位参考标记(数字转速表)、带前置放大器、积分器和ADC采集模块的2通道USB接口单元以及基于Windows的平衡软件。
配送套装
| 说明 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| USB 接口装置 | 1 | |
| 激光相位参考标记(转速计) | 1 | |
| 单轴加速度计 | 2 | |
| 磁性支架 | 1 | |
| 数字天平 | 1 | |
| 运输用硬盒 | 1 | |
| "Balanset-1A"。用户手册。. | 1 | |
| 装有平衡软件的闪存盘 | 1 |
4.平衡原则
4.1. "Balanset-1A"包括(图4.1)USB接口单元 (1),两个加速度计 (2) 和 (3)、相位参考标记 (4) 和便携式电脑(不提供) (5).
交付套件还包括磁性支架 (6) 用于安装相位参考标记和数字刻度 7.
X1 和 X2 连接器分别用于将振动传感器连接到 1 个和 2 个测量通道,X3 连接器用于连接相位参考标记。
USB 电缆提供电源,并将 USB 接口装置连接到计算机。
图 4.1. "Balanset-1A"的输送装置"
机械振动会在振动传感器的输出端产生与振动加速度成比例的电信号。来自ADC模块的数字化信号通过USB传输到便携式PC (5). 相位参考标记产生用于计算旋转频率和振动相位角的脉冲信号。基于Windows的软件提供单平面和双平面平衡解决方案,包括频谱分析、图表、报告以及影响系数的存储。
5.安全预防措施
⚡ 注意 - 用电安全
5.1. 在 220 伏电压下运行时,必须遵守电气安全规定。在 220 V 电压下工作时,不得对设备进行维修。
5.2. 如果在低质量交流电源环境或存在网络干扰的情况下使用该设备,建议使用计算机电池组的独立电源。.
⚠️旋转设备的附加安全要求
- !机器锁定: 安装传感器之前务必执行正确的锁定/挂牌程序
- !个人防护设备: 佩戴安全眼镜和听力保护装置,避免在旋转机械附近穿着宽松的衣服
- !安全安装: 确保所有传感器和电缆均牢固固定,不会被旋转部件卡住
- !紧急程序: 了解紧急停止和关闭程序的位置
- !训练: 只有经过培训的人员才可以操作旋转机械上的平衡设备。
6. 软件和硬件设置
6.1.安装 USB 驱动程序和平衡软件
工作前安装驱动程序和平衡软件。
文件夹和文件列表
安装盘(闪存盘)包含以下文件和文件夹:
- Bs1Av###Setup – 包含"Balanset-1A"平衡软件的文件夹(版本号为 ###)
- ArdDrv – USB 驱动程序
- EBalancer_手册.pdf – 本手册
- Bal1Av###Setup.exe – 安装文件。此文件包含上述所有归档文件和文件夹。### – "Balanset-1A"软件版本。.
- Ebalance.cfg – 敏感度值
- 巴尔·尼尼 – 一些初始化数据
软件安装程序
要安装驱动程序和专用软件,请运行文件 Bal1Av###Setup.exe 然后按" "按钮,按照设置说明进行操作。下一页", "ОК"等等。
选择设置文件夹。通常不应更改指定文件夹。
然后,程序要求指定程序组和桌面文件夹。按下按钮 下一页.
安装完成
- ✓在被检查或平衡装置上安装传感器(有关如何安装传感器的详细信息见附件 1)
- ✓将振动传感器 2 和 3 连接到 USB 接口装置的输入端 X1 和 X2,将相位角传感器连接到输入端 X3。
- ✓将 USB 接口装置连接到计算机的 USB 端口。
- ✓使用交流电源时,请将计算机连接到主电源。将电源连接到 220 V、50 Hz。
- ✓点击桌面上的快捷方式"Balanset-1A"。.
7. 平衡软件
7.1. 一般规定
初始窗口
运行程序"Balanset-1A"时,会出现如图 7.1 所示的初始窗口。.
图 7.1. "Balanset-1A"的初始窗口"
初始窗口中有9个按钮,并标明了点击这些按钮时实现的功能的名称。
F1-"关于"
图 7.2. F1-«关于»窗口
F2-"单平面",F3-"双平面
按下"F2- 单平面" (或者 F2 计算机键盘上的功能键)选择通道上的测量振动 X1.
点击该按钮后,计算机显示图如图 7.1 所示,说明仅在第一个测量通道上测量振动的过程(或单平面平衡过程)。
按下"F3-双平面" (或者 F3 电脑键盘上的功能键)选择两个通道的振动测量模式 X1 和 X2 同时(图 7.3)。
图 7.3. "Balanset-1A"的初始窗口。双平面平衡。.
F4 –“设置”
图 7.4."设置"窗口
在此窗口中,您可以更改 Balanset-1A 的一些设置。
- 敏感性.标称值为 13 mV / mm/s。
只有在更换传感器时才需要更改传感器的灵敏度系数!
请注意!
输入灵敏度系数时,小数部分与整数部分用小数点(符号",")分隔。.
- 平均值 - 平均次数(转子旋转的圈数,用于对数据进行平均以提高精度)
- 转速通道# - channel# 转速表已连接。默认情况下为第 3 通道。.
- 不平整 - 相邻转速脉冲之间的持续时间差异,如上所示,会发出警告"转速表故障"
- 英制/公制 选择单位制。.
自动分配 Com 端口号。
F5 – «振动计»
按下该按钮(或 F5 在电脑键盘上)根据按键状态激活虚拟振动计的一个或两个测量通道的振动测量模式。"F2-单平面","F3-双平面"。.
F6 – «报告»
按下此按钮(或 F6 电脑键盘上的功能键)打开平衡档案,您可以打印特定机构(转子)的平衡结果报告。
F7 - "平衡
按下此按钮(或键盘上的功能键 F7)可激活一个或两个校正平面的平衡模式,具体取决于按下按钮选择的测量模式。"F2-单平面","F3-双平面"。.
F8 - "图表
按下此按钮(或 F8 (计算机键盘上的功能键)启用图形振动计,该振动计的实现方式是在显示器上同时显示振动幅度和相位的数字值及其时间函数图形。.
F10 –“退出”
按下此按钮(或 F10 按下计算机键盘上的功能键)即可完成程序"Balanset-1A"。.
7.2."振动计"
在从事"振动计"在“模式下”,将振动传感器安装在机器上,并分别将其连接到USB接口单元的连接器X1和X2。转速传感器应连接到USB接口单元的输入X3。.
图 7.5 USB 接口装置
将反光胶带贴在转子表面,以便转速表工作。
图7.6.反光带。
关于传感器安装和配置的建议见附件 1。
要开始在振动计模式下进行测量,请单击按钮"F5 - 振动计"在程序的初始窗口中(见图 7.1)。.
振动计 出现窗口(见图 7.7)
图 7.7.振动计模式。波形和频谱。
要开始振动测量,请点击按钮"F9 – 运行"(或按功能键) F9 键盘上)。
如果 触发模式 自动 已进行检查——振动测量结果将定期显示在屏幕上。.
如果同时测量第一和第二通道的振动,则位于"平面 1" 和 "飞机 2"将会被填满。.
在"振动"模式下,即使相位角传感器断开连接,也可以进行振动测量。在程序的初始窗口中,显示总 RMS 振动值(V1s, V2s) 才会显示。
振动计模式下有以下设置
- 低均方根值,赫兹 – 计算整体振动的 RMS 的最低频率
- 带宽 - 图表中的振动频率带宽
- 平均值 - 为了提高测量精度,需要增加平均值。
要在"振动计"模式下完成工作,请单击按钮"F10 - 退出"然后返回初始窗口。.
图 7.8.振动计模式。转速不均匀度,1x 振动波形。
图 7.9.振动计模式。显示 (测试版,不提供担保!).
7.3 平衡程序
对技术状况良好、安装正确的机械装置进行平衡。否则,在进行平衡之前,必须对机械装置进行修理、安装在适当的轴承上并加以固定。应清除转子上可能妨碍平衡程序的污染物。
平衡前,在振动计模式(F5 按钮)下测量振动,以确保主要振动为 1x 振动。
图 7.10.振动计模式。检查总体 (V1s,V2s) 和 1x (V1o,V2o) 振动。
如果总振动值 V1s (V2s) 约等于旋转频率(1x 振动)V1o (V2o) 下的振动幅度,则可以假设振动机制的主要贡献来自转子的不平衡。如果总振动值 V1s (V2s) 远高于 1x 振动分量 V1o (V2o),建议检查机构的状况——轴承状况、轴承在底座上的安装情况,确保固定部件和转子在旋转过程中不接触等。
您还应注意振动计模式下测量值的稳定性——测量过程中振动的幅度和相位变化不应超过 10-15%。否则,可以假设该机构在接近共振区域运行。在这种情况下,应改变转子的转速;如果无法改变转速,则应更改机器在基础上的安装条件(例如,将其临时安装在弹簧支架上)。
对于转子平衡 影响系数法 应使用平衡法(3次运行法)。
试运行的目的是确定试验质量对振动变化、质量和安装校正砝码的位置(角度)的影响。
首先确定机构的原始振动(不带砝码的第一次启动),然后将试验砝码设置在第一个平面上并进行第二次启动。然后,从第一平面移除试重,设置在第二平面并进行第二次启动。
然后,程序会计算并在屏幕上显示校正砝码的重量和安装位置(角度)。
在单平面(静态)平衡时,不需要第二次启动。
将试重设置在转子上方便使用的任意位置,然后在设置程序中输入实际半径。
(位置半径仅用于计算不平衡量,单位为克 * 毫米)
重要!
- 测量应在机构匀速转动的情况下进行!
- 校正砝码必须安装在与试验砝码相同的半径上!
试重的质量应选择在安装阶段(> 20-30°)和(20-30%)后,振幅变化明显。如果变化太小,后续计算的误差会大大增加。试重最好设置在与相位标记相同的位置(相同的角度)。
试重质量计算公式
Mt = Mr × K支撑 × K振动 / (Rt × (N/100)²)
在哪里:
- 公吨 - 试验砝码质量,g
- 先生 - 转子质量,g
- 支持 - 支撑刚度系数(1-5)
- 振动 - 振动水平系数(0.5-2.5)
- 回程 - 试验重量安装半径,厘米
- 否 - 转子转速,rpm
支撑刚度系数(Ksupport):
- 1.0 - 非常柔软的支撑(橡胶减震器)
- 2.0-3.0 - 中等刚度(标准轴承)
- 4.0-5.0 - 刚性支撑(坚固基础)
振动水平系数(Kvibration):
- 0.5 - 低振动(最高 5 毫米/秒)
- 1.0 - 正常振动(5-10 毫米/秒)
- 1.5 - 振动幅度增大(10-20 毫米/秒)
- 2.0 - 高振动(20-40 毫米/秒)
- 2.5 - 振动非常剧烈(>40 毫米/秒)
🔗 使用我们的在线计算器:
试重计算器 →⚠️ 重要!
每次试运行后都要卸下试重!校正砝码以安装试验砝码的位置计算出的角度设置 与转子的旋转方向一致!
角度计算说明:
校正配重安装角度为 永远 从试验重量安装点起,沿转子旋转方向计数。.
- 零点(0°): 您安装试重块的确切位置即成为您的基准点(0度)。.
- 方向: 沿转子旋转方向测量角度。.
示例:若转子顺时针旋转,则从试重块位置开始顺时针测量角度。. - 解释: 如果程序显示的角度为 120°, 您必须安装校正砝码。 前方120度 在旋转方向上试重位置的.
图 7.11.校正砝码安装。
受到推崇的!
在进行动平衡之前,建议确保静不平衡程度适中。对于水平轴转子,可以手动将转子从当前位置旋转 90 度。如果转子处于静不平衡状态,则需要将其旋转至平衡位置。转子达到平衡位置后,需要在转子长度约中段的顶点安装平衡重物。重物的选择应确保转子在任何位置都不会移动。
这种预平衡将减少严重不平衡的转子首次启动时的振动量。
传感器的安装和装配
V振动传感器必须安装在选定测量点的机器上,并与 USB 接口装置的输入 X1 相连。
有两种安装配置:
- 磁铁
- 螺纹螺柱 M4
光学转速传感器应连接至 USB 接口装置的输入 X3。此外,在使用该传感器时,应在转子表面贴上特殊的反射标记。
📏 光学传感器安装要求
- ✓距转子表面的距离: 50-500 毫米(取决于传感器型号)
- ✓反光带宽度: 最小 1-1.5 厘米(取决于速度和半径)
- ✓方向: 垂直于转子表面
- ✓安装: 使用磁性支架或夹具进行稳定定位
- ✓避免阳光直射 或传感器/胶带上的明亮人工照明
💡 胶带宽度计算: 为了获得最佳性能,请使用以下公式计算胶带宽度:
L≥(N×R)/30000≥1.0-1.5厘米
其中:L - 磁带宽度(厘米),N - 转子转速(转/分),R - 磁带半径(厘米)
关于传感器的选址和平衡时传感器与物体的连接的详细要求见附件 1。
7.4 单平面平衡
图 7.12. “单平面平衡”
平衡档案
要开始在"单翼平衡"模式",点击“F2-单平面"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F2 键)。.
然后点击"F7 - 平衡"按下“按钮”后 单平面平衡档案 将出现保存平衡数据的窗口(见图 7.13)。
图 7.13 在单一平面上选择平衡档案的窗口。
在该窗口中,您需要输入转子名称 (转子名称)、转子安装位置 (地点)、振动和残余不平衡公差 (宽容)、测量日期。这些数据存储在数据库中。此外,还将创建一个 Arc### 文件夹,其中 ### 是保存图表和报告文件等的存档编号。平衡完成后,将生成一个报告文件,可使用内置编辑器进行编辑和打印。
输入必要数据后,您需要点击"F10-OK"按下"按钮”,然后“单翼平衡"窗口将打开(见图 7.13)
平衡设置(单平面)
图 7.14.单平面。平衡设置
此窗口左侧显示振动测量数据和测量控制按钮"运行 # 0", "运行 # 1", "运行修剪".
该窗口右侧有三个选项卡:
- 平衡设置
- 图表
- 结果
这 "平衡设置"选项卡”用于输入平衡设置:
- "影响系数" -
- "新转子" - 选择新转子的平衡方式,因为没有存储的平衡系数,需要进行两次试验来确定校正配重的质量和安装角度。.
- "保存系数" - 选择转子再平衡,对于转子再平衡,已保存平衡系数,只需运行一次即可确定校正配重的重量和安装角度。.
- "试验体重" -
- "百分比" - 校正体重按试验体重的百分比计算。.
- "革兰氏"——输入试验砝码的已知质量,并计算校正砝码的质量。” 克数 或在 盎司 为帝国系统。
⚠️ 注意! 如果需要使用"保存系数"在初始平衡阶段,为了便于后续工作,试砝码的质量必须以克或盎司为单位输入,而不是以 % 为单位。包装内包含秤。.
- "重量附加法"
- "自由位置" - 配重可以安装在转子圆周上的任意角度位置。.
- "固定位置"配重可以安装在转子上的固定角度位置,例如叶片或孔上(例如 12 个孔 - 30 度)等。必须在相应的字段中输入固定位置的数量。平衡完成后,程序会自动将配重分成两部分,并指示需要将所得质量放置在多少个位置上。”.
- "圆形凹槽"——用于砂轮平衡。在这种情况下,使用3个配重块来消除不平衡。”
图 7.17 用 3 个平衡锤平衡砂轮
图 7.18 砂轮平衡。极坐标图。
图 7.15.结果选项卡。修正砝码安装的固定位置。
Z1 和 Z2 – 校正砝码的安装位置,根据旋转方向从 Z1 位置计算得出。Z1 是安装试验砝码的位置。
图 7.16 固定位置。极坐标图。
- "质量安装半径,毫米" - "Plane1" - 试验砝码在平面 1 上的半径。需要计算初始不平衡量和残余不平衡量的大小,以确定平衡后残余不平衡是否符合容差要求。.
- "将试验重量留在平面 1 中。"通常情况下,试砝码会在平衡过程中移除。但在某些情况下,无法移除试砝码,这时就需要在此处打勾,以便在计算中考虑试砝码的质量。”.
- "手动数据输入" - 用于在窗口左侧的相应字段中手动输入振动值和相位,并在切换到"成果"制表
- 按钮 "恢复会话数据"在平衡过程中,测量数据会保存在 session1.ini 文件中。如果测量过程因计算机死机或其他原因中断,则单击此按钮可以恢复测量数据并从中断处继续平衡。.
- 消除心轴偏心(指数平衡) 用额外的起动装置进行平衡,以消除心轴(平衡芯轴)偏心的影响。将转子交替地安装在相对于转子 0° 和 180° 的位置上。测量两个位置的不平衡度。
- 平衡公差 以 g x mm 为单位输入或计算残余不平衡公差(G 级)
- 使用极坐标图 使用极坐标图显示平衡结果
1 平面平衡。新转子
如上所述,"新转子"平衡需要两次测试运行和至少一次平衡机的修整运行。”.
运行 #0(初始运行)
在平衡转子上安装传感器并输入设置参数后,需要启动转子旋转,当转子达到工作转速时,按下"Run#0"按下"开始测量”按钮。"图表"标签页”将在右侧面板打开,其中将显示振动的波形和频谱。标签页底部保存着一个历史记录文件,其中记录了所有初始测试的结果以及相应的时间参考。该文件在磁盘上以 memo.txt 的名称保存在归档文件夹中。
请注意!
在开始测量之前,必须先打开平衡机转子的旋转("ON")。Run#0),并确保转子转速稳定。
图 7.19.单平面平衡。初始运行 (Run#0)。图表选项卡
测量过程结束后,在 Run#0 左侧面板部分显示了测量结果——转子速度(RPM)、RMS(Vo1)和 1x 振动的相位(F1)。.
这 "F5-返回运行模式#0"按下“按钮”(或 F5 功能键)可返回 Run#0 部分,并在必要时重复测量振动参数。.
Run#1(试验质量平面 1)
在开始测量振动参数之前,请先阅读以下章节"Run#1(试验质量平面 1), 应按规定安装试重。"试验重量质量" 场地。.
安装试验砝码的目的是评估在已知位置(角度)安装已知砝码时转子振动的变化情况。 试重必须使振动振幅比初始振幅低或高 30%,或相位比初始相位改变 30 度或更多。
如果需要使用"保存系数"为了进行后续工作的平衡,试砝码的安装位置(角度)必须与反光标记的位置(角度)相同。.
再次启动平衡机转子的旋转,并确保其旋转频率稳定。然后点击"F7-Run#1"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F7 键)。.
在相应窗口中进行测量后,"Run#1(试验质量平面 1)"部分,测量转子转速(RPM)的结果,以及出现的 1x 振动的 RMS 分量(Vо1)和相位(F1)的值。.
与此同时,"结果"标签页”会在窗口右侧打开。.
该选项卡显示计算校正砝码质量和角度的结果,校正砝码必须安装在转子上以补偿不平衡。
另外,在使用极坐标系的情况下,显示屏上会显示校正砝码的质量值(M1)和安装角度(f1)。
如果是 "固定位置"位置编号(Zi,Zj)和试验重量分割质量将显示出来。.
图 7.20.单平面平衡。运行 #1 和平衡结果。
如果 极坐标图 检查后,将显示极坐标图。
图 7.21.平衡的结果。极坐标图。
图 7.22.平衡结果。重量分离(固定位置)
此外,如果"极坐标图"已选中,将显示极坐标图。.
图 7.23.固定位置上的重量分配。极坐标图
⚠️ 注意!
- 在第二次运行完成测量过程后("Run#1(试验质量平面 1)"如果动平衡机运转不正常,则需要停止旋转并移除已安装的试配重。然后根据结果表数据在转子上安装(或移除)校正配重。.
如果试验砝码没有被移除,你需要切换到"平衡设置"tab 键并勾选复选框"将试验重量留在平面 1 中"然后切换回"结果"选项卡。校正配重的重量和安装角度会自动重新计算。.
- 校正砝码的角度定位是从试验砝码的安装位置进行的。角度的参考方向与转子的旋转方向一致。
- 如果是 "固定位置"——1站 位置 (Z1),与试重的安装位置一致。位置编号的计数方向与转子的旋转方向一致。
- 默认情况下,校正配重将添加到转子上。这由"添加"字段。如果移除配重(例如,通过钻孔),则必须在"删除"场”之后,校正砝码的角度位置将自动改变 180º。.
在操作窗口内的平衡转子上安装校正重量后,需要进行 RunC(调整)并评估所执行平衡的有效性。
RunC(检查平衡质量)
⚠️ 注意! 开始测量前 RunC因此,有必要开启机器转子的旋转,并确保其已进入运行模式(稳定的旋转频率)。
在"RunC(检查平衡质量)"部分,点击"F7 - 运行修剪"按下“按钮”(或按键盘上的 F7 键)。.
测量过程成功完成后,在"RunC(检查平衡质量)"在左侧面板的“部分”中,显示了转子速度(RPM)的测量结果,以及 1x 振动的 RMS 分量(Vo1)和相位(F1)的值。.
在"结果"选项卡”会显示计算附加校正配重的质量和安装角度的结果。.
图 7.24.在一个平面内平衡。执行运行修整。结果选项卡
该砝码可添加到已安装在转子上的校正砝码中,以补偿剩余不平衡度。此外,平衡后的剩余转子不平衡度也会显示在该窗口的下部。
如果平衡转子的残余振动量和/或残余不平衡量符合技术文件中规定的公差要求,则平衡过程可以完成。
否则,平衡过程将继续进行。这样,在平衡转子上安装(移除)校正砝码时,就可以采用连续近似法来纠正可能出现的误差。
在平衡转子上继续进行平衡过程时,需要安装(移除)额外的校正质量块,其参数在"校正质量和角度".
影响系数(1 平面)
这 "F4-Inf.Coeff"按钮在"结果"选项卡用于查看和存储根据校准运行结果计算出的转子平衡系数(影响系数)到计算机内存中。.
当按下时,"影响系数(单平面)"计算机屏幕上会出现一个窗口,其中显示根据校准(测试)运行结果计算出的平衡系数。如果在后续对该机器进行平衡时需要使用"保存系数"模式下,这些系数必须存储在计算机内存中。”.
为此,请点击"F9 - 保存"点击"按钮”并转到“”的第二页"影响系数档案。单平面。"
图 7.25.第一平面的平衡系数
然后您需要在"转子"点击"列”F2-保存"按下“保存”按钮,将指定数据保存到计算机上。.
然后,您可以按"F10-退出"按钮(或电脑键盘上的 F10 功能键)。.
图 7.26。"影响系数存档。单平面。"
平衡报告
平衡完成后,所有数据均已保存,平衡报告也已创建。您可以在内置编辑器中查看和编辑报告。在窗口中 "在同一平面上平衡档案" (图 7.9)按下按钮"F9 - 报告"访问平衡报告编辑器。.
图 7.27.平衡报告。
保存系数平衡程序,在 1 个平面上保存影响系数
设置测量系统(输入初始数据)
保存的系数平衡 可以在一台平衡系数已经确定并输入计算机内存的机器上进行。
⚠️ 注意! 使用已保存的系数进行平衡时,振动传感器和相位角传感器的安装方式必须与初始平衡时相同。
输入 保存的系数平衡 (例如主("新转子"平衡)始于"单平面平衡。平衡设置。".
在这种情况下,"影响系数"部分,选择"保存系数"项目"。在这种情况下,是“的第二页"影响系数存档。单平面.",其中存储了已保存的平衡系数的存档。.
图 7.28.在 1 个平面内利用节省的影响系数进行平衡
使用"►"或"◄"控制按钮浏览此存档表格,您可以选择包含我们感兴趣的机器平衡系数的所需记录。然后,要将此数据用于当前测量,请按"F2 - 选择" 按钮。.
之后,所有其他窗口的内容都"单平面平衡。平衡设置。"会自动填写。.
完成初始数据的输入后,就可以开始测量了。
使用保存的影响系数进行平衡期间的测量
使用已保存的影响系数进行平衡只需要一次初始运行和至少一次平衡机试运行。
⚠️ 注意! 在开始测量之前,必须打开转子的旋转,并确保旋转频率稳定。
为了进行振动参数的测量,"运行 #0(初始,无试验质量)"部分,按"F7 - 运行 #0"(或按电脑键盘上的 F7 键)。.
图 7.29.在一个平面内使用节省的影响系数进行平衡。一次运行后的结果。
在相应的字段中"Run#0"本节中,给出了转子转速(RPM)、1x振动的RMS分量(Vо1)和相位(F1)的测量结果。.
与此同时,"结果"选项卡”显示计算校正配重的质量和角度的结果,该配重必须安装在转子上以补偿不平衡。.
此外,在使用极坐标系的情况下,显示屏会显示质量值和校正砝码的安装角度。
如果要在固定位置上分割校正砝码,则会显示平衡转子的位置编号和需要安装在这些位置上的砝码质量。
此外,平衡过程是根据第 7.4.2 节中关于一次平衡的建议进行的。
消除心轴偏心(指数平衡)
如果在平衡过程中将转子安装在圆柱形心轴上,那么心轴的偏心可能会带来额外的误差。为了消除这一误差,应将转子在心轴上旋转 180 度,然后再进行一次起动。这就是所谓的分度平衡。
为了进行分度平衡,Balanset-1A 程序中提供了一个特殊选项。当选中心轴偏心消除时,平衡窗口中会出现一个额外的 RunEcc 部分。
图 7.30.索引平衡工作窗口
运行 # 1(试验质量平面 1)后,会出现一个窗口
图 7.31 指数平衡关注窗口。
安装转子并旋转180°后,必须完成Run Ecc。程序将自动计算真实的转子不平衡量,而不会影响心轴偏心率。
7.5 双平面平衡
在开始工作之前 双平面平衡 在该模式下,必须在选定测量点的机身上安装振动传感器,并将其分别连接至测量单元的输入端 X1 和 X2。
光学相位角传感器必须连接到测量单元的输入端 X3。此外,要使用该传感器,必须在平衡机可触及的转子表面粘上反射带。
附录 1 列出了平衡期间选择传感器安装位置及其在设施内安装的详细要求。
该项目的工作内容是"双平面平衡"模式”从程序的主窗口启动。.
点击"F3-两架飞机"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F3 键)。.
此外,单击"F7 – 平衡"按钮,之后计算机显示屏上将出现一个工作窗口(见图 7.13),选择在两个平面上进行平衡时保存数据的存档。.
图 7.32 双平面平衡归档窗口。
在此窗口中,您需要输入平衡转子的数据。按下"F10-OK"点击“+”按钮,将出现一个平衡窗口。.
平衡设置(双平面)
图 7.33.双平面平衡窗口。
窗户右侧是"平衡设置"用于在平衡前输入设置的选项卡。.
- 影响系数 - 对新转子进行平衡,或使用存储的影响系数(平衡系数)进行平衡
- 消除心轴偏心 - 通过额外启动进行平衡,以消除芯轴偏心的影响
- 重量固定方法 - 在转子圆周上的任意位置或固定位置安装校正配重。计算移除配重时钻孔所需的尺寸。.
- "自由位置" - 配重可以安装在转子圆周上的任意角度位置。.
- "固定位置"配重可以安装在转子上的固定角度位置,例如叶片或孔上(例如 12 个孔 - 30 度)等。必须在相应的字段中输入固定位置的数量。平衡完成后,程序会自动将配重分成两部分,并指示需要将所得质量放置在多少个位置上。”.
- 试验重量质量 - 试验重量
- 将试验重量留在平面 1 / 平面 2 中 - 平衡时,可移除或保留试砝码。.
- 质量安装半径,毫米 - 安装试验配重和矫正配重的半径
- 平衡公差 - 输入或计算以克-毫米为单位的残余不平衡公差
- 使用极坐标图 - 使用极坐标图显示平衡结果
- 手动数据输入 - 手动输入数据以计算平衡砝码
- 恢复上次会话数据 - 如果无法继续平衡,则恢复上一次会话的测量数据。.
平衡 2 架飞机。新转子
设置测量系统(输入初始数据)
输入 新转子平衡 在"双平面平衡。设置".
在这种情况下,"影响系数"部分,选择"新转子" 物品。.
此外,在"试验重量质量"您必须选择试验砝码质量的计量单位——"革兰氏" 或者 "百分比".
在选择计量单位时"百分比",所有后续对校正砝码质量的计算都将以试验砝码质量的百分比进行。.
在选择"革兰氏"计量单位,所有后续校正砝码质量的计算都将以克为单位。然后在铭文右侧的窗口中输入……"革兰氏"将安装在转子上的试验砝码的质量。.
⚠️ 注意! 如果需要使用"保存系数"在初始平衡阶段,为了便于后续操作,必须输入试验砝码的质量。 克数.
然后选择"重量固定方法" - "循环" 或者 "固定位置".
如果您选择"固定位置"您必须输入职位数量。.
计算残余不平衡公差(平衡公差)
残余不平衡公差(平衡公差)可根据 ISO 1940 振动中描述的程序进行计算。恒定(刚性)状态下转子的平衡质量要求。第 1 部分。平衡公差的规范和验证。
图 7.34.平衡公差计算窗口
初始运行 (Run#0)
当在两个平面上保持平衡时,"新转子"模式下,平衡需要三次校准运行和至少一次平衡机测试运行。.
机器首次启动时的振动测量是在"双平面平衡"工作窗口在"Run#0" 部分。.
图 7.35.初始运行后两个平面平衡时的测量结果。
⚠️ 注意! 在开始测量之前,需要打开平衡机转子的旋转(首次运行),并确保其已进入稳定转速的运行模式。
测量 Run#0 在该部分,点击"F7 - 运行 #0"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F7 键)
测量转子速度(RPM)、RMS 值(VО1、VО2)和 1x 振动相位(F1、F2)的结果出现在 Run#0 节。
在平面 1 中运行 #1.Trial 质量
在开始测量振动参数之前,"在平面 1 中运行 #1.Trial 质量"在"此部分,您应该停止平衡机转子的旋转,并在其上安装一个试砝码,该砝码的质量在“试验重量质量" 部分。.
⚠️ 注意!
- 附录1详细讨论了平衡机转子上试重质量的选择及其安装位置的问题。
- 如果需要使用 保存系数 在今后的工作中,安装试验砝码的位置必须与安装用于读取相位角的标记的位置相吻合。
之后,必须再次开启平衡机转子的旋转,并确保其已进入运行模式。
为了测量振动参数"在平面 1 中运行 # 1.试验质量"部分,点击"F7 - 运行 #1"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F7 键)。.
测量过程成功完成后,您将返回到测量结果选项卡。
在这种情况下,在相应的窗口中"Run#1.平面 1 中的试验质量"部分,测量转子转速(RPM)的结果,以及 1x 振动的 RMS 分量(Vо1,Vо2)和相位(F1,F2)的值。.
"运行 # 2.试验质量在 Plane2 中"
在开始测量该部分的振动参数之前"在平面 2 中运行 # 2.试验质量"您必须执行以下步骤:
- 停止平衡机转子的旋转;
- 拆除安装在平面1上的试验砝码;
- 在平面 2 上安装一个试验砝码,质量在"试验重量质量".
然后,开启平衡机转子的旋转,确保其进入工作转速。
开始测量振动"在平面 2 中运行 # 2.试验质量"部分,点击"F7 - 运行 # 2"按下"”按钮(或按电脑键盘上的 F7 键)。然后“结果"标签页打开。.
在使用 重量固定方法" - "免费职位,显示屏显示校正砝码的质量值(M1、M2)和安装角度(f1、f2)。
图 7.36.矫正重量的计算结果 - 自由位置
图 7.37.自由位置矫正重量的计算结果。极坐标图
使用重量固定法时" – "固定位置
图 7.38. 修正权重计算结果 – 固定位置。
图 7.39。修正重量计算结果 – 固定位置。极坐标图。
如果采用负重附着法——"圆形凹槽"
图7.40. 校正重量计算结果——圆形凹槽。
⚠️ 注意!
- 完成测量过程后 RUN#2 在平衡机上,停止转子旋转,取下之前安装的试重。然后就可以安装(或卸下)校正砝码。
- 校正砝码在极坐标系中的角位置是从试验砝码的安装位置沿转子旋转方向计算的。
- 如果是 "固定位置"——1站 位置 (Z1),与试重的安装位置一致。位置编号的计数方向与转子的旋转方向一致。
- 默认情况下,校正配重将添加到转子上。这由"添加"字段。如果移除配重(例如,通过钻孔),则必须在"删除"场”之后,校正砝码的角度位置将自动改变 180º。.
RunC(修整运行)
在平衡转子上安装校正砝码后,必须进行 RunC(修整)并评估所进行的平衡的有效性。
⚠️ 注意! 在试运行开始测量之前,必须打开机器转子的旋转并确保其已进入运行速度。
要在 RunTrim(检查平衡质量)部分测量振动参数,请单击"F7 - 运行修剪"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F7 键)。.
将显示转子旋转频率(RPM)的测量结果,以及 1x 振动的有效值分量(Vо1)和相位(F1)值。
这 "结果"选项卡”出现在工作窗口的右侧,其中包含测量结果表,显示附加校正砝码参数的计算结果。.
这些砝码可以添加到已经安装在转子上的校正砝码中,以补偿残余的不平衡。
此外,平衡后的剩余转子不平衡度也显示在该窗口的下部。
当平衡转子的残余振动和/或残余不平衡量值满足技术文件中规定的公差要求时,平衡过程即可完成。
否则,平衡过程将继续进行。这样,在平衡转子上安装(移除)校正砝码时,就可以采用连续近似法来纠正可能出现的误差。
在平衡转子上继续进行平衡过程时,需要安装(移除)额外的校正质量,其参数在"结果"窗口中显示。.
在"结果"窗口中有两个控制按钮可以使用——"F4-Inf.Coeff", "F5 - 更改修正平面".
影响系数(2 个平面)
这 "F4-Inf.Coeff"按下“按钮”(或电脑键盘上的 F4 功能键)可以查看并保存电脑内存中的转子平衡系数,这些系数是根据两次校准启动的结果计算出来的。.
当按下时,"影响系数(两个平面)"计算机屏幕上出现“工作窗口”,其中显示根据前三次校准启动结果计算出的平衡系数。.
图 7.41.在 2 个平面上平衡系数的工作窗口。
将来,在对这类机器进行平衡时,预计需要使用"保存系数"存储在计算机内存中的模式和平衡系数。.
要保存系数,请点击"F9 - 保存"按下"按钮”并转到“影响系数档案(2 个平面)"窗口(见图 7.42)
图 7.42.工作窗口的第二页,包含两个平面的平衡系数。
更改校正平面
这 "F5 - 更改修正平面"当需要更改校正平面的位置,需要重新计算质量和安装角度校正重量时,可以使用“按钮”。.
该模式主要用于平衡形状复杂的转子(例如曲轴)。
按下此按钮时,工作窗口"重新计算校正砝码质量和与其他校正平面的角度"显示在电脑屏幕上。.
在该工作窗口中,您应点击相应的图片,从 4 个可能的选项中选择一个。
原始校正平面(Н1 和 Н2)标记为绿色,其重新计算的新校正平面(K1 和 K2)标记为红色。
然后,在"计算数据"在本部分,输入所需数据,包括:
- 相应校正平面(a、b、c)之间的距离;
- 转子上校正配重安装半径的新值(R1',R2')。.
输入数据后,您必须按下按钮"F9-计算"
计算结果(质量M1、M2和修正重量的安装角度f1、f2)显示在该工作窗口的相应部分。
图 7.43 更改校正平面。重新计算与其他校正平面的校正质量和角度。
节省了两个平面的平衡系数
保存的系数平衡 可以在平衡系数已经确定并保存在计算机内存中的机器上进行。
⚠️ 注意! 重新平衡时,振动传感器和相位角传感器的安装方式必须与初始平衡时相同。
重新平衡的初始数据输入从"双平面平衡。平衡设置".
在这种情况下,"影响系数"部分,选择"保存系数"物品。在这种情况下,指的是窗口。"影响系数档案(2 个平面)"将出现”,其中存储着先前确定的平衡系数的档案。.
使用"►"或"◄"控制按钮浏览此存档表格,您可以选择包含我们感兴趣的机器平衡系数的所需记录。然后,要将此数据用于当前测量,请按"F2 - 确定"按下“返回”按钮,返回到之前的工作窗口。.
图 7.44.工作窗口的第二页,包含两个平面的平衡系数。
之后,所有其他窗口的内容都"2 pl 平衡源数据"会自动填写。.
保存的系数平衡
"保存系数"平衡只需要一次调校启动和至少一次平衡机的测试启动。”.
调谐开始时的振动测量 (运行 # 0机器的)操作是在"双平面平衡"工作窗口,其中包含平衡结果表 运行 # 0 节。
⚠️ 注意! 在开始测量之前,必须打开平衡机转子的旋转,并确保其已进入转速稳定的运行模式。
测量 运行 # 0 在该部分,点击"F7 - 运行 #0"按下“按钮”(或按电脑键盘上的 F7 键)。.
转子转速(RPM)的测量结果,以及 1x 振动的有效值(VО1、VО2)和相位(F1、F2)的分量值,都会显示在测量系统的相应字段中。 运行 # 0 节。
与此同时,"结果"选项卡”打开,显示计算结果,确定必须安装在转子上以补偿其不平衡的校正配重的参数。.
此外,在使用极坐标系的情况下,显示屏会显示校正重量的质量值和安装角度。
在叶片上分解校正砝码时,会显示平衡转子的叶片编号和需要安装在叶片上的砝码质量。
此外,平衡过程是根据第 7.6.1.2 节中关于一次平衡的建议进行的。
⚠️ 注意!
- 测量过程结束后,在第二次启动平衡机后,停止其转子的旋转并取下之前设置的试重。然后才能开始在转子上安装(或移除)校正砝码。
- 在极坐标系中,对转子上添加(或移除)校正砝码的位置的角度位置进行计数。计数方向与转子旋转角度的方向一致。
- 在叶片平衡的情况下,平衡后的转子叶片(指定为位置1)与试重安装的位置重合。计算机显示屏上显示的叶片参考编号方向与转子旋转方向一致。
- 在此程序版本中,默认情况下会在转子上添加校正配重。"添加"字段中的标记证实了这一点。如果需要通过移除配重(例如通过钻孔)来校正不平衡,则需要在"移除"字段中设置标记,此时校正配重的角度位置将自动旋转 180°。.
芯轴偏心消除(指标平衡)——两个平面
如果在平衡过程中将转子安装在圆柱形心轴上,那么心轴的偏心可能会带来额外的误差。为了消除这一误差,应将转子在心轴上旋转 180 度,然后再进行一次起动。这就是所谓的分度平衡。
为了进行分度平衡,Balanset-1A 程序中提供了一个特殊选项。当选中心轴偏心消除时,平衡窗口中会出现一个额外的 RunEcc 部分。
图 7.45.索引平衡工作窗口
运行运行 # 2(质量平面 2 试验)后,会出现一个窗口
图 7.46.注意窗口
安装转子并旋转180°后,必须完成Run Ecc。程序将自动计算真实的转子不平衡量,而不会影响心轴偏心率。
7.6 图表模式
在"图表"模式下工作,首先从初始窗口(参见图 7.1)按下"F8 – 图表"。然后打开一个窗口"双通道振动测量。图表"(见图 7.19)。.
图 7.47. 操作窗口"双通道振动测量。图表"。.
在这种模式下,可以绘制四种版本的振动图。
第一个版本可以获得第一和第二测量通道上整体振动(振动速度)的时间轴函数。
第二个版本允许您获得振动(振动速度)图,它发生在旋转频率及其高次谐波分量上。
这些图形是整体振动时间函数同步滤波的结果。
第三个版本提供了谐波分析结果的振动图表。
第四个版本可以获得包含频谱分析结果的振动图。
整体振动图表
绘制工作窗口内的整体振动图"双通道振动测量。图表"需要选择操作模式。"整体振动"点击相应的按钮。然后在"持续时间(秒)"框中设置振动测量值,点击«▼»按钮,从下拉列表中选择所需的测量过程持续时间,该持续时间可以是 1、5、10、15 或 20 秒;;
准备就绪后,按下(点击)"F9按下"测量”按钮,振动测量过程将同时在两个通道上开始。.
测量过程结束后,操作窗口中将显示第一通道(红色)和第二通道(绿色)整体振动的时间函数图(见图 7.47)。
在这些图表中,时间绘制在 X 轴上,振动速度的振幅(毫米/秒)绘制在 Y 轴上。
图 7.48. 整体振动图时间函数输出操作窗口
在这些图表中,还有一些标记(蓝色)将整体振动图表与转子的旋转频率连接起来。此外,每个标记都表示转子下一圈的开始(结束)。
如果需要改变图表 X 轴的比例,可以使用图 7.20 中箭头所指的滑块。
1x 振动图表
在操作窗口中绘制 1 倍振动图"双通道振动测量。图表"需要选择操作模式。"1x 振动"点击相应的按钮。.
然后出现操作窗口"1倍振动"。.
按下(点击)"F9按下"测量”按钮,振动测量过程将同时在两个通道上开始。.
图 7.49. 1x 振动图表输出的操作窗口。
测量过程和结果数学计算(整体振动时间函数的同步滤波)完成后,在主窗口中显示的周期等于 转子转一圈 图表 1x 振动 在两个通道上。
在这种情况下,第一通道的图表用红色表示,第二通道的图表用绿色表示。在这些图表中,转子旋转角度(从标记到标记)绘制在 X 轴上,振动速度振幅(毫米/秒)绘制在 Y 轴上。
此外,在工作窗口的上半部分(按钮"右侧”)"F9 – 测量"")两个通道振动测量值的数值,类似于我们在"振动计"模式”会显示出来。.
特别是整体振动的均方根值 (V1s, V2s)、有效值的大小 (V1o, V2o)和相位(Fi, Fj)的 1x 振动和转子速度 (Nrev)。
带有谐波分析结果的振动图表
绘制工作窗口内谐波分析结果的图表"双通道振动测量。图表"需要选择操作模式。"和声分析"点击相应的按钮。.
然后出现一个操作窗口,用于同时输出临时函数图表和周期等于或倍于转子旋转频率的振动谐波频谱。
请注意!
在这种模式下运行时,必须使用相位角传感器,该传感器可使测量过程与所设置传感器的机器转子频率同步。
图 7.50. 1x 振动的操作窗口谐波。
准备就绪后,按下(点击)"F9按下"测量”按钮,振动测量过程将同时在两个通道上开始。.
测量过程完成后,操作窗口中会出现时间函数图表(上图)和 1x 振动谐波图表(下图)。
谐波分量的数量绘制在 X 轴上,振动速度的有效值(毫米/秒)绘制在 Y 轴上。
振动时域图和频谱图
要绘制频谱图,请使用"F5-光谱"制表符:
然后出现一个操作窗口,用于同时输出波形图和振动频谱。
图 7.51. 振动频谱输出的操作窗口。
准备就绪后,按下(点击)"F9按下"测量”按钮,振动测量过程将同时在两个通道上开始。.
测量过程完成后,操作窗口中出现时间函数图表(上图)和振动频谱(下图)。
振动频率绘制在 X 轴上,振动速度有效值(毫米/秒)绘制在 Y 轴上。
在这种情况下,第一个通道的图表用红色表示,第二个通道的图表用绿色表示。
8. 设备操作和维护的一般说明
8.1 平衡质量标准(ISO 2372 标准)
平衡质量可以通过 ISO 2372 标准规定的振动水平来评估。下表列出了不同机器等级可接受的振动水平:
| 机器类别 | 良好 (毫米/秒均方根值) |
可接受 (毫米/秒均方根值) |
仍然可以接受 (毫米/秒均方根值) |
不可接受 (毫米/秒均方根值) |
|---|---|---|---|---|
| 1级 刚性基础上的小型机器 (电机功率高达 15 kW) |
< 0.7 | 0.7 - 1.8 | 1.8 - 4.5 | > 4.5 |
| 2级 无基础中型机器 (电机 15-75 kW),驱动机构高达 300 kW |
< 1.1 | 1.1 - 2.8 | 2.8 - 7.1 | > 7.1 |
| 第 3 类 刚性基础上的大型机器 (300kW以上的设备) |
< 1.8 | 1.8 - 4.5 | 4.5 - 11 | > 11 |
| 4级 轻型基础上的大型机器 (300kW以上的设备) |
< 2.8 | 2.8 - 7.1 | 7.1 - 18 | > 18 |
注意:这些值可为评估平衡质量提供指导。请务必参考特定设备制造商的规格以及适用于您应用的标准。
8.2 维护要求
🔧 定期维护
- ✓根据制造商的规格定期校准传感器
- ✓保持传感器清洁,无磁性碎屑
- ✓不使用时将设备存放在保护盒中
- ✓保护激光传感器免受灰尘和潮湿的影响
- ✓定期检查电缆连接是否磨损或损坏
- ✓按照制造商的建议更新软件
- ✓维护重要平衡数据的备份
📋 欧盟维护标准
设备维护必须遵守:
- EN ISO 9001: 质量管理体系要求
- EN 13306: 维护术语和定义
- EN 15341: 维护关键绩效指标
- 根据欧盟机械指令定期进行安全检查
附件 1. 转子平衡
转子是绕特定轴线旋转并由其轴承面固定在支架上的物体。转子的轴承面通过滚动轴承或滑动轴承将重量传递到支架。这里所说的"轴承面"通常指的是轴颈*或替代轴颈的表面。.
*轴颈(德语 Zapfen,意为"轴颈"、"销") - 是轴或轴的一部分,由支架(轴承箱)承载。.
图 1 转子和离心力
在一个完全平衡的转子中,其质量以旋转轴为轴对称分布。这意味着转子的任何元件都可以对应于与旋转轴对称的另一个元件。在旋转过程中,每个转子元件都受到沿径向(垂直于转子旋转轴线)的离心力作用。在平衡转子中,影响转子任何元件的离心力都会被影响对称元件的离心力所平衡。例如,元件 1 和元件 2(如图 1 所示,绿色)分别受到离心力 F1 和 F2 的影响:这两个力的数值相等,但方向绝对相反。转子的所有对称元件都是如此,因此影响转子的总离心力等于 0,转子是平衡的。但是,如果转子的对称性被破坏(在图 1 中,不对称元件用红色标出),那么不平衡的离心力 F3 就会开始作用在转子上。
旋转时,该力会随着转子的旋转而改变方向。由该力产生的动载荷会传递到轴承上,从而加速轴承的磨损。此外,在这种可变力的影响下,转子所固定的支架和基础会发生周期性变形,从而产生振动。为了消除转子的不平衡及其伴随的振动,需要设置平衡质量,以恢复转子的对称性。
转子平衡是通过增加平衡质量来消除不平衡的操作。
平衡的任务是找出一个或多个平衡质量的安装值和位置(角度)。
转子类型和不平衡
考虑到转子材料的强度和影响转子的离心力大小,转子可分为两种类型:刚性和柔性。
刚性转子在离心力作用下的运行条件下可能会发生轻微变形,但因此在计算中可以忽略这种变形的影响。
另一方面,挠性转子的变形也不容忽视。与刚性转子的平衡任务相比,挠性转子的变形使平衡问题的解决变得更加复杂,需要使用一些其他数学模型。值得一提的是,同一转子在低速旋转时可能表现得像刚性转子,而在高速旋转时则表现得像柔性转子。接下来,我们将只考虑刚性转子的平衡问题。
根据不平衡质量沿转子长度方向的分布,不平衡可分为两种类型:静态不平衡和动态不平衡。静态和动态转子平衡也同样如此。
转子的静不平衡发生在转子不旋转的情况下。换句话说,当转子处于静止状态,仅受重力作用时,静不平衡会使转子的"重心"向下偏转。图2展示了一个存在静不平衡的转子示例。
图 2
动态不平衡仅在转子旋转时发生。
图 3 举例说明了动态不平衡转子的情况。
图 3.转子的动态不平衡--离心力耦合
在这种情况下,不平衡的等质量块 M1 和 M2 位于不同的表面上——即沿转子长度方向的不同位置。在静止状态下,即转子不旋转时,转子仅受重力影响,因此两个质量块相互平衡。在动态状态下,当转子旋转时,质量块 M1 和 M2 开始受到离心力 FЎ1 和 FЎ2 的影响。这两个力大小相等,方向相反。然而,由于它们位于沿轴长度方向的不同位置且不在同一条直线上,因此这两个力无法相互抵消。力 FЎ1 和 FЎ2 会在转子上产生一个力矩。这就是为什么这种不平衡也被称为"瞬时不平衡"。相应地,未抵消的离心力会作用于轴承支座,其作用力可能显著超过我们之前考虑的力,并缩短轴承的使用寿命。.
由于这种类型的不平衡仅在转子旋转过程中动态发生,因此被称为动态不平衡。它无法通过静态平衡(或所谓的"刀上平衡")或任何其他类似方法消除。为了消除动态不平衡,需要设置两个补偿配重,以产生一个大小相等、方向相反的力矩,该力矩与质量块 M1 和 M2 产生的力矩方向相反。补偿配重不必安装在与质量块 M1 和 M2 相对的位置,也不必与它们的大小相等。最重要的是,它们产生的力矩能够在不平衡发生的瞬间完全补偿不平衡。.
通常情况下,质量 M1 和 M2 可能并不相等,因此会存在静不平衡和动不平衡的组合。理论证明,对于刚性转子而言,要消除其不平衡,只需沿转子长度方向安装两个配重即可。这些配重将补偿由动不平衡产生的力矩以及由质量相对于转子轴线的不对称性(静不平衡)产生的离心力。通常,动不平衡常见于长转子(例如轴),而静不平衡常见于窄转子。然而,如果窄转子相对于轴线倾斜安装,或者更糟糕的是发生变形(即所谓的"车轮摆动"),则很难消除动不平衡(参见图 4),因为难以设置能够产生正确补偿力矩的校正配重。.
图 4 摇摆轮的动态平衡
由于狭窄的转子肩部产生的力矩很小,可能需要使用大质量的校正配重。但与此同时,由于校正配重产生的离心力作用,狭窄的转子发生变形,从而产生额外的所谓"诱导不平衡"。.
请参见示例:
"刚性转子平衡的系统性指导" ISO 1940-1:2003 机械振动--恒定(刚性)状态转子的平衡质量要求--第 1 部分:平衡公差的规范和验证
这在窄风扇轮上很明显,除了动力不平衡外,还影响空气动力不平衡。必须牢记的是,空气动力不平衡,实际上是空气动力,与转子的角速度成正比,而为了补偿空气动力不平衡,需要使用校正质量的离心力,它与角速度的平方成正比。因此,平衡效果只能在特定的平衡频率下产生。在其他速度下,会出现额外的间隙。电磁电机中的电磁力也是如此,也与角速度成正比。换句话说,任何平衡手段都不可能消除造成机械振动的所有原因。
振动基本原理
振动是机构设计对周期性激励力作用的反应。这种力可以具有不同的性质。
- 转子不平衡产生的离心力是作用于"重心"的未补偿力。转子平衡可以消除这种力及其引起的振动。.
- 相互作用力具有"几何"特性,源于配合部件制造和安装过程中的误差。例如,轴颈不圆、齿轮齿廓误差、轴承滚道波纹、配合轴不对中等都可能导致此类力的产生。如果轴颈不圆,轴线会根据轴的旋转角度发生偏移。虽然这种振动在转子转速下表现出来,但几乎无法通过动平衡消除。.
- 叶轮风扇和其他叶片机构旋转产生的空气动力。液压泵叶轮、涡轮机等旋转产生的水动力。
- 电机运行过程中产生的电磁力,例如由于转子绕组的不对称、存在短路匝等。
振动的幅度(例如振幅 AB)不仅取决于以圆周频率 ω 作用在机构上的激振力 FFT 的大小,还取决于机构结构的刚度 k、质量 m 和阻尼系数 C。
各种类型的传感器可用于测量振动和平衡机制,包括
- 绝对振动传感器,用于测量振动加速度(加速度计)和振动速度传感器;
- 相对振动传感器涡流或电容式,用于测量振动。
在某些情况下(当机械结构允许时),还可以使用力传感器来检测其振动重量。
特别是,它们被广泛用于测量硬轴承平衡机支架的振动重量。
因此,振动是机构对外力作用的反应。振动的大小不仅取决于作用在机构上的力的大小,还取决于机构的刚性。两个大小相同的力会导致不同的振动。在具有刚性支撑结构的机构中,即使振动很小,轴承单元也会受到动态重量的很大影响。因此,在平衡具有刚性支腿的机构时,应使用力传感器和振动传感器(振动加速度计)。振动传感器仅用于具有相对柔性支撑的机构,当不平衡离心力的作用导致支撑发生明显变形和振动时使用。力传感器用于刚性支架,即使不平衡产生的巨大力不会导致明显的振动。
结构的共振
前面我们提到,转子分为刚性和柔性两种。转子的刚性或柔性不应与转子所在支撑物(地基)的刚性或移动性相混淆。当转子在离心力作用下的变形(弯曲)可以忽略时,转子被认为是刚性的。柔性转子的变形相对较大:不能忽略。
在本文中,我们仅研究刚性转子的平衡。刚性(不可变形)转子本身可以安装在刚性或可移动(可延展)的支架上。显然,支架的刚度/移动性是相对的,取决于转子的转速和由此产生的离心力的大小。传统的边界是转子支架/基座的自由振动频率。对于机械系统,自由振动的形状和频率由机械系统元件的质量和弹性决定。也就是说,固有振动的频率是机械系统的内部特性,与外力无关。支架偏离平衡状态后,由于弹性作用,往往会回到平衡位置。但由于巨大转子的惯性,该过程本质上属于阻尼振动。这些振动是转子-支架系统自身的振动。它们的频率取决于转子质量与支架弹性的比率。
当转子开始旋转,其旋转频率接近自身振荡频率时,振幅会急剧增大,甚至会导致结构破坏。
有一种机械共振现象。在共振区,转速每分钟改变 100 转,振动就会增加十倍。在这种情况下(共振区),振动相位变化 180°。
如果机构设计不佳,且转子的运行速度接近其固有振动频率,则由于振动过大,机构将无法运行。即使转速发生微小变化,参数也会出现剧烈变化,因此标准的平衡方法也无法适用。共振平衡领域有一些特殊方法,但本文并未对其进行详细描述。可以通过转子停止运转时的跳动测试或冲击测试来确定机构的固有振动频率,冲击测试后对系统响应进行频谱分析。"Balanset-1"软件能够通过这些方法确定机械结构的固有频率。.
对于运行速度高于共振频率的机构,即在共振模式下运行的机构,支架被视为移动支架,并使用振动传感器进行测量,主要是测量结构元件加速度的振动加速度计。对于在硬支承模式下运行的机构,支承被视为刚性的。在这种情况下,使用力传感器。
机械系统的线性和非线性模型
数学模型(线性)用于平衡刚性转子时的计算。模型的线性意味着一个模型直接成比例(线性)依赖于另一个模型。例如,如果转子上未补偿的质量增加一倍,那么振动值也会相应增加一倍。对于刚性转子,可以使用线性模型,因为此类转子不会变形。对于挠性转子,则无法使用线性模型。对于挠性转子,随着旋转过程中重点质量的增加,会产生额外的变形,除了质量之外,重点的半径也会增加。因此,对于挠性转子来说,振动将增加一倍以上,通常的计算方法将不起作用。此外,违反模型的线性会导致支撑物在大变形时的弹性发生变化,例如,当支撑物的小变形对某些结构元素起作用时,而当大变形对其他结构元素起作用时。因此,不可能对底座不固定的机构进行平衡,例如,不可能对简单地安装在地板上的机构进行平衡。当振动较大时,不平衡力会使机械装置脱离地板,从而显著改变系统的刚度特性。发动机支腿必须牢牢固定,螺栓紧固件必须拧紧,垫圈的厚度必须提供足够的刚度等。轴承破损时,轴可能会发生明显的位移和撞击,这也会导致线性度下降,无法进行高质量的平衡。
平衡方法和装置
如上所述,平衡是将主中心惯性轴与转子旋转轴相结合的过程。
指定流程可以通过两种方式执行。
第一种方法涉及转子轴的加工,其加工方式是使通过轴截面中心的轴线与转子的主惯性中心轴线一致。这种技术在实践中很少使用,本文将不再详细讨论。
第二种(最常见的)方法是移动、安装或拆除转子上的校正块,其放置方式应使转子的惯性轴尽可能靠近其旋转轴。
在平衡过程中移动、添加或移除校正块可采用多种技术操作,包括:钻孔、铣削、堆焊、焊接、拧紧或拧松螺钉、激光束或电子束灼烧、电解、电磁焊接等。
平衡过程可以通过两种方式进行:
- 平衡转子组件(在其自己的轴承中);
- 在平衡机上平衡转子。
为了平衡转子自身轴承的振动,我们通常使用专门的平衡装置(套件),这样就能以矢量形式测量平衡转子在旋转速度下的振动,即测量振动的振幅和相位。
目前,这些设备都是在微处理器技术的基础上制造的,(除了测量和分析振动外)还能自动计算必须安装在转子上的校正砝码的参数,以补偿转子的不平衡。
这些设备包括
- 测量和计算单元,基于计算机或工业控制器制成;
- 两个(或更多)振动传感器;
- 相角传感器;
- 用于在设施安装传感器的设备;
- 专门设计用于在一个、两个或多个校正平面上执行转子不平衡参数的完整测量周期的软件。
对于平衡机上的平衡转子,除了专用的平衡装置(机器的测量系统)外,还需要一个"放卷机构",该机构用于将转子安装到支架上,并确保其以固定的速度旋转。.
目前,最常见的平衡机有两种类型:
- 过度共振(具有柔软支撑);
- 硬轴承(具有刚性支撑)。
过共振机器有一个相对柔韧的支架,例如在扁平弹簧的基础上制成。
这些支架的自然振荡频率通常比安装在其上的平衡转子的转速低 2-3 倍。
振动传感器(加速度传感器、振动速度传感器等)通常用于测量共振机器支架的振动。
硬轴承平衡机使用的是相对较硬的支架,其自然振荡频率应比平衡转子的转速高 2-3 倍。
力传感器通常用于测量机器支架上的振动重量。
硬轴承平衡机的优势在于可以在相对较低的转子转速(最高 400-500 转/分钟)下进行平衡,从而大大简化了机器及其基础的设计,并提高了平衡的生产率和安全性。
平衡技术
⚠️ 动平衡只能消除由转子质量分布相对于其旋转轴线的不对称性引起的振动。其他类型的振动无法通过动平衡消除!
平衡是技术上可维修的机构的主题,其设计确保在运行速度下没有共振,牢固地固定在地基上,安装在可维修的轴承上。
🚫 故障机制必须先进行维修,维修完成后才能进行平衡。否则,无法进行高质量的平衡。.
平衡不能代替维修!
平衡的主要任务是找到补偿砝码的质量和安装位置(角度),这些砝码在离心力的作用下达到平衡。
如上所述,对于刚性转子而言,安装两个补偿砝码通常是必要且足够的。这将消除转子的静态和动态不平衡。平衡过程中振动测量的一般方案如下:
图 5 动平衡--校正平面和测量点
振动传感器安装在 1 号和 2 号轴承支架上。速度标记固定在转子上,通常粘有反射胶带。激光转速计利用速度标记来确定转子的速度和振动信号的相位。
图 6. 使用 Balanset-1 在两个平面上进行平衡时安装传感器
1,2-振动传感器,3-相位,4-USB 测量单元,5-笔记本电脑
在大多数情况下,动平衡采用三次启动法。这种方法的基础是在转子的 1 平面和 2 平面上串联安装已知质量的测试砝码;因此,质量和平衡砝码的安装位置是根据振动参数变化的结果计算出来的。
配重块的安装位置称为校正平面。通常,校正平面选在转子安装的轴承支架区域内。
首次启动时测量初始振动。然后,在靠近其中一个支架的转子上安装一个已知质量的试重。之后进行第二次启动,测量由于安装试重而可能发生变化的振动参数。之后,移除第一个平面上的试重,并将其安装到第二个平面上。进行第三次启动,并测量振动参数。移除试重后,程序会自动计算平衡重的质量和安装位置(角度)。
设置测试砝码的目的是确定系统对不平衡变化的反应。当我们知道样本砝码的质量和位置后,程序就可以计算出所谓的影响系数,显示引入已知不平衡如何影响振动参数。影响系数是机械系统本身的特性,取决于支撑的刚度和转子-支撑系统的质量(惯性)。
对于相同设计的同类型机构,影响系数将是相似的。您可以将其保存在计算机内存中,之后在不进行试运行的情况下使用它们来平衡相同类型的机构,这样可以大大提高平衡的性能。我们还应该注意的是,在安装测试砝码时,应选择测试砝码的质量,使振动参数有明显的变化。否则,影响系数的计算误差会增大,平衡质量也会下降。
Balanset-1 设备指南提供了一个公式,您可以根据平衡转子的质量和转速,大致确定试砝码的质量。如图 1 所示,离心力沿径向作用,即垂直于转子轴线。因此,振动传感器的安装位置应使其灵敏度轴也指向径向。通常,基础在水平方向上的刚度较低,因此水平方向的振动较大。为了提高传感器的灵敏度,应使其灵敏度轴也指向水平方向。尽管两者之间并无本质区别。除了径向振动外,还需要控制沿转子旋转轴线的轴向振动。这种振动通常并非由不平衡引起,而是由其他原因造成,主要是由于未对准以及通过联轴器连接的轴的未对准。这种振动无法通过平衡消除,此时需要进行对准。实际上,这类机构通常存在转子不平衡和轴不对中的问题,这大大增加了消除振动的难度。在这种情况下,必须先对机构进行对准,然后再进行平衡。(尽管扭矩不平衡严重时,由于基础结构的"扭转",也会出现轴向振动。).
测量精度与误差分析
了解测量精度对于专业的平衡操作至关重要。Balanset-1A 提供以下测量精度:
| 范围 | 准确度公式 | 示例(典型值) |
|---|---|---|
| 均方根振动速度 | ±(0.1 + 0.1×V测量)毫米/秒 | 对于 5 毫米/秒:±0.6 毫米/秒 对于 10 毫米/秒:±1.1 毫米/秒 |
| 旋转频率 | ±(1 + 0.005×N测量) 转/分 | 对于 1000 rpm:±6 rpm 对于 3000 rpm:±16 rpm |
| 相位测量 | ±1° | 所有速度下均保持恒定的精度 |
⚠️ 精确平衡的关键
- !试验重量必须引起>20-30%振幅变化 和/或 >20-30°相变
- !如果变化较小,测量误差会显著增加
- !振动幅度和相位稳定性在测量之间变化不应超过 10-15%
- !如果变化超过 15%,请检查共振条件或机械问题
评估平衡机制质量的标准
转子(机构)平衡的质量可以通过两种方法进行估算。第一种方法是将平衡过程中确定的残余不平衡值与残余不平衡公差进行比较。标准中安装的各类转子的规定公差为 ISO 1940-1-2007。«振动。刚性转子平衡质量要求。第1部分:允许不平衡量的确定"。.
然而,实施这些公差并不能完全保证机构的运行可靠性,也无法将振动降至最低。这是因为机构的振动不仅取决于转子残余不平衡产生的力,还取决于许多其他参数,包括:机构结构元件的刚度K、质量M、阻尼系数和转速。因此,在某些情况下,为了评估机构的动态品质(包括平衡品质),建议评估机构的残余振动水平,这受多项标准的规范。
规定机械装置允许振动级别的最常见标准是 ISO 10816-3:2009 预览 机械振动——通过对非旋转部件进行测量来评估机器振动——第3部分:额定功率大于15 kW且额定转速在120 r/min至15000 r/min之间的工业机械(现场测量)。»
在它的帮助下,您可以对所有类型的机器设置公差,同时考虑到其电力驱动的功率。
除这一通用标准外,还为特定类型的机制制定了一些专门标准。例如
- ISO 14694:2003《工业风机——平衡质量和振动水平规范》"
- ISO 7919-1-2002《非往复运动机器的振动。旋转轴的测量和评价标准。通用指南》。"
🛡️ 欧盟合规性的重要安全注意事项
- !所需风险评估: 在平衡操作之前执行 EN ISO 12100 风险评估
- !合格人员: 只有经过培训和认证的人员才能执行平衡操作
- !个人防护设备: 始终按照 EN 166(眼睛保护)和 EN 352(听力保护)使用适当的 PPE
- !紧急程序: 建立明确的紧急关闭程序并确保所有操作员都熟悉这些程序
- !文档: 保留所有平衡操作的详细记录,以确保可追溯性和合规性
欧盟合规与安全信息
符合性声明
Balanset-1A 便携式平衡器符合以下欧盟指令和标准:
| 欧盟指令/标准 | 合规性详细信息 | 安全要求 |
|---|---|---|
| 机械指令 2006/42/EC | 机械和安全部件的安全要求 | 风险评估、安全说明、CE标志 |
| EMC指令2014/30/EU | 电磁兼容性要求 | 抗电磁干扰 |
| RoHS指令2011/65/EU | 危险物质限制 | 无铅、无汞、无镉组件 |
| WEEE指令2012/19/EU | 废弃电子电气设备 | 正确的处置和回收程序 |
| EN ISO 12100:2010 | 机械安全——设计通用原则 | 风险评估和风险降低 |
| EN 60825-1:2014 | 激光产品安全——第一部分 | 2类激光安全要求 |
| EN ISO 14120:2015 | 警卫 - 一般要求 | 防止旋转机械危险 |
电气安全标准
- ✓EN 61010-1: 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求
- ✓EN 60950-1: 信息技术设备安全(USB供电设备)
- ✓IEC 61000系列: 电磁兼容标准
- ✓工作电压: 通过 USB 提供 5V DC(超低电压)
- ✓功耗: < 2.5瓦
- ✓防护等级: IP20(室内使用)
旋转设备安全
⚠️ 强制性安全规程 (EN ISO 12100)
警告: 操作旋转机械时,请遵守以下安全要求:
- !EN ISO 14118: 防止意外启动 - 安装传感器前请使用锁定/挂牌程序
- !EN ISO 14120: 确保所有旋转设备均配备适当防护装置
- !EN ISO 13857: 与旋转部件保持最小安全距离(身体 500 毫米,手指 120 毫米)
- !个人防护设备: 佩戴符合EN 166标准的安全眼镜,佩戴符合EN 352标准的听力保护装置,并避免穿着宽松衣物。
- !切勿在运转的旋转机械上安装传感器或试重物
- !安装传感器前,确保机器完全停止并固定
- !紧急停止: 必须在距离操作员位置 3 米的范围内
- !只有合格且经过认证的人员才可以执行平衡操作
激光安全分类
🔴 2 类激光设备 (EN 60825-1:2014)
- 波长: 650 nm(红色可见光)
- 最大输出功率: < 1 毫瓦
- 光束直径: 距离 100 毫米处为 3-5 毫米
- 分歧: < 1.5 毫弧度
- 安全分类: 短暂曝光对眼睛无害(< 0.25 秒)
- 所需标签: "激光辐射 - 请勿直视光束 - 2 类激光产品"
- 访问类别: 不受限制(允许一般访问)
激光安全程序:
- 切勿故意盯着激光束
- 请勿将激光瞄准人、车辆或飞机
- 避免使用光学仪器(望远镜、双筒望远镜)观察激光束
- 注意光滑表面的镜面反射
- 不使用时关闭激光器
- 立即报告任何眼睛接触事件
- 长时间曝光时,请使用激光安全眼镜(650nm 时 OD 2+)
测量精度和校准
| 范围 | 准确性 | 校准频率 |
|---|---|---|
| 振幅 | 读数的±5% | 每年或 1000 小时后 |
| 相位测量 | ±1° | 每年 |
| 转速 | 读数的±0.1% | 每年 |
| 传感器灵敏度 | 13毫伏/(毫米/秒)±10% | 更换传感器时 |
环境合规性
- ✓操作环境: 5°C至50°C, < 85% RH 无冷凝
- ✓储存环境: -20°C至70°C, < 95% RH 无冷凝
- ✓高度: 海拔最高可达2000米
- ✓抗震性: IEC 60068-2-6(10-500 Hz,2g加速度)
- ✓抗冲击性: IEC 60068-2-27(15g,持续时间11ms)
- ✓IP等级: IP20(防护直径>12mm的固体物体)
操作要求
- ✓操作员必须按照欧盟标准接受机械安全培训
- ✓使用前需按照 EN ISO 12100 进行风险评估
- ✓按照制造商的规格维护设备
- ✓立即报告任何安全事故或设备故障
- ✓保留所有平衡操作的详细记录,以便追溯
文件要求
为了符合欧盟规定,请保留以下文件:
- ✓符合 EN ISO 12100 的风险评估文件
- ✓操作员培训记录和认证
- ✓设备校准和维护日志
- ✓平衡操作记录与日期、操作员和结果
- ✓安全事故报告及整改措施
- ✓设备改造或维修文件
技术支持和服务
如需技术支持、校准服务和备件:
- ✓制造商: Vibromera
- ✓地点: Rua Alcaide de Faria 193, 波尔图, 葡萄牙
- ✓网站: https://vibromera.eu
- ✓支持语言: 所有主要语言。提供基于文本的沟通方式。.
- ✓服务范围: 提供全球送货服务
- ✓保修单: 自购买之日起 24 个月
- ✓校准服务: 可通过授权服务中心获得