什么是转子平衡？

快速回答

转子平衡 是改善旋转体的质量分布，使其质心与几何旋转轴重合的过程。这可以最大限度地减少离心力，从而降低振动， 轴承 负载、噪声和能耗。校正方法是在特定位置和角度增加或移除重量，并根据振动测量和相位分析进行指导。验收标准由以下因素定义： ISO 1940-1 (ISO 21940-11) G级. 这两种类型是： 静态（单平面） 对于盘状转子和 动态（双平面） 适用于细长转子。

不平衡 是旋转机械中最常见的振动来源。当质量分布不均匀时——例如由于制造公差、材料不均匀、腐蚀、沉积物堆积或损坏——就会产生离心力，且离心力与转速的平方成正比。低速时的微小不平衡在高速时也可能造成破坏性后果。.

平衡法通过迭代测量振动响应并调整质量分布来解决这个问题，直到残余振动得到抑制。 不平衡 在公差范围内。它既是一个制造过程（在车间平衡机上进行），也是一个维护过程（在已安装设备上进行现场平衡）。.

影响系数法

现代平衡技术——无论是在专用机器上还是在现场——都采用 影响系数（试验重量）法. 物理原理：如果我们知道已知质量在已知位置如何改变振动，我们就可以计算出抵消原始不平衡所需的质量和位置。.

影响系数
α = (V试重 − V最初的)/ T
α = 影响系数（单位不平衡振动）| V = 振动矢量（振幅∠相位）| T = 试重矢量（质量∠角度）
校正计算
C = -V最初的 / α
C = 修正权重矢量（质量∠角度）——产生与 V 大小相等、方向相反的振动的权重最初的

对于双平面平衡，系统变为一个2×2矩阵（四个影响系数用于描述平面间的交叉耦合），但原理相同。 Balanset-1A 它会自动解决这个问题——操作员只需运行机器并安装试重即可。

试验重量选择

试重应能引起明显的振动变化（理想情况下为初始水平的 10–30%），但不得产生危险载荷。一个有用的初始估算值：

试重估算
m试重 ≈ (10 × M) / (R × (n/1000)²)
m 单位为克 | M = 转子质量 (千克) | R = 试重半径 (毫米) | n = 转速 — 经验法则：约 10% 的 G 6.3 不平衡量

何时进行平衡——振动特征

你怎么知道振动是由不平衡引起的，而不是由其他原因引起的？ 错位, 松散，或 轴承缺陷?

不平衡振动特征

频率： 在转速（运行速度）1倍处出现主峰值 快速傅里叶变换 光谱

方向： 主要为径向（水平和垂直方向）。轴向分量很小。

相位： 1倍放大倍率下相位角稳定且可重复，相位不会随时间漂移。.

速度依赖性： 振幅随速度的平方增大（与 ω² 成正比）。

与错位形成对比： 不对中会产生显著的2倍频分量和/或1倍频轴向分量。轴承缺陷会产生非同步频率。

在进行平衡之前，务必先核实诊断结果。 Balanset-1A 频谱分析仪（F1 模式）显示完整 快速傅里叶变换 频谱，以便在进行平衡之前确认 1× 占主导地位。

校正方法

增加质量

  • 夹式配重： 弹簧夹式锌或钢配重。常用于风扇、轮子。安装快捷，但并非永久性的。
  • 外挂式配重： 精密配重块通过螺栓固定在螺纹孔或T型槽内。大型转子和涡轮机的标准配置。
  • 焊接式配重： 钢板或钢棒点焊在转子上，永久性连接。常用于重型工业风机和破碎机转子。
  • 环氧树脂/腻子： 双组分金属填料粘合剂。适用于不规则表面。仅限中等温度使用。
  • 固定螺钉： 螺纹连接至径向孔中。常用于联轴器轮毂和主轴。可调节。

去除配重

  • 钻孔： 从重点区域移除物质。精确控制移除的质量（质量=密度×体积）。不可逆。
  • 研磨/碾磨： 从轮辋或轮面上去除材料。常见于涡轮轮毂、刹车盘。

重量分割

当精确计算出的角度落在两个可访问位置之间（例如，联轴器上的螺栓孔之间）时，使用矢量分解法将修正值分配到两个相邻位置。 Balanset-1A 包含自动配重分配计算器。

现场平衡（原位）

磁场平衡是指平衡转子 无需将其从机器中取出. 这样就消除了拆卸停机时间，并且考虑到了车间平衡无法复制的实际运行条件（对准、轴承预紧力、基础效应）。

Balanset-1A 现场平衡套件

"(《世界人权宣言》) Balanset-1A 是一套完整的便携式现场平衡系统：2通道振动分析仪、激光转速计、内置式 ISO 1940 公差计算器、单平面 (F2) 和双平面 (F3) 平衡模式、自动称重分割以及正式平衡报告生成 (F6)。测量精度：速度 ±5%，相位 ±1°。适用于 G 16 至 G 2.5。.

"(《世界人权宣言》) Balanset-4 可扩展至 4 个通道，用于复杂的多轴承转子或同时监控多台机器。

现场平衡的优势

  • 无需拆卸： 可为大型机器节省数小时甚至数天的停机时间。
  • 实际运行条件： 包括对准、轴承预紧力、热状态、地基效应。
  • 微调平衡： 纠正装配过程中引入的、车间平衡无法解决的不平衡。
  • 维护后验证： 更换叶轮、更换联轴器或轴承大修后快速检查。

标准和公差

平衡并非"尽可能完美"，而是"在容差范围内"。容差范围由国际标准界定：

📏 关键平衡标准
标准主题主要内容
ISO 1940-1 / ISO 21940-11平衡质量等级（G级）G 0.4–G 4000 标度。公式：U每 = (9 549×G×M)/n。G 6.3 = 风扇、水泵、电机的标准。
ISO 1940-2 / ISO 21940-2词汇定义：不平衡类型、转子分类、机器类型、质量术语。
ISO 14694工业风扇适用于工业风机的 BV 风机应用类别、平衡等级和振动限值指南。
ISO 10816 / ISO 20816机器振动评估衡量运营情况 结果 平衡质量。A/B/C/D区分类。
ISO 21940-12柔性转子适用于转速高于第一弯曲临界转速的转子的多速、多平面平衡程序。
ISO 21940-14平衡程序多平面平衡的一般程序。
API 610 / API 617石油泵/压缩机转子平衡要求参考 ISO 1940 G 级。
ISO 1940-1 公差公式
U每 = (9 549 × G × M) / n
U每 = 允许的残余不平衡量 (g·mm) | G = 等级 (mm/s) | M = 质量 (kg) | n = 最大转速

工作实例

案例 1：离心风机——单平面场平衡

机器： 22 kW 离心式送风机，转速 1460 RPM，叶轮质量 38 kg。振动过大：驱动端轴承均方根振动速度为 8.2 mm/s。快速傅里叶变换（FFT）证实存在相位稳定的主导 1× 峰值。

设置： Balanset-1A DE轴承上的传感器，轴上的激光转速计。模式F2（单平面—L/D < 0.4）。

步骤1： 初始测量：8.2 毫米/秒，47°。

第 2 步： 试验重量：风扇轮毂上 0° 时为 15 克，R = 200 毫米。.

步骤3： 试验运行：112° 时速度为 5.9 毫米/秒。

步骤4： 软件计算：校正值 = 22克，温度198°, ，R = 200 毫米。.

第五步： 安装 22 克焊接配重，角度为 198°。移除试验配重。

步骤 6： 验证： 0.9 毫米/秒. ISO公差G 6.3 → U每 = 1570 克·毫米。实际值：~180 克·毫米。✅ 通过。

案例 2：电机-泵组件——双平面

机器： 45 kW 电机 + 离心泵，2950 RPM，转子质量 55 kg。振动：DE 轴承 6.1 mm/s，NDE 轴承 4.8 mm/s。相位差 ~140° → 动态不平衡。

设置： Balanset-1A 双传感器（DE + NDE），模式 F3。校正平面：联轴器轮毂（平面 1）和电机风扇端（平面 2）。

跑动次数： 初始 → 试验平面 1（10 g，0°）→ 试验平面 2（8 g，0°）。

结果： 软件求解 2×2 矩阵。更正：平面 1 = 18克，角度245°, ，平面 2 = 12克，角度68°.

验证： DE： 0.7 毫米/秒, 非驱动端： 0.5 毫米/秒. G 6.3 极限：1 122 g·mm。✅ 两个平面均在公差范围内。

案例 3：破碎机转子——粗粒 G 16

机器： 锤式破碎机，转速 980 转/分，转子质量 420 公斤。更换锤头后，振动增加至 14.5 毫米/秒。

规格： G 16（重型、严苛条件）。U每 = 9 549 × 16 × 420 / 980 = 65500克·毫米.

程序： 单平面（盘状转子）。试验重量 150 克，角度 0°。修正： 280克，角度315°. 焊接钢板。

结果： 2.8 毫米/秒. 残余量约为 5600 g·mm。✅ 完全符合 G 16 限值。

  • ISO 1940-1: G级公差体系——平衡结果的验收标准。
  • ISO 1940-2: 词汇表——所有平衡术语的定义。
  • 平衡质量等级: 交互式G级公差计算器。
  • 不平衡: 平衡所纠正的物理状态。
  • ISO 14694: 风机专用的 BV 类别和振动限值。
  • 谐波: 区分 1×（不平衡）与 2×（不对中）及其他阶次。
  • 固有频率: 刚性/柔性转子边界——对平衡方法至关重要。.

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