理解夫妻失衡
夫妇失衡 是一种特定形式的 动态不平衡 in which a 动盘 carries two equal 不平衡 质量块相隔180°分布在两个不同的 校正平面。转子旋转时,这两个相对的离心力形成一个转动力矩——即“力偶”——试图扭转转子,使其绕重心前后摇摆。纯力偶不平衡的显著特征是重心仍位于 在 旋转轴上,因此转子处于静平衡状态:将其放在刀刃上不会向重点滚动。该状态只有在转子旋转时才能被检测到,且只能通过在两个不同平面内加配重来校正。
1. 定义:什么是夫妻失衡?
“力偶”一词借用自力学,在力学中它指一对大小相等、方向相反、相互平行且间距一定的力——该系统产生纯旋转,无净平移。这正是此处所发生的情形。每个偏心质量都产生一个 离心力 当转子旋转时;由于两个力大小相等、方向相反,但轴向分离,它们作为合力相互抵消,却叠加为一个力矩。转子中心不受侧向推力,但始终承受一个每转两次反向的摇摆力矩。
2. 想象夫妻不平衡
设想一根细长转子。在左端顶部(0°)放置一个10 g配重,然后在右端底部(180°)放置第二个10 g配重:
- Check it for 静态平衡 看起来完全平衡——两个配重相互抵消,重心位于轴线上。
- 旋转时,左端配重将左端向上拉,右端配重将右端向下拉,结果产生强烈的摇摆(即摇摆力偶)运动。
这种情况会产生高 振动 at 1× the 运行速度,以及——对于诊断至关重要的是—— 阶段 两个轴承处的读数相位大约相差180°,因为两端在任意时刻的运动方向相反。
3. 耦合不平衡、静态不平衡和动态不平衡
理解三类不平衡之间的关系是选择正确校正方法的关键:
| 类型 | Mass description | Centre of gravity | Bearing phase relationship | 更正 |
|---|---|---|---|---|
| 静态不平衡 | Single heavy spot | Offset from the axis | In-phase | 单平面单配重 |
| 夫妇失衡 | 两平面等大反向重点 | On the axis | 相位差180° | Two weights, two planes |
| 动态不平衡 | 静不平衡与偶不平衡的组合 | Offset and tilted | Some intermediate angle | Two weights, two planes |
动不平衡是实际转子中最常见的状态,本质上是静不平衡与偶不平衡同时存在;因此,纠正动不平衡需要在至少两个独立平面内进行测量和加重。一个实用的现场判断依据是相位比较:两轴承相位接近同相,表明静不平衡分量占主导;相位差接近180°,则表明偶不平衡分量占主导。
4. 偶不平衡的校正
要消除偶不平衡, 平衡机 或分析仪计算两个校正配重的大小和角度位置:
- One 校正重量 第一个配重放置于第一平面,以抵消该处的力。
- 第二个配重放置于第二平面,以抵消另一端等大反向的力。
两个力均被抵消后,扭转力矩消失,转子平稳运转。需注意,两平面间距越大,产生相同校正力矩所需的配重越小——力臂越长,所需质量越小——这也是尽量增大平面间距的原因。对于已装配的机器,可使用便携式双通道仪器(如 Balanset-4)在不拆卸的情况下完成双平面校正, 平衡仪-1a,测量每个轴承处的1倍频振幅和相位,推导出转子的 影响系数 从 试重 运行数据,并同时求解两个配重。工作最后通过验证 残余不平衡量 反对 ISO 21940-11 平衡级。.
5. 偶不平衡为何容易被忽视
由于偶不平衡转子可通过静(单平面)检测,仅依赖静态测试可能导致破坏性缺陷无法被发现。只有同时读取两个轴承并比较相位的旋转测量,才能暴露摇摆性偶不平衡。这正是 双平面平衡 存在的根本原因,也是为什么大多数通用工业转子(从电机电枢到传动轴)均采用动平衡而非静平衡的原因。