了解旋转机械的偏心率
在 转子动力学, 偏心率 是指转子质心（即其重力中心）与其几何中心——即轴的实际中心——之间的径向偏移量。在完全平衡的转子中，这两个中心会重合，但制造上的瑕疵和材料密度的不均匀性决定了几乎总是会残留一定的偏心量。当偏心转子旋转时，偏离中心的质量会产生 离心力，而这种力量正是导致 不平衡 振动。换句话说，偏心正是导致最常见机械故障的几何学原因。
1. 定义：什么是偏心率？
偏心度是指垂直于旋转轴测量的距离——通常仅为几微米——它表示质量实际中心与轴旋转中心之间的距离。 由于偏心率反映的是质量分布特性而非表面形态，因此真正的质量偏心率无法被肉眼观察到，也无法通过在静止转子上使用千分表进行测量。只有当转子旋转时，偏置质量才会每转一圈向外产生一次离心力，此时偏心率才得以显现。
2. 偏心率与不平衡之间的直接关系
离心率与不平衡是同一事物的两个方面。 不平衡是衡量给定速度下偏心效应的指标；偏心则是其物理成因。 不平衡量与转子的质量及其偏心率成正比：
不平衡量（U）=质量（M）×偏心率（e）
这款简单的产品说明了偏心度为何如此关键。它产生的离心力会随着 正方形 转速，因此，即使在笨重的高速转子上，几微米的偏心量也会产生巨大的力，从而导致严重的 振动 and rapid 轴承磨损. 您可以通过以下方式观察该力随质量、偏心率和速度的增加而呈何种陡峭的增长趋势： 不平衡离心力计算器.
3. 偏心类型的分类
必须将真正的偏心度与常与其混淆的相关几何缺陷区分开来。
质量偏心率
上述定义的真实偏心率——即质心与几何中心的偏移量。正是这一因素导致了不平衡，也是所有平衡工艺的目标。在静止的转子上，无法直接使用千分表测量该值；它仅在动态状态下显现，表现为每转一次产生的力，其方向（即重心角）可通过 阶段 1×振动的。
几何偏心度（跳动）
转子表面与理想圆形的偏差——这是衡量轴或转子“偏心”程度的指标，也称为 机械跳动. 飞轮可能略呈椭圆形，也可能是轴上偏心加工而成的滑轮。与质量偏心不同，这种 can 可在低速旋转时使用千分表进行测量。这并不直接代表质量不平衡，但偏心的几何形状往往是造成不平衡的原因之一。另一个截然不同但密切相关的概念是 转子偏心率 在电机和气隙间隙的背景下，描述了这种几何偏移。
电气偏心
这完全不是物理上的缺陷，而是非接触式测量特有的测量误差 接近探头. 当轴表面磁导率或电导率发生变化时，探头会返回一个模拟几何跳动的虚假信号。必须对这种噪声进行表征并予以扣除——通常通过 电缆补偿 以及慢速滚动径向位移的扣除——在转子动力学测试期间，否则它会被误认为是真实的轴向运动。
4. 偏心现象的原因
质量偏心通过以下几种途径作用于转子：
- 制造公差： 没有任何加工、铸造或装配工艺是完美的，因此出现微小误差在所难免。
- 材料密度不均匀： 铸件或锻件中的夹杂物、气孔或孔隙会导致材料不均匀，并使质心发生偏移。
- 不对称设计： 某些部件，例如曲轴，其结构本身就是不对称的。
- 装配错误： 如果皮带轮或轴承在轴上未完全居中，就会产生偏心质量。
- 热变形： 加热或冷却不均匀会导致转子变形，从而暂时改变其质心——这 热弓，常被描述为热向量，因为其大小和方向都至关重要。
5. 如何处理偏心率
由于质量偏心是导致不平衡的原因，因此可通过以下方式进行校正： 平衡. 通过增减少量质量，技术人员可产生一个反向离心力，从而有效地将转子的质量中心线拉回其几何中心线，从而将合力及由此产生的振动降至最低。在已组装的机器上，这一操作可在原位进行：例如使用便携式双通道分析仪 平衡仪-1a 测量机器自身轴承中的1×振幅和相位，计算出 校正重量 要添加的内容以及添加位置，并验证 残余不平衡量 之后。请注意，平衡操作会抵消 影响 偏心量；它不会改变几何表面，因此，一个几何跳动较大的转子即使平衡良好，仍可能发生摩擦或在接近传感器上显示过高读数。
