了解旋转机械中的不平衡

定义：什么是不平衡？

不平衡 （通常与不平衡互换使用）是指转子中质心（或重心）与旋转中心不重合的一种状态。这种偏移被称为 偏心率不平衡，是指质量在旋转轴周围分布不均匀。转子旋转时，这种不均匀的质量分布会产生净离心力，将转子拉离中心，导致整个机器振动。不平衡是旋转机械中最常见的振动源。

不平衡的经典签名

不平衡具有非常独特且可识别的振动特征，这使得它相对容易诊断：

• 频率： 振动恰好发生在 1倍转速 转子。如果机器加速或减速，振动频率将完美地跟随。
• 方向： 振动主要发生在 径向 方向（水平和垂直）。轴向（推力）振动通常很小。
• 振幅： 振动的幅度与转速的平方成正比。如果转速加倍，不平衡力（以及由此产生的振动）将增加四倍。
• 阶段： 不平衡的相位测量通常是稳定且可重复的。

不平衡类型

不平衡可分为三种主要类型：

1.静态不平衡

也称为“力不平衡”，这是最简单的类型。当质量在一个平面上分布不均匀时，就会发生这种情况，就像薄圆盘上的一个重点。它被称为“静态”的，因为它可以在转子静止时检测到；如果将转子放置在无摩擦的刀刃上，转子会滚动，直到重点位于底部。可以通过在重点对面180°放置一个重物来纠正。

2. 夫妻关系失衡

纯耦合不平衡是指转子两端存在两个相等的重点，且彼此相距 180°。这会产生“耦合”或摇摆运动，试图使转子翻转。纯耦合不平衡的转子是静态平衡的（它不会在刀刃上滚动），但旋转时会产生剧烈振动。需要在两个不同的平面上放置两个校正配重来抵消摇摆运动。

3.动态不平衡

这是实际机械中最常见的情况。它是由静态不平衡和力偶不平衡共同引起的。校正动态不平衡需要在转子至少两个不同的平面上进行质量校正，这个过程被称为 动态平衡.

不平衡的常见原因

不平衡可能从制造时就存在，也可能在运行过程中逐渐形成。常见原因包括：

• 制造缺陷： 铸件存在孔隙度、材料密度不均匀以及加工公差。
• 装配错误： 组件安装不正确、螺栓拧紧不均匀或键未对准。
• 磨损： 风扇叶片或泵叶轮的不均匀侵蚀、腐蚀或磨损。
• 材料堆积： 风扇、鼓风机和离心机的转子上积聚污垢、灰尘或产品。
• 组件故障： 平衡重物抛出或叶片断裂会立即造成严重的不平衡状况。

为什么纠正不平衡至关重要

机器在严重不平衡的情况下运行会损害其健康。持续的周期性力会导致：

• 轴承过早失效： 轴承承受高动态载荷，导致快速磨损。
• 疲劳和开裂： 振动会导致轴、基础和其他部件产生疲劳应力。
• 效率降低： 能量以振动和热量的形式被浪费，而不是用于做有用的工作。
• 安全风险： 严重的不平衡会导致灾难性的失败。

通过系统的平衡程序来纠正不平衡，这是提高机械可靠性的最有效方法之一。

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