了解刚性转子
A 刚性转子 是一个 动盘 在自身重力的作用下，不会发生明显的弯曲、弯曲变形或形状变化 不平衡 在其额定转速下作用于转子的力。出于平衡考虑，当转子以远低于其第一自然频率的速度运转时，将其视为刚体 临界速度 —通常不到其总质量的70%至75%。由于其形状保持不变，刚性转子是平衡起来最简单、最经济的转子类别，绝大多数日常工业机械都属于这一类。
1. 定义：什么是刚性转子？
刚性转子行为的基本原理是，该 分配 当转子转速发生变化时，转子沿长度方向的不平衡分布不会改变。不平衡点保持不变。在低速且方便的条件下实现的平衡状态，在 平衡机 因此，当转子随后以远高于此的额定转速运行时，该设计仍然有效。
这种稳定性直接源于转子与第一级之间保持了足够的间距 临界速度. 当速度低于该速度的70%至75%左右时，由 离心力 与质量本身的几何偏心相比，这一数值可以忽略不计，因此转子实际上表现为一个绕自身轴线旋转的单一刚体。无论转速如何，质量轴与轴线之间始终保持固定关系。
工程师通常将电动机定子、单级风扇和鼓风机、泵叶轮、飞轮、皮带轮、砂轮以及盘式部件等日常机械设备视为刚性转子。对于这些设备，通过缓慢进行双平面平衡校正，可以准确反映设备实际运行时的真实不平衡状态。
2. 刚性转子与柔性转子
刚性转子与 柔性转子 这是转子平衡中最关键的概念之一，因为它决定了整个平衡策略。
刚性转子
- 运行速度： 远低于其第一临界速度，通常低于75%。
- 行为 在离心力作用下不会弯曲或变形。其不平衡特性与转速无关。
- 平衡程序： 可在单一、便捷的低速下实现平衡。标准 双盘天平 足以纠正任何 动态不平衡，无论是静态平衡、动态平衡，还是两者的结合。刚性转子平衡的指导标准是 ISO 21940-11 （该标准取代了人们熟知的ISO 1940-1）。
柔性转子
- 运行速度： 接近、超过或远高于其一个或多个临界转速。
- 行为 当转子通过临界转速时，会发生弯曲和变形。不平衡力会导致转子变形（偏转），而“重点”的表观位置会随转速变化而移动，因为转子会发生弯曲 模态形状.
- 平衡程序： 要复杂得多。这需要 多平面平衡 （通常涉及两个以上的平面），且必须在额定转速或接近额定转速的条件下进行，以考虑转子的挠曲效应。这需要采用专门的模态分析技术，相关工作遵循 ISO 21940-12 标准。
3.“刚性”假设的重要性
正是基于转子表现为刚体的假设，才使得在工业平衡机上进行实用、经济且安全的平衡成为可能。出于安全考虑、降低驱动功率以及简化机械结构，这些机器通常以相对较低的转速（几百转/分钟）旋转转子。
如果转子确实是刚性的，那么在平衡机上以 400 RPM 测得的不平衡，正是导致设备在 3600 RPM 时产生振动的那种不平衡。 在低转速下进行校正即可解决高转速时的问题。如果转子实际上具有柔性，那么低转速下的平衡校正将无效：当转子接近临界转速时会发生弯曲，并在工作转速下呈现出完全不同的不平衡状态——有时静止时看似平衡良好，但运行时却会剧烈振动。将柔性转子误判为刚性转子，是导致“已平衡”的机器仍会晃动的经典原因。
4. 什么情况下转子被认为是刚性的？
将转子视为刚体的决定取决于其几何形状和工作转速：
- 短而粗的转子： 相对于其长度而言直径较大的转子——例如砂轮、盘式制动器、单级泵叶轮——几乎总是刚性的。
- 细长的转子： 细长的转子（例如传动轴或多级压缩机转子）更容易发生弯曲，尤其是在高速运转时。
归根结底，决定性标准是运行转速与第一临界转速之比。如果该比值较低，则采用刚性转子平衡方法是合适的且能取得成功；如果该比值较高，则需要采用柔性转子方法。这就是为什么理解 转子动力学 而每个临界速度的具体位置，是所有平衡决策的基础。
5. 现场对刚性转子的平衡与验证
许多刚性转子最方便的做法是在原位（即安装在自身轴承上）进行平衡，而不是将其拆下并安装在平衡机上。这是 实地平衡，而且它完全适用于该僵化假设所涵盖的风扇、水泵和电机。例如，一款便携式双通道分析仪，如 平衡仪-1a 测量 1× 的振幅并 阶段 在每个轴承处，计算转子的 影响系数 基于一次试重运行，并计算出一个或两个平面的校正质量。由于转子是刚性的，这一单一的低成本校正方案在整个转速范围内均适用，因此该仪器随后可以确认 残余不平衡量 属于选定的 ISO 21940-11 等级。您可以将平衡等级和服务转速转换为允许的 g·mm 公差，方法是使用 余量不平衡计算器（ISO 21940-11） 开始之前。
