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Balanset-1A · Vibromera · 转子现场平衡

使用Balanset-1A进行现场平衡的分步完整指南

这是快速指南的扩展版本。它补充了简短说明中未涉及的内容:尼古拉在聊天中反复向客户讲解的技巧和规则(约650次支持对话),以及来自 官方软件手册 (涵盖2.2.x和2.3.x两个版本)。本文力求尽可能全面、通俗易懂:你可以像读教科书一样从头读到尾,也可以像查阅参考书一样按章节查找。

1–2个平面
一半原则
无误差角度基准
约40个问题及其解决方法
典型机器
ISO 1940 · ISO 10816/20816

要点精要——决定一切的八条规则

如果你只记住这些要点,大多数平衡作业都能成功

1先解决机械问题,再进行平衡

根据尼古拉的经验,50–90%的“平衡不了”案例其实是轴承、裂纹或共振问题——而不是不平衡。拆下皮带,用撬杆沿两个方向晃动轴,检查焊缝,拧紧螺栓。哪怕轴承有一点点间隙,都会使平衡完全无法进行。

2一半原则

绝不要一次性安装仪器计算出的全部质量。先安装一半(对于接近平衡的转子则安装三分之一),进行一次微调运行,观察响应。实际机器是非线性的——全部质量往往会导致过度补偿,使角度翻转180°。

3零度即为试重的

The correction weight angle is measured from the spot where that plane’s trial weight was installed, in the direction of rotor rotation. Not from the reflective mark! This is the number one beginner mistake. Each plane has its own zero.

4试重必须能让读数“动起来”

一次有效的试运行应使1×幅值变化20–30%,或使相位变化20–30°。变化再小,仪器就没有依据可用——计算结果会毫无意义:请增大试重并重新运行。变化超过两倍同样不好。

5首先,在振动测量仪中花一分钟

平衡之前,打开振动测量仪(F5)观察:幅值和相位必须可重复(分散度不超过10–15%,相位不超过10°)。“漂移”的读数是共振或机械问题的信号:此时不要进行平衡。

6在共振点无法进行平衡

转速改变100–200 rpm时振动出现急剧跳变,相位翻转约180°,校正配重“转圈圈”也找不到解——这就是共振。可以通过降速曲线或敲击测试找到共振点,然后在曲线平坦的“平台”区域进行平衡,并留出20–30%的转速余量。

7在作业完成之前,不要改变任何条件

转速、传感器和转速表以及标记的位置、皮带张力——每次运行都必须完全一致。只要有任何改动(哪怕是焊接后刚度的变化),都要从头重新开始流程,从 Run 0 以及试重。

8知道何时该停止

微调迭代永远不会真正“结束”——仪器总会建议再加一个小配重。参考标准:低于约5 mm/s是不错的现场结果;低于2 mm/s时,硬币能立起来。状态良好的机器通常4–5次运行就能平衡好;如果已经运行了很多次仍无结果,就要去找机械方面的原因。

本指南使用方法。 如果这是你第一次进行平衡作业,请按顺序阅读各章节——大约需要一小时,却能在现场节省一整天的时间。如果你已经在使用该仪器,可以把 《故障排查》《机型》 各章节和检查清单会很方便。关闭并重新打开文件后,检查清单上打的勾仍会保留。

工作原理——通俗易懂的理论讲解

用五分钟的理论,解释整个流程中每一个看似“奇怪”的地方

什么是不平衡

理想转子的质量分布均匀,其重心恰好位于旋转轴线上。而实际转子总会有一个“重点”:堆焊、磨损、粘附的污垢、制造误差。转子旋转时,这部分多余质量会把转子向自己一侧拉——每转一圈一次。结果就是恰好在旋转频率上出现振动:这被称为 1× 分量 (“一倍频”),或 每转一次的振动。平衡的任务就是添加(或去除)一个配重,使其抵消这个重点。

f = n60 赫兹
n ——转速,单位rpm。例如:1,500 rpm → 1× = 25 Hz。不平衡产生的力随 正方形 的平方成正比:转速为3,000 rpm时,同样的重点造成的振动比1,500 rpm时强四倍。

屏幕上的三个数字:V1s、V1o和F1

读数 说明 它的用途
V1s / V2s ——总振动 整个频带范围内的总振动水平(RMS),单位mm/s。它把不平衡、轴承、不对中、皮带、干扰等所有因素都一并计入在内。 评估机器的总体状态,并与ISO 10816/20816的限值进行比较。
V1o / V2o ——1×分量 严格在转子旋转频率上的振动,单位mm/s。这正是不平衡所产生的振动。 平衡过程的关键参数:仪器正是根据1×分量的幅值和相位来计算配重的。
F1 / F2 ——1×相位 振动矢量相对于转速表所看到的反光标记的角度。 告诉你 其中 是重点在拉扯,而不仅仅是 有多硬.

关键的快速检验:比较Vo与Vs。 1×分量在物理上不可能大于总振动。如果 Vo ≈ Vs,几乎所有振动都来自不平衡,平衡会有帮助。如果 Vo 明显小于 Vs(例如 V1s = 12 mm/s,但 V1o = 1 mm/s),那么晃动的不是转子:能量集中在谐波和噪声中(轴承、不对中、间隙),在找到真正原因之前,平衡毫无意义。检查 频谱.

“振动和不平衡是两码事。可能存在没有振动的不平衡(在刚性基础上),也可能存在没有不平衡的振动(源于几何形状、空气动力、轴承)。平衡只能消除1×分量。”——摘自尼古拉与客户的聊天记录

影响系数法——为什么需要试重

仪器对你的机器一无所知:既不知道转子质量,也不知道轴承座的刚度,更不知道皮带和机架的影响。因此,仅凭初始振动是无法计算出配重的。整个流程的设计思路是向机器“提问”:

  1. Run 0 ——在不安装任何配重的情况下测量初始振动矢量(幅值和相位)。
  2. Run 1 ——安装一个 试验重量 在已知位置安装一个已知质量的配重,并测量 矢量发生了怎样的变化。这就是那个“问题”:系统会回答它对配重有多敏感、相位朝哪个方向偏移。这个答案就被称为 影响系数.
  3. 剩下的就是算术问题了:已知对已知配重的响应,仪器就能计算出需要在什么角度安装多大的配重,才能完全补偿初始矢量。
“仪器并不知道自己在平衡什么。它只知道三件事:试重的质量、转速,以及振动发生了怎样的变化。”——尼古拉的解释(与Damian的聊天)

为什么无法“一次到位”——非线性

仪器的计算假设系统是线性的:质量增加一倍,振动的变化也增加一倍。而实际机器是非线性的:间隙、支撑柔度、摩擦、空气动力。用尼古拉的话直白地说:你加了100 g,振动上升了10 mm/s;再加100 g,按计算应该是+20,但实际结果却是+34或+14。仪器画的是一条直线,而现实是一条曲线。

由此可得出两个实际结论:

  • “一半原则”:安装计算质量的1/2,然后用一次微调运行来检验。如果振动恰好下降了一半,说明系统是线性的——可以继续加上剩余部分。如果结果“漂移”了,就分步逐渐调整(详情见 《平衡》 章节)。
  • 平衡是一个迭代过程,而不是一次精准命中。两三次微调运行是正常的,并不代表出了什么问题。
“平衡不是一次精准命中,而是一个迭代过程。”客户回复道:“这句话应该打印出来,放进每台仪器的箱子里。”——与Sylvain GONON的聊天

两套标准——原因与结果

平衡涉及两组不同的量,人们经常把它们混淆:

  • g·mm与G等级(ISO 1940 / ISO 21940-11) - 的 原因多少多余质量存在于转子本身、位于哪个半径处。这是转子自身的属性,与它安装在哪里无关。
  • mm/s(ISO 10816 / ISO 20816) - 的 影响:机器晃动的剧烈程度。它取决于支撑、基础和共振情况。

在现场作业时使用mm/s;而在平衡机上,以及标准要求提供G等级报告时,才需要用到g·mm。软件中有一个 ISO 1940公差计算器 ——参见 《微调运行与结果评估》 节。

准备工作:安全与机械状况

半小时的检查,能节省一整天的平衡作业时间

安全

在安装传感器或配重之前,请先停机,并确保机器不会意外启动。 任何手动操作都只能在机器完全停止的状态下进行。

  • 不要站在转子的旋转平面内 在运行期间——一旦有配重松脱,正好会飞向那个方向。转速超过2,000 rpm时,还要把放笔记本电脑的桌子移到安全位置。
  • 安装配重时必须确保在运行转速下绝不会脱落:“飞出去的配重就是一枚真正的弹片。”用磁铁作配重,在运行转速下必然会飞脱。
  • 转子和皮带传动上的标准防护罩应保持安装到位;工具要远离旋转部件。
  • 不要对存在裂纹、叶片损坏或明显跳动的转子进行平衡——请先修复。
  • 不要在机器表现不稳定或进入共振状态的转速下运行。
  • 不要把转速表放在风机进气气流附近——曾发生过转速表被吸入叶轮的案例。

机器检查:诊断顺序

平衡只能消除不平衡。其他一切问题——裂纹、轴承间隙、紧固件松动、不对中、共振——它都无法解决,反而常常会把它们掩盖。一个经过验证的排查顺序: 1) 轴承 → 2) 裂纹 → 3) 螺栓 → 4) 共振.

停机状态下的检查清单

0 / 10

用“耳朵和手”诊断——值得学习
  • 倾听机器的声音。 在升速和降速过程中沿各部件走一圈:哪里发出咔嗒声、敲击声或沙沙声,比任何仪器都能更精确地指出问题部件。在降速过程中,留意声音消失的那一刻。
  • 用手, 检查每一个紧固件和盖板——哪里发出咔嗒声,哪里就是松动的。
  • 电气问题还是机械问题? 在运行中切断电源:电磁振动会立即消失,机械振动则随转速逐渐减弱。50/100 Hz(使用变频器时为300 Hz)处的峰值属于电气问题,而不是不平衡。
  • 同一机架上的两个转子 以相同转速运转的两个转子无法同时进行平衡——仪器无法区分它们各自的贡献。请拆下皮带,逐一分别处理。
  • 振动在远离转子的地方反而增大 (梯子、驾驶室或后视镜在晃动,而轴承座本身却很平静)——这是某个松动结构件的共振,而不是不平衡:请把传感器直接装在晃动的部件上,找出它的频率。
“平衡不了本身就是一个诊断信号。如果配重不起作用,说明机器在告诉你问题不是不平衡。停止继续叠加配重,去寻找真正的原因。”——至少向十位客户重复过这句话

设备、连接与软件

通道、转速表、固件、设置——第一次测量之前需要准备的一切

套件内容与通道

  • Balanset-1A:USB主机、两个 振动传感器 (加速度传感器), 激光转速表, 反光带, 磁力架、秤、便携箱。整套设备均由笔记本电脑的USB接口供电——完全不需要电池。
  • 传感器1 → 接口Ch-1(旧款外壳上为X1) → 平面1;传感器2 → Ch-2(X2) → 平面2。 单平面平衡使用通道1。转速表接入Tacho接口(X3)。每个通道都单独校准——不要混用。
  • 整个软件中通道颜色保持一致:Ch-1——深红色,Ch-2——蓝色,转速表——紫色。

转速表需要按三次才能开机

ON → AUTO → LASER。 如果没有按下LASER,激光束会很暗,读取标记时会出现丢失。转速表内没有电池——它通过电缆供电;不要打开电池盒盖,也不要打开外壳。转子旋转时,转速表显示屏应显示以rpm为单位的转速。

连接到电脑

  1. 将传感器和转速表连接到主机,再把主机连接到电脑的USB接口。连接顺序没有严格要求:软件随时都能自动找到设备。
  2. 启动软件,等待 绿色状态行 位于主窗口底部: 在COMx上发现USB模块。该设备会在系统中显示为“Arduino Due”COM端口。
  3. 黄色闪烁状态行表示尚未找到设备(仍在搜索中);橙色表示电缆已拔出,或端口被其他程序占用。点击状态行本身会立即触发一次重新连接尝试。
  4. 如果在会话过程中电缆被拔出,直接重新插上即可:连接和实时数据流会自动恢复,但被中断的那次测量需要重新进行。

软件:版本以及界面的两个“时代”

  • 1.71/1.72系列版本 ——这是老版本的经典问题。截至目前,我们建议升级到2.x版本:稳定版已经发布,并且带有降速曲线功能。
  • 2.x系列版本 ——重写的核心:连续数据流、降速曲线、敲击测试、轴心轨迹、自适应测量、自动更新、会话恢复。当前的2.3.x版本要求设备固件 5.5.0+ ——使用旧版固件时,测量会被阻止,软件本身会提示进行更新(耗时15–30秒,请勿断开电缆)。
  • 注意:不同版本的快捷键并不相同! 在新版本中:F6——Balancing(平衡),F7——Charts(图表),F8——Reports(报告)。在旧版本中:F6——Reports(报告),F7——Balancing(平衡),F8——Charts(图表)。请以按钮上的标签为准——按键功能总是直接印在按钮上。
  • 平衡表单有两种—— Classic (单平面和双平面分别有独立窗口)以及 现代 (一个包含运行卡片和实时信号的单一窗口)。可在以下位置选择 F4 – 设置 → 平衡形式。计算原理相同——选用哪个更方便就用哪个。

校准系数——千万不要弄丢!

每台设备都有自己独立的通道校准系数(通常是16–25之间的数字)。这些系数还会重复标注在 设备底部和包装盒上的标签以及套件所附USB闪存盘上的一个文件中。重新安装或升级旧版软件时,必须把它们保留下来(该 F4 – 设置 → 振动灵敏度 选项卡);在新版5.x固件中,这些系数保存在设备本身,不会因更新而丢失。系数只影响以mm/s表示的绝对读数——即使系数不准确,平衡过程本身仍会收敛,但按振动限值进行的评估会出现偏差。

现场救急的小窍门

  • 会话恢复。 软件会自动保存每一个平衡步骤。发生崩溃或意外关闭后,在恢复提示中选择“是”,所有运行数据都会恢复。该 菜单 → Restore Session(恢复会话) 按钮也可以手动使用。请注意: 新转子 会永久删除已保存的会话。
  • COM端口错误 / PurgeComm Error 22 Windows 11更新之后出现的这个问题是一个已知的普遍问题:请将软件更新到2.x版本(该问题只在该版本中得到修复),拔出并重新插上电缆,如有需要可恢复会话。
  • 安装: 使用安装向导时,不要取消勾选数据库组件和驱动程序;Windows会提示重启——在安装完全完成之前不要同意重启;不要把程序文件夹放在OneDrive中;遇到SmartScreen拦截时,通过“更多信息→仍要运行”绕过。
  • 来自变频器(VFD)的干扰: 在电缆上加装磁环(首先是通向电机的输出电缆),拧紧传感器接头上的耦合螺母(屏蔽层经过它们——螺母松动会拾取50 Hz干扰),并让笔记本电脑用电池供电运行。不过变频器本身是有用的:它是平滑改变转速、远离共振的便捷方式。
  • F12 在任何窗口中都可以把截图保存到Documents\Bs1A\Screenshots文件夹:便于制作报告,也便于向技术支持提问。要向技术支持发送报告,请使用 F1 – 关于 → 报告问题… (附上截图和完整日志)。
  • 备件: 转速表是最脆弱的部件,因此要随身携带备用件;传感器几乎坚不可摧;薄弱环节在于电缆和接头。
设备规格(简要)
振动速度(均方根值) 0.02–80 mm/s
工作频带 5–550 Hz(FFT频谱最高可达1,000 Hz;超过550 Hz后读数会偏低)
速度 100–100,000 rpm(实际平衡范围约为100–300至30,000–45,000 rpm)
相位精度 ±1°
传感器 MEMS加速度传感器,量程±3g,灌胶封装;电缆长度4–5 m(可按需定制至10–15 m)
转速表 激光,工作距离10–500 mm
功率 由笔记本电脑的USB接口供电,整套设备
操作系统 Windows 7–11(不支持macOS/Android);软件没有许可证或订阅费用,更新免费

坦白说有一个局限性:早期轴承诊断(包络分析,10–50 kHz)超出了本设备的能力范围——其频带对此而言太窄了。较严重的轴承缺陷则能在频谱中看到。

安装振动传感器

一半“平衡不了”的机器,只要正确安装传感器就能解决问题

Balanset-1A on a rotor test stand: vibration sensor 1 on the left bearing support for plane 1, sensor 2 on the right support for plane 2, laser tachometer aimed at the reflective mark, measurement unit and laptop
传感器安装在轴承座上,敏感轴沿轴的径向方向。通道1传感器(Sensor 1 · Ch-1)测量平面1;通道2传感器(Sensor 2 · Ch-2)测量平面2。激光转速表对准反光标记(标注为“Reflective mark”)。

安装位置与方法

  • 严格径向 ——垂直于旋转轴;测量轴穿过磁铁。 绝不要装在机器的端面上:那是轴向振动,平衡“不起作用”。真实案例:一台粉碎机在传感器装在端面时两次“平衡不了”;把传感器移到顶部后,立刻降到5和7 mm/s,安静了下来。“有时候问题就出在这些基础细节上。”
  • 只能装在刚性、结实的部件上,并尽量靠近轴承 ——轴承座、机架、加强筋附近。不要装在松动的盖板上,不要装在薄板护罩上,也不要装在用垫片或橡胶隔开的部件上。如果信号“杂乱”,看起来不像正弦波,或者总振动远高于1×分量,说明传感器装在了一个自身在晃动的部件上——需要重新安装位置。
  • 在刚性安装的机器上 (底座、基础)垂直方向的刚度往往非常高,以至于信号被“淹没”——应将传感器安装在 水平方向:说明机器在该方向上更柔顺。对于软/弹簧支撑,应安装在顶部。改变传感器方向是远离共振的合理方法,但之后必须重新开始整个流程。
  • 仅通过磁铁接触,整个端面都要贴合:传感器的侧面不能接触外壳。不要把平面磁铁放在圆柱面上——那样接触只有一个点,传感器会晃动。磁铁下方有M4螺纹:在不便安装的位置,可用螺柱或转接件安装;在铝制外壳上(磁铁吸不住)可用长扎带绕一圈固定,或使用M4螺栓。
  • 不要装在弹性元件上 平衡架的:弹簧会变形并扭曲信号。传感器应装在支架的运动部分上,尽量靠近轴承。
  • 电缆:切勿拉扯电缆来移动传感器,布线时要确保电缆不会被卷入转子(这是套件损坏最常见的原因)。拧紧接头上的“钟形”耦合螺母:屏蔽层要经过它们,螺母松动会拾取50 Hz的市电干扰。
  • 在传感器已安装的情况下进行焊接 是允许的——不用拆下传感器,但要断开机器/拖拉机的接地,以免焊接电流流经电子设备。

传感器和通道的快速检查

  1. 打开振动测量仪,并 用手晃动传感器:图表上应出现幅值约30–100 mm/s的正弦波。如果始终稳定显示0.0X mm/s,那就是噪声底线:传感器、电缆或接头已经损坏。
  2. 通过互换来定位故障:先在仪器接口处互换传感器,再在机器上互换。如果“零点”跟着传感器走,说明是传感器/电缆的问题;如果“零点”留在原通道,说明是接头或仪器通道的问题。

转速表与反光标记

标记就是相位基准:任何干扰它的因素都会干扰计算结果

在整个流程期间,请勿触碰转速表或标记。 该标记就是相位零点。如果在两次运行之间移动了反光胶带或转速表的位置,仪器就会把这种偏移误当作试重的效果,从而错误地计算配重。这是一个真实案例:一位客户在流程进行到一半时重新贴了标记,结果“弄坏”了计算结果。

标记

  • 一个 贴在圆周上的标记,宽度10–20 mm(高转速时应更宽:在14,000 rpm以上,转速表会漏读较窄的标记)。套件自带的白色反光胶带效果最好。
  • 标记周围的背景必须是哑光的深色。 用黑色记号笔把发亮的轴涂黑,或用哑光胶带覆盖,否则转速表会把反光当成标记来计数。
  • 贴在哪里: 贴在轮毂或轴上——贴在严格按转子转速旋转的部件上。不要贴在叶片上(否则仪器会把四个叶片都当成标记看到)。如果转子在齿轮箱后面,标记应贴在转子本身上,而不是输入轴上。

转速表

  • 开机: ON → AUTO → LASER;与标记的距离为10–500 mm(通常为20–50 cm);如果有反光,将光束与表面倾斜约45°。
  • 转速读数比实际值高2–3倍? 激光把“多余的标记”也看在眼里:反光点、螺栓、孔洞、焊缝、油渍。诊断方法很简单:8695 / 2856 ≈ 3,说明存在三个“标记”。请打磨或遮盖反光点,改变角度和距离。
  • 阳光和强烈日光会使光电元件“致盲” ——即使没有阳光直射也会发生。症状:走到转速表跟前(挡住光线)就能正常工作,一走开就停止工作。解决办法:用任何能遮光的东西给它遮阳——一块硬纸板、手、一块布、一把伞。“没有什么比一块简单的硬纸板更管用了。”
  • “12点钟或6点钟方向”技巧: 如果拖拉机液压系统上的机具在缓慢下沉,应将激光束对准圆周的最高点或最低点——这样一旦下沉,激光会直接看不到标记(这很明显),而不是在不知不觉中导致相位偏移。
  • 即使转速读数正确,也出现“转速表故障” ——对于转速“漂移”的机器(带传动、农业机械),转速表滤波设置过于严格。标准解决办法:设置 Tacho unevenness(转速不均匀度) = 200 (旧版本)或放宽 Tacho filter(转速表滤波)F4 – Settings (较新版本中为Auto / Fine 1%……Rough 20%)。但如果可能,最好先消除不稳定的根源,而不是放宽滤波设置。
  • 高于约45,000–60,000 rpm 反光胶带开始脱落,自身就会引入不平衡——请改用霍尔传感器(可连接到仪器上)。
  • 在没有机器的情况下检查转速表:将其对准一盏亮着的市电白炽灯:正常工作的设备在50 Hz市电下应显示约6,000 rpm,在60 Hz市电下约为7,200 rpm(灯丝闪烁频率是市电频率的两倍)。

平衡之前:振动测量仪、频谱、共振

三项决定是否能够进行平衡的检查

检查1. 在振动测量仪中花一分钟:稳定性

  1. 打开振动测量仪: F5 – Vibration Meter。将机器升到运行转速。
  2. 观察一分钟。读数必须 重复:幅值分散度在10–15%以内,相位在10°以内。在较新版本中,数值下方的彩色状态条会有所帮助:绿色 稳定 表示可以进行测量,橙色 不稳定 则表示无法进行。
  3. 如果读数“漂移”超过这个范围,说明现在还不适合进行平衡:原因可能是共振、转速不稳定或机械问题。仪器会把随机波动误判为试重的效果,导致计算结果毫无意义。
  4. 如果读数不稳定,可以增大平均次数(平均值:默认为32,不稳定时可设为64–128),但请记住:平均只是掩盖了症状,而不是治好了病因。

检查2. Vo与Vs的比较以及频谱

将V1o与V1s进行比较(参见 理论)。如果1×分量只占总振动的一小部分,请打开分析仪(F7 – 图表,旧版本中为F8),然后查看频谱:

频谱显示的内容 含义
恰好在1×处出现一个占主导的峰值 很可能是不平衡问题——检查完机械状况后即可进行平衡。
在2×处出现明显峰值 不对中、联轴器问题、轴弯曲、几何形状问题。平衡无法解决这些问题。
谐波“森林”:2×、3×、4×…… 紧固件松动、间隙、部件相碰。先把这些问题全部拧紧修好。
在50/100 Hz(若使用变频器则为300 Hz)处出现峰值,而不是运行转速的倍数 电气/干扰问题,而非机械问题。测试方法:切断电源——电气振动会立即消失。
底部宽阔、呈“弥散状”的峰值 转速不稳定,或附近存在共振。
转速变化时峰值位置保持不变 结构共振。如果峰值随转速移动,说明是某个旋转部件(皮带轮、皮带、内部轴):把激光转速表对准可疑部件,比较频率。

检查3. 共振

共振是指运行转速与结构固有频率重合的情况。在共振点及其附近(转速±20–30%范围内)无法进行平衡:读数会跳变,相位会翻转,仪器会不断要求在转子“整整一圈”上加配重。

  • 特征: 转速仅变化100–200 rpm,振动就会成倍变化(5 mm/s变成15 mm/s);经过峰值时相位翻转约180°;结构对很小的干扰(一块布、一个支撑物)反应剧烈。
  • 降速曲线(惯性降速图) 是找到它的主要工具:振动测量仪 → 降速曲线 选项卡 → 将转子升到转速 → F9 → 关闭驱动,让其自由降速。程序会绘制幅值和相位随转速变化的曲线:共振 = 峰值加相位翻转。请在远离峰值的“平台”区域进行平衡。
  • 碰撞测试 适用于无法升速越过共振区的机器:在机器停止的状态下,启用 碰撞测试 选项卡(复选框位于 F4 – 设置 → 实验性),按下Start,然后用橡胶锤敲击(或用锤子隔着一块木块敲击——绝不能用裸露的钢铁直接敲击) 紧邻 传感器附近,而不是直接装在上面。频谱中的峰值即为固有频率;换算公式很方便:1 Hz = 60 rpm。
  • 分级扫频: 从最低转速开始,以50–100 rpm为步长逐级升高,每一档保持半分钟,并进行3–4次测量——一张幅值和相位的表格会显示出危险区域,以及可以安全进行平衡的“谷值”区域。
  • 如何远离共振: 改变运行转速(有时只需偏移200–300 rpm就够了);改变刚度——加装加强筋、角撑架、支撑物(一个经典案例:一台风机连续9天都平衡不了;后来用千斤顶把风机外壳顶住,立刻就平衡成功了);改变传感器的测量方向。任何改动之后,都要重新开始整个流程。
升速过程中通过共振区时的 1× 幅值和相位 1×幅值,mm/s 共振区 运行转速——在该区域之外 1×相位 ≈180° 相位快速偏移 转速,rpm
在降速曲线上经过共振点:会出现一个尖锐的幅值峰值和约180°的相位翻转。没有相位翻转的峰值不是共振。请在留有20–30%转速余量的“平台”区域进行平衡。

应在什么转速下进行平衡

  • 在运行转速下 ——即机器实际工作时的转速。“理论上刚性转子可以在低速下平衡,但理论上理论和实践没有区别,而实践中却有区别”:请务必在运行转速下验证结果。
  • 不要选择“晃动最厉害”的那个转速 ——恰恰是在共振点振动最剧烈,而这正是无法进行平衡的地方。
  • 振动超过30–50 mm/s? 分两个阶段进行平衡:先在最低转速(500–900 rpm)下进行粗平衡,然后在运行转速下重新完整走一遍流程。在振动非常剧烈时,外壳会像“果冻一样变形”,影响系数也会漂移。
  • 如果机器有三档转速设置,应从最低档开始——在最高档时传感器可能会过载。

平衡:平面、试重、运行

完整流程——从选择模式到安装校正配重

单平面还是双平面

短转子采用单平面,长转子采用双平面 L/D ≤ 0.5——通常单平面即可 校正平面 D L L/D > 0.5——双平面 平面1 平面2 L D
L——转子长度(或校正平面之间的距离),D——安装配重处的直径。窄圆盘、皮带轮和叶轮——单平面;轴、滚筒和粉碎机——双平面。
  • L/D < 0.5 — one plane (尼古拉为了稳妥起见,把上限定为1/3)。圆盘、皮带轮或窄叶轮的表现就像“薄饼”一样:一个配重就足够了。
  • L/D ≥ 0.5——双平面。 在细长转子上,两端可能向相反方向拉扯(力偶不平衡)——单个配重无法解决这种情况。
  • 即使是窄转子,如果转速达到2,800–3,000 rpm以上,或者需要达到G 2.5及更高等级,也应使用双平面。
  • 现场需要留意的信号:在一个平面上完成了平衡,但第二个轴承座处的振动仍然很高——切换到双平面。
  • 代价是:单平面需要3次运行(Run 0Run 1 → 微调运行),双平面需要4次(Run 2 被添加)。
  • 平衡完成后的一个提示:如果两个平面的配重角度重合,说明是静不平衡;如果两个平面的配重分别落在0°和180°,说明以力偶不平衡为主。

试重:质量与位置

  • 质量的粗略估算——为转子质量的0.5–2%。 只有一个判定标准:试运行后,1×分量的幅值必须发生变化,变化幅度为 20-30% 或相位变化 20-30° (在读数“漂移”的情况下——变化50%或更多,但不超过两倍)。如果变化更小,请把试重增大1.5–2倍并重新运行。程序本身会拒绝过弱的响应: 试验重量过小.
  • 配重过重同样有害 ——这会把系统推入非线性区域,很危险。一个真实案例:一台破碎机振动本已低于1 mm/s,客户却焊上了3–4 kg的配重——振动急剧恶化;而1 kg才是理想值。转子越接近平衡状态,对每一克的变化就越敏感。
  • 贴在哪里:贴在方便的任何位置即可。 该点即成为该平面的角度零点。在双平面情况下,两个配重不必位于同一条线上。请用粉笔或记号笔标出该位置——经过一系列运行后很容易忘记它在哪里。
  • 试重是移动的,而不是新增的:在……之后 Run 1 将其拆除并移到平面2,用于 Run 2。不要同时安装两个试重——仪器将无法区分两个平面。而且 在安装校正配重之前,务必先拆除试重 ——人们总是忘记这一点。如果无法拆除(已焊接)——请勾选 Leave on rotor(保留在转子上) 计算时会把它考虑进去。
  • 称量试重,并准确输入其质量 ——是为数不多必须准确的数值之一。安装半径可以大致估算输入(见下文)。
按机型划分的典型试重质量(现场经验)
机器 典型试重
小型风机 约10 g
风机,900–1,500 rpm 40–80 g
大风扇 约100 g
秸秆切碎器/联合收割机抛送加速器 50–100 g
割草机 200–400 g
覆盖机 400–500 g
林业粉碎机、大型破碎机 500–700 g
转子约1.7吨的破碎机 ~1 kg
重型滚筒 800–1,000 g
小型涡轮机、主轴 3–50 g

这些是来自实践的参考值,而非硬性规则:真正起决定作用的是20–30%这个标准。程序中有一个 首次试重的估算 窗口——根据Run 0的数据估算质量和“轻”侧的位置(这需要传感器与转速表对齐)。

关于半径:它不影响配重的计算。 校正质量和角度的计算并不需要它;半径只是用来把残余不平衡显示为g·mm,并把结果换算成克。如果不知道确切值——输入一个大概的值,但一定要输入:如果半径为空(或从未输入试重质量),结果会以试重质量的百分比形式出现,这常常吓到新手。100 g试重的150% = 150 g。唯一的规则是: 将校正配重安装在与试重相同的半径处;如果半径不同——请自行重新换算:质量 ×(试重半径 / 新半径)。沿转子轴线方向移动配重是可以的——不会影响角度。

程序中的操作流程(Modern界面;Classic界面下的步骤相同)

  1. 准备工作。 Tab键 F2 – 单平面F3 – 双平面F6 – 平衡 (旧版本中为F7)。在第一次运行之前选择平面数量,输入试重质量(质量,克)和半径(半径,mm)分别针对每个平面;检查单位指示:应显示为“g”,而不是橙色的“%”。
  2. Run 0 ——初始测量。 将转子升到运行转速,等待转速表信号稳定后按下 F7 运行。卡片会记录幅值、相位和转速。停止机器。
  3. Run 1 ——平面1的试重。 安装已称重的试重(其位置即为平面1的0°),以相同转速运转机器,按下 F7 运行。检查响应(20–30%)。停机,拆除配重(除非 Leave on rotor(保留在转子上) 已勾选)。
  4. Run 2 ——平面2的试重 (仅双平面适用)。步骤同前:在平面2安装配重,运行,测量,拆除。
  5. 计算是自动完成的 在最后一次试运行之后:各平面列会显示质量(g)和角度(°),以及操作说明——添加还是去除质量。打开 Show Polar(显示极坐标图) ——极坐标图上会显示配重位置和表示旋转方向的箭头。
  6. 安装校正配重 ——遵循下文的“一半原则”,从该平面试重的安装位置起,沿旋转方向、在相同半径处测量角度。
  7. Run T ——微调运行。 启动机器,并按下 F7 运行。程序会显示残余振动和残余不平衡量,并与公差进行比较(绿色——在公差范围内,红色——超出公差)。之后进入微调迭代阶段(章节 《微调运行与结果评估》).

F5 返回 按钮可撤销上一步操作; 菜单 → New Rotor(新建转子) 是完全重置(这也会删除自动保存的会话!)。程序会自动捕捉以下错误:试重太小、读数没有变化(“你真的安装配重了吗?”)、传感器过载(信号削波)、两次运行之间转速不稳定。

“一半原则”——最主要的现场操作技巧。 假设仪器计算出的结果是在135°处安装240 g。不要一次性全部装上:

1)安装 参半 (120 g)安装在计算出的角度处,然后进行一次微调运行。
2)振动下降了约一半,角度也没有“漂移”——说明系统是线性的:加上剩余部分即可完成。
3)下降幅度多于或少于这个数值,或者角度发生了偏移——请以分步方式继续(每次新计算值的1/3、1/4),每次运行后都让仪器重新计算。
4)振动已经接近零——请以三分之一为步长逐步进行:接近零点时系统特别敏感。

原因:在非线性机器上安装全部计算质量会导致过度补偿——振动数值不变,但角度翻转约180°,新手就会开始“原地打转”。如果安装配重后发现角度翻转了180°——说明你补偿过度了:去掉一半。

测量角度——这是最容易出错的地方

从试重位置测量校正质量角度 旋转方向 试验重量 角度 校正质量 “去除”→ +180° 反光标志 (转速表基准)
  • 0°就是该平面试重所在的位置。 既不是反光标记,也不是最后安装的配重,也不是附近的划线。每个平面都有自己独立的零点。
  • 角度沿转子的旋转方向测量。
  • 如何测量角度: 最精确的方法是按弧长计算:长度 = π × D × (角度/360),用卷尺从零点沿旋转方向量出。也可以用手机上的量角器应用程序,或者按45–90°的扇区“凭眼睛”估算,就像切比萨一样。±5°的误差不算严重;对于农业机械,运行之间甚至±15–30°的误差也是正常的。
  • “去除质量”操作 是同样的校正,只是位置移动了180°(在重点一侧钻孔或打磨)。两个平面必须使用相同的方法。钻孔之前,最好先用一个临时配重装在对侧来验证计算结果。
  • 所有微调运行都沿用同一个零点——因此请将试重的安装位置永久标记出来。

校正配重:用什么材料、如何固定

焊接、螺栓、卡箍——以及焊料本身的重量

焊接——主要方法

  • 先点焊,最后再完全焊接。 至少在3–4个位置点焊配重,每处焊缝长度不低于1 cm——这对于微调运行来说已经足够。只有在结果确认后才完全焊接,然后再进行一次微调运行:焊接本身也会增加质量。
  • 一处焊点重30–100 g,如果焊料较多,可达300–400 g。一个实用技巧:在最后一步,安装比计算值少50–100 g的配重,“给焊接留出余量”,完全焊接后如有需要,可用角磨机稍作打磨,或在对面加一个小配重加以补偿。
  • 材料: 低碳软钢(高碳钢在冲击下容易开裂)以及适用于冲击载荷的焊条。随身携带以下材料会很方便:20×20 mm方钢、宽体(挡泥板型)垫片(最重约100 g)、大螺母。准备一个量程2 kg的秤——粉碎机的配重可能会超过一公斤。
  • 如果有东西(皮带、滚轮)会从上面经过,配重就不能超出外径。

无需焊接

  • 刀片安装螺栓上的垫片(联合收割机)——完全不需要焊接;风机叶轮背板铝铆钉上的垫片。
  • 传动轴上使用管夹加螺纹锁固胶;叶片上使用卡箍——只能用带锯齿的弹簧钢卡箍(普通卡箍会飞脱)。
  • 汽车轮胎用的粘贴式配重块——仅限于 内侧 轮辋表面(离心力会把它们压紧,而不是甩脱),再用胶带把它们缠好。对于小零件,热缩管和增强型(纤维)胶带也很有用。
  • 不要用磁铁作为配重 ——在运行转速下必然会飞脱。

关于数量的常识

  • 不要拆除旧的和出厂配重 ——仪器会自动将它们考虑在内(它们已经“包含”在初始矢量里)。只有在物理上确实没有空间安装新配重时,才需要拆除它们。
  • 即使转子最后“像刺猬一样布满配重”也没关系——重要的是振动消失了。添加一个新配重总比移动一个旧配重更容易。
  • 大型机器上计算出的小质量可以忽略:“一根卡住的树枝就有10 g重。”对于重型转子,低于约50 g的配重毫无意义。
程序中的特殊安装方式:Fixed positions(固定位置)、Circular groove(环形槽)、Drill(钻孔)
  • 固定位置 ——适用于叶轮和具有固定位置(叶片、螺栓)的转子:输入位置数量,程序会把校正量分配到两个最近的位置(Z1/Z2行,标明位置编号和质量)。可在极坐标图上检查分配结果。
  • 圆形凹槽 ——在环形槽(砂轮的T形槽)中放置三个质量相等的配重:程序会计算出各自的角度,使合成矢量等于所需的校正量。
  • Drill(钻孔)/去除质量 ——通过钻孔进行平衡:输入钻头直径、最大深度和材料密度——程序会计算出深度、角度(重点一侧 = 配重安装角度的180°)以及孔的数量。
  • 校正方式(添加/去除)必须在所有平面上保持一致。

微调运行与结果评估

微调运行、何时停止、什么算“好”

微调(微调迭代)

  • 微调运行之后, 无需再进行新的试运行 ——影响系数已经是已知的。程序会计算出一个附加配重;安装它(遵循“一半原则”) 无需拆除已经安装好的配重,然后重新进行微调运行。通常2–3次迭代就足够了。
  • 观察变化趋势。 如果振动一直在下降,哪怕只降低一点点——继续进行。如果振动上升——停止:不要继续叠加配重,去查找原因(角度?机械?共振?)。将每次运行与 Run 0 在日志中:有时最佳结果出现在中间某一步——可以退回到那次的配重配置。
  • 微调阶段本质上是没有尽头的 ——仪器总会建议再加一个小配重。何时停止由你根据公差自行决定。越接近零,计算出的质量和角度就越“漂移”——接近零点时剩下的只是噪声;在低振动下出现关于测量分散度的警告是正常现象,不是故障。
  • 状态良好的机器通常4–5次运行即可完成平衡。 第一次尝试就“归零”的情况只会发生在实验室平衡架上。但如果你已经运行了很多次仍无结果——这本身就是一种诊断结果:请去寻找机械方面的原因。
  • 可重复性检查:拆除配重——振动应恢复到初始水平。如果没有恢复——说明机器内部有东西在移动(内部的沙子、松动的锤片、在轴承座内打滑的轴承);也就是说不具备可重复性。

三种不同的“公差”——不要混淆

评估的内容 参数 标准
程序中的平衡结果 残余1×振动和残余不平衡量 由你设定目标值(程序中的ISO 1940计算器)
整机的总体状态 总振动VΣ,mm/s RMS ISO 10816 / 20816——在轴承座上进行的测量
转子平衡质量 残余不平衡量,g·mm/kg,平衡质量等级G ISO 1940-1 / ISO 21940-11

程序显示的“在公差范围内”信息,仅针对残余1×分量而言。它不能替代按照ISO标准进行的总振动评估,也不保证达到某个平衡等级G。对于合同报告,请记录所依据的标准、其版本、测量点、频带以及运行工况。

总振动大致分区

轴承座上的宽带振动,单位mm/s RMS(依据历史上的ISO 10816-3分类;仅供参考,并非最终结论——支撑类型会改变限值):

A——全新/维修后
B——可长期运行
C——受限,需排查原因
D——不可接受
机器分组 A区 B区 C区 D区
I级——最大15 kW的小型机器 ≤ 0.71 0.71–1.80 1.80–4.50 > 4.50
II级——15–75 kW的中型机器 ≤ 1.12 1.12–2.80 2.80–7.10 > 7.10
III级——大型机器,刚性基础 ≤ 1.80 1.80–4.50 4.50–11.20 > 11.20
IV级——大型机器,柔性基础 ≤ 2.80 2.80–7.10 7.10–18.00 > 18.00

尼古拉的现场经验法则: 低于约5 mm/s都是不错的结果;对于安装在软支撑上的农业机械,达到约7 mm/s也可以接受;低于2 mm/s——“硬币能立起来”(顺便说一句,这是向客户展示效果的最佳方式——也是最好的素材:“晃动→配重→安静→硬币立起来”)。对于安装在轻型机架上的重型转子,应把振动压到1 mm/s以下。风机有自己单独的标准,即ISO 14694。

程序中的ISO 1940公差

  1. 在平衡窗口中,点击 ISO 1940… (在旧版本中—— 计算).
  2. 输入转子质量(kg)和运行转速;选择等级: G 6.3 ——风机、叶轮、传动轴、农业机械转子(通用工业选择); G 2.5 ——高速和精密机器; G 16 ——粗放型农业机组和破碎机。数量级参考:一个80 kg、转速3,000 rpm的转子——G 6.3 ≈ 每平面800 g·mm,G 16 ≈ 每平面2,000 g·mm。
  3. 点击“OK”——公差将被输入到 宽容 字段;双平面时,每个平面各占一半。微调运行结束后,程序会显示PASS/FAIL。

如果以下条件全部满足,则平衡完成:

0 / 6

重新平衡、档案与报告

第二次对同一转子进行平衡时,只需一次测量即可完成

已保存的影响系数

影响系数——某台特定机器的“性格特征”——会由 Balanset软件 随每次平衡作业保存。对同一转子(或同类转子)重新平衡时,无需再进行试运行:

  1. 打开档案: F8 – 报告 (旧版本中为F6),在其中选择带有勾选标记的记录 Coeff(系数) 列,然后按下 F5 – Apply coefficients (必须是F5——“OK”按钮不会加载系数!)。或者从平衡表单中: 菜单 → Load Coefficients(加载系数).
  2. 仅执行 Run 0 ——立即计算出校正结果。
  3. 安装配重,并进行一次微调运行。 角度是从最初平衡时试重的位置开始测量的 ——因此应在转子上永久做出标记。

系数只有在一切都没有改变的情况下才有效:同一台机器、同样的传感器位置和方向、同样的转速、同样的刚度。更换了轴承、重新焊接了机架、移动了传感器——系数就已过时,需要重新进行完整流程。对于同类转子的批量平衡,请将试重安装在与反光标记对齐的位置——这样每台设备的零点参考就会一致。

档案与报告

  • 每次平衡作业都会自动写入档案(关闭窗口时会要求你输入转子名称)。档案保存在 Documents\BalSoft\Bs1A 并且不会因更新而丢失;要迁移到另一台电脑,只需复制这个文件夹即可。
  • Report(报告): 报告 平衡窗口中的按钮,或从档案中(F9 – 报告)。导出格式——PDF、HTML、RTF;ReportTpl文件夹中的模板可以按你公司的品牌进行定制。
  • 振动测量仪和降速曲线报告——通过 报告 按钮,位于相应的振动测量仪选项卡中:便于附加到“平衡前/平衡后”缺陷报告中。

故障排查:问题与解决方案

症状 → 需要检查的内容。搜索功能可对本节所有表格进行筛选

平衡无法收敛

症状 原因及应对方法
仪器不断要求“绕整整一圈”安装配重,而且越来越大 共振或轴承间隙(非线性)。改变转速或刚度,检查机械状况。否则“转子最终会变成完全由配重堆成的”。
配重完全没有改变振动 振动过大——可能是共振所致:降低转速,分两阶段平衡(先在低速下粗平衡,再在运行转速下平衡)。否则就是轴承损坏或存在裂纹。
安装配重后,角度翻转了约180° 过度校正:质量大于最优值。去掉一半,然后重新进行微调运行。
计算出的质量出现不合理的跳变(500 g → 200 g → 1.5 kg) 轴承间隙。停机,检查轴承配合情况。
计算出的质量异常巨大(中型转子上达到几公斤) 流程错误(角度是否正确?试重是否已经拆除?),或者结果以试重质量的百分比而非克数显示。
振动很大,但计算出的质量却异常小 检查1×分量、总振动和频谱——问题可能根本不是不平衡。或者传感器装错了位置(端面、“晃动”的部件):重新安装传感器,从头开始。
结果以百分比而非克数显示 未输入试重质量(或半径)。请输入——结果会重新换算为克数;100 g试重的150% = 150 g。
拆除配重后——振动没有恢复到初始水平 内部有东西在移动:转子内的沙子/水、松动的锤片、在轴承座内转动的轴承。没有可重复性——平衡也就无法进行。
运行过程中振动逐渐增大 持续上升——说明有东西在移动(轴承在其座内、轮子在轴上);呈波浪状变化——说明两个振源之间存在拍振。请检查轴承是否发热。
相位自行漂移(单次测量内偏差达±10°或更多) 轴承间隙。较少见的原因是热漂移:比较机器冷态和热态下的情况。
一个平面收敛,另一个不收敛 第二个轴承座一侧存在局部问题:轴承、共振、松动。请专门检查该支撑处。
已经平衡得很好,机器却依然在晃动 查看频谱:振源并非转子本身(可能是动力输出轴、皮带、相邻设备、电气原因)。V1o很小而V1s很大——即使进行平衡也不会有帮助。
重新装配后,不平衡量大幅反弹 该零件可以按两种位置安装(相差180°),拆卸后如果反装回去,重点就会跑到相反的一侧。拆卸之前,请用center punch(样冲)或记号笔标出各零件的相对位置。
在接近零振动时出现“测量偏差>30%”的错误提示 这是正常现象:越接近零,幅值和相位读数就越不稳定。这是提示你该停止了的信号,而不是故障。

转速表与转速

症状 原因及应对方法
转速读数比实际值高2–3倍 激光把“多余的标记”也看在眼里:反光点、螺栓、孔洞、焊缝。用读数除以实际转速——就能知道有多少个“标记”。请打磨掉/用胶带盖住它们,并改变光束角度。
转速已显示,但程序提示“转速表故障” 转速不均匀(皮带传动、农业机械):放宽滤波设置——旧版本中为Tacho unevenness = 200,或新版本中在F4 – Settings里调整Tacho filter。高转速时——把标记贴得更宽一些。
显示破折号 “— RPM”,无转速读数 开机顺序为ON → AUTO → LASER(不按LASER激光束会很暗);标记是否已贴好?距离是否在10–500 mm之间?转速表显示屏应显示转速(rpm)。
户外/强光下无法读取转速(在车间内可正常工作) 强烈日光会让转速表“失灵”。请想办法遮光:一块硬纸板、手、一把伞。典型信号:用身体挡住光线后,它就开始正常工作了。
转速“卡住”不变 与仪器的通信中断,或标记未贴好。请检查USB状态栏和标记。
转速表“打不开”,你在找电池 内部没有电池——它通过电缆供电。请勿打开外壳。测试方法:对准市电白炽灯 → 约6,000 rpm(50 Hz市电)或7,200 rpm(60 Hz)。

传感器与通道

症状 原因及应对方法
在明显晃动的机器上,某通道却只显示0.0X mm/s 导线/接头损坏:晃动传感器(应能看到30–100 mm/s的正弦波),在接口处和机器上互换传感器——“零点”要么跟着传感器走,要么留在原通道。
频谱中恰好在50 Hz处出现峰值 干扰:接头耦合螺母松动(屏蔽层经过它)、附近有变频器。请拧紧螺母,在电缆上加装磁环,让笔记本电脑用电池供电运行。
信号“杂乱”,不像正弦波;Vs远大于Vo 传感器装在了“晃动”的部件上(护罩、盖板)或端面——请把它移到刚性支撑处,并沿径向安装。或者问题根本不是不平衡——请查看频谱。
机器放在混凝土地面上时,读数“飘忽不定” 机器与地面之间存在微小冲击:把机器放在减振垫上,或将其固定在混凝土基础上;传感器水平放置,并增大试重质量。

软件与通信

症状 原因及应对方法
COM端口错误,PurgeComm Error 22 Windows 11更新后出现的一个已知问题:请将程序更新到2.x版本(该问题只在此版本中修复),拔出并重新插上电缆,恢复会话(Restore Session)。
“USB模块未连接”(黄色状态行) 检查电缆、更换USB接口、检查驱动(设备管理器中应显示“Arduino Due”COM端口)。点击状态栏——会立即重试连接。
“无响应” / 端口存在,但没有通信 端口被另一个程序占用(第二个副本、终端程序)——请关闭它;或者拔出并重新插上电缆。
“固件不受支持”——测量被阻止 2.3.x版程序需要5.5.0及以上版本的固件:请同意更新提示(耗时15–30秒,请勿触碰电缆)。
电脑时断时续地识别不到仪器;仪器在受到撞击后“失灵” 内部电路板之间的连接可能松脱:拆下4颗外壳螺丝,重新插好内部接头。有时问题出在USB电缆本身。
程序在作业过程中崩溃/笔记本电脑重启 重新打开平衡表单,在恢复会话的提示中选择“是”——所有运行数据都会恢复(最多可保留7天)。
重启后设置没有被保存 F4设置只有在按下Save或正常退出时才会保存;异常关闭不会保存设置。如果仍然无法保存——请以管理员身份运行程序。
档案功能不起作用(便携式安装) 缺少数据库组件:请重新运行一次安装程序,并保持勾选“DB setup”和驱动程序。不要把程序安装到OneDrive文件夹中。
无法输入带小数部分的质量 来自Windows区域设置的小数分隔符(点/逗号)问题:可以输入整数克数,或更改系统区域设置。在2.x版本中已修复。
怀疑“仪器算错了” 合理性检验:安装一个已知配重,观察响应——变化应当是成比例且可重复的。你也可以在同一台机器上同时比较两台仪器。

程序提示信息

留言 这意味着什么,以及该怎么做
试验重量过小 响应幅值变化小于约10%,相位变化小于约5–10°:请把试重增大1.5–2倍,或移动其位置(它可能恰好落在了一个“节点”上),然后重新运行。
测量结果与上一次运行相比没有变化 读数没有变化:你是否真的安装/移动了试重?请检查并重新运行。
检测到信号削波(ADC饱和) 传感器过载:降低转速/试重质量;或者启用实验性的“Recover clipped 1x”恢复功能(结果为近似值)。
影响系数计算失败 两个平面的响应结果呈线性相关:请改变试重质量或角度,然后重新进行试运行。
增加平均次数并不能提高精度 精度达到了一个“平台期”——这是机械问题(间隙、转速不稳)的信号。可以接受当前结果,但仍值得找出原因。
转速发生明显变化 两次运行之间转速发生了变化(或转速表触发了两次)。所有运行必须保持相同转速。
对于三配重环槽法来说太重了! 无法用三个各为试重质量1/3的配重来凑出校正量:请使用Free positions(自由位置),或先降低不平衡量。
无转速计 – 仅 RMS 没有转速表信号时,只能获得总振动值:没有反光标记,就无法计算1×分量的幅值和相位。

典型机型:特点与陷阱

来自约1000台机器的实际经验总结:每种机型该检查什么、可以预期什么

🚜 粉碎机与割草机

  • 对它们进行平衡 抬离地面 (机具处于自由悬挂状态)以及 在已安装刀片/锤片的状态下:如果没有它们,一旦安装上就会重新出现不平衡。
  • 应成对(相对位置)更换锤片(新锤片和磨损锤片的重量差可达100 g),或整套更换;如果无法配齐一整套,应将剩余锤片对称排列。
  • 临时点焊或夹紧晃动的前挡帘,并把推料架压向外壳——有间隙的铰链会产生共振,破坏测量结果。
  • 林业粉碎机的主要问题在于轴承;旋转式割草机的主要问题在于弯曲的长轴。自由摆动的锤片在旋转时会被离心力甩向外侧,不会造成干扰。
  • 对于齿轮驱动的转子,应把标记贴在转子轴本身上(需拆下侧盖)。
  • 不要在不同粉碎机之间套用影响系数——每次都要运行完整流程。
🌾 联合收割机

  • 多个以不同转速运转的滚筒应依次逐一平衡;平衡顺序由频谱中最高峰值决定。
  • 同一机架上以相同转速运转的两个转子——请拆下皮带,逐一进行平衡。
  • 秸秆切碎器是最麻烦的;在抛送加速器上,可在刀片螺栓上使用50–100 g的垫片,并从最低转速档开始。
  • 如果驾驶室/梯子/后视镜在晃动,而转子本身很平静——这是某个松动部件的共振:把传感器直接装在上面,峰值频率会指出振源(通常是螺栓)。
  • 即使滚筒已经在平衡机上平衡到G 6.3,收割机往往仍会晃动——在原位、在其自身轴承中进行补充平衡是常规操作。
🌀 风机

  • 常年存在的问题——风机蜗壳和机架的共振:用千斤顶支撑或加装加强筋可以解决“平衡不了”的情况。
  • 支撑方式:固定于混凝土中的锚栓,或弹簧隔振器——而不是“随便放在地板上”。
  • 滤网堵塞 = 空气动力振动(负压把外壳“吸”变形):清理可以消除平衡无法去除的残余振动。
  • 皮带传动:先单独运行电机,不装皮带。
  • 把配重安装在没有强气流的位置(通常是叶轮背板处),否则会产生啸叫声。
  • 如果1×分量很小,但总振动很大——大多数情况下问题出在轴承,而不是不平衡。
⚙️ 破碎机与粉碎机

  • 只有在安装好锤片的情况下才能进行。自由摆动的锤片(打击板)会在两次运行之间落到新的位置——可以用“停止/启动”测试来检查。
  • 1×分量很小,却有一片谐波“森林”——请沿着传动链逐一排查:拆下皮带,听声音;在一个真实案例中,罪魁祸首是一个“用手根本感觉不出来”的损坏联轴器。
  • 组合式转子(多个圆盘)——分阶段进行:先逐一处理每个圆盘,再处理整体装配。
🔩 传动轴

  • 振动的原因最常见的是万向节十字轴磨损:先修复,再平衡。轴向间隙可以接受,径向间隙则不可以。
  • 配重——如果不想焊接,可使用配合螺纹锁固胶的管夹。
  • 带中间支撑轴承的传动轴在支架上已经属于三平面作业(需要Balanset-4);而在1A上处理两段式轴——可以通过移动传感器并使用三平面计算器来完成。
🛠 机床与主轴

  • 带卡盘的主轴——通常为单平面(不平衡由卡盘引入);传感器安装在侧面,水平放置。
  • 刚性机座会“吃掉”信号:提高转速(力的大小按转速的平方增长)、水平方向测量、把平均次数设为64、用已知配重进行灵敏度测试。
  • 芯轴跳动可通过180°法消除: Eccentricity(偏心)/ Run E 模式——测量一次,把转子在芯轴上转动180°,再测量一次;程序会自动扣除芯轴本身的影响。
  • 数控机床主轴可直接在机床上以最高18,000–24,000 rpm的转速进行平衡;可达到G 1的等级。

自制平衡架(简要说明)
  • 软支撑(工作在共振点以上) ——弹簧支撑:固有频率比运行转速低2–3倍,支架可用手晃动。标准的Balanset-1A传感器即可适用。平衡转速应接近转子的运行转速。
  • 硬支撑(工作在共振点以下) ——固有频率是运行转速的2–3倍;这需要使用力传感器(这已经属于Balanset-1的配置)。适用于放在弹簧上转动很危险的重型轴。在硬支撑平衡机上可以在较低转速下进行平衡。
  • 一个典型错误——“越刚性越好”:把支架夹在一张厚重的桌子上,却奇怪为什么平衡不了。软支撑平衡架需要有活动自由度。
  • 给电子系统已损坏的旧平衡机“复活”:把Balanset作为新的测量系统使用——这是常见做法。

参考

快捷键、小词汇表、实用的程序功能

主窗口快捷键

F6–F8的功能分配在不同程序版本之间是不同的!可靠的判断依据是按钮上的文字:按键功能就直接印在按钮上。灰色按钮 = 该按键无功能。

按键 新版本(2.3.x) 旧版本(2.2.x和1.7x)
F1 关于(版本、更新、支持) 关于
F2 / F3 选项卡:单平面/双平面 一样
F4 Settings——程序设置 一样
F5 Vibration Meter——振动测量仪窗口 一样
F6 Balancing——平衡窗口 Reports——档案
F7 Charts——分析仪 Balancing——平衡窗口
F8 Reports——档案 Charts——分析仪
F9 Route Inspection(路线巡检,如启用) 一样
F10 退出 一样
F12 当前活动窗口的截图(在任何程序窗口中均可)

在平衡窗口中:F7——运行当前步骤,F5——返回上一步,F10/Esc——关闭。在振动测量仪和分析仪中:F9——测量/停止/实时。

人们常常忽略的程序功能

  • 降速曲线 (降速曲线)和 碰撞测试 ——寻找共振(章节 6).
  • 首次试重的估算 ——根据Run 0的数据估算第一个试重的质量和所在侧。
  • Fixed positions(固定位置)/Circular groove(环形槽)/Drill(钻孔) ——在叶片上安装配重、在凹槽中放置三个配重、通过钻孔进行平衡(章节 8).
  • 手动输入 ——手动输入幅值和相位(从另一台仪器或旧的会话中转移数据)。
  • 更改校正平面 ——如果无法把配重装在计算出的位置上,就把配重换算到其他位置。
  • 镜像 在极坐标图上——即“从机器另一侧看去”的视图。
  • 计算器:ISO 1940公差、试重;带品牌定制模板的报告;不限量的档案;程序可以安装在任意数量的电脑上——无需许可证,无需订阅。

小词汇表

1×分量(每转一次的振动) 转子旋转频率上的振动。这正是不平衡所产生的振动,也是平衡计算唯一依据的振动。
相位 振动矢量相对于转速表标记的角度。它本身并不等同于“重点的位置”——只有通过试运行才能对其进行解读。
影响系数 特定机器对已知配重的响应:1 g的配重会使读数变化多少mm/s、朝哪个相位方向偏移。这是通过试运行确定的,并且只在条件不变的情况下有效。
Run 0 / Run 1 / Run 2 / Run T 初始运行 → 平面1试运行 → 平面2试运行 → 微调(检查)运行。
静不平衡/力偶不平衡 重点使整个转子偏移/转子两端向相反方向拉扯。前者可在单一平面内校正,后者只能在两个平面内校正。
谐振 运行转速与结构固有频率重合:出现幅值峰值加约180°的相位反转。在共振点无法进行平衡。
平衡质量等级G(ISO 1940) 转子残余不平衡量的限值:G 6.3——一般工业用途,G 2.5——精密用途,G 16——粗放型农业机械。
A–D区(ISO 10816) 机器总振动的评级:A——优秀,B——可接受,C——受限,D——不可接受。
软脚 支座没有平贴在基础上:机器会“呼吸式”晃动,刚度不一致,读数会漂移。

平衡记录表

可以在现场填写,也可以打印出来(菜单中的“Print”按钮)。程序本身可以通过Report按钮生成报告——这份表格作为现场工作单十分实用

物体

日期技术人员
机器/设备

平衡前的检查

☐ 轴承(撬杆,90°)  ☐ 裂纹/焊缝  ☐ 螺栓  ☐ 刀片/锤片配套齐全
☐ 已检查共振(降速/敲击测试)  ☐ 振动测量仪读数稳定

测量模式

转速,rpm平面:☐ 1  ☐ 2
公差,mm/s传感器位置

初始运行(Run 0)

Bearing 1(轴承1):VΣV相位
Bearing 2(轴承2):VΣV相位

试验重量

平面 1:质量,g半径,mmΔ 1×
平面 2:质量,g半径,mmΔ 1×

校正配重(实际安装的)

平面 1:质量,g角度,°☐ 已添加  ☐ 已去除
平面 2:质量,g角度,°☐ 已添加  ☐ 已去除

微调运行(Run T)

Bearing 1(轴承1):VΣV相位
Bearing 2(轴承2):VΣV相位
☐ 1×在公差范围内  ☐ 可重复性  ☐ VΣ 在限值范围内  ☐ 配重已完全焊接并检查  ☐ 试重位置已标记
结论

接下来该怎么做

Balanset-1A的其余文档和工具

本文编写于2026年8月24日,参考了三个来源:工作草稿《使用Balanset-1A进行转子现场平衡快速指南》(v0.2);Balanset-1A官方软件手册(2.2.29–2.2.30版和2.3.0.0版,共35章);以及对约650条Vibromera支持聊天记录(尼古拉的建议、案例和措辞)的分析。

规范性引用文件:ISO 1940-1 / ISO 21940-11(平衡质量等级),ISO 10816 / ISO 20816(机器振动评估),ISO 14694(风机)。

本资料仅供参考:不能替代仪器制造商的说明书,也不能替代适用标准的要求。

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