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电机转子动平衡过程控制关键点

发布时间:2017-12-27
        转子动平衡是电机生产制造过程中极其重要的一个工序,直接关系到电机的噪声、振动指标性能是否达标的问题。由于电机电气设计上的缺陷也会引起噪声、振动超标,与机械上的不平衡问题交织在一起,导致电机噪声、振动问题极其复杂。今天,Ms.参与大家讨论的主题是电机转子本身的不平衡问题,即撇开电磁因素,专门探究产生噪声、振动问题的机械方面的根源。
        电机转子本身属于典型的回转体。制造过程中,加工误差或手工操作的不确定性造成质量分布不均匀(即偏心),产生了不平衡。不平衡产生的力若不予以修正,不仅致使支承轴承损坏、电机损毁,也会引起机器基础开裂,结构件焊缝开裂。
        通过加重或去重的手段,减小以至消除这种不平衡因素称之为转子平衡。当不平衡质量矩存在于质心所在的径向平面上,且无任何力偶矩存在时,直接通过质心的径向平面加重或减重,称之为静平衡校正;若转子的质心恰好位于轴线上,质心两侧轴线横截面上转子的重心不在轴线上,旋转时二离心力大小相等、方向相反,组成一对力偶,此力偶矩引起二端轴承产生周期性变化的动反力,故须在质心两端的两平面上加重或减重,称之为动静平衡校正。通常情况下,电机转子转动时离心力为一个合力和一个力偶,因而常说的转子动平衡实际上应为动静混合不平衡的校正操作。
 
转子校动平衡方法
       不平衡产生的离心力取决于转子的转速和重量。为求得不平衡质量与振幅之间的对应关系,可利用试加重量,使振动振幅发生变化,获知单位不平衡重量引起多大的振幅变化。
       假定A为原始振幅(μm),G为转子重量(kg),R为平衡半径(mm),转速为n(r/min),则试加重量大小按下式估算:

加重位置主要依靠经验积累,确定试加重量方位,一般不平衡重量超前测振点15-45°。
 
平衡精度及其计算
平衡精度也叫平衡品质,是衡量转子平衡优劣程度的指标,单位为mm/s。若转子平衡后不平衡率(单位g。mm/kg)或转子偏心距(单位μm)为e ,则其平衡精度G (单位:mm/s)为:
G = ωe/1000
其中,ω为转子角速度(rad/s),与转速n的关系为ω=2πn/60
若平衡半径为R(单位mm),则允许残余不平衡质量m(单位g)计算公式推导如下:
2mω2R=Wω2e
m=We/2R
式中W为转子总质量(单位kg)
假如有一电机转子,平衡精度G6.3级,转子转速n=800r/min,转子质量0.142kg,转子直径17mm,则:
R=17/2=8.5(mm)
e=1000G/ω=30000G/πn=75。2(μm)
允许不平衡量m=We/2R=0.63(g)
       目前各电机生产厂家采用不同规格型号的动平衡设备。按测量原理分有硬支撑动平衡机和软支撑动平衡机;按型式有卧式和立式动平衡机;按应用则有通用和专用动平衡机。
       在实际平衡过程中我们可以发现,有的转子在动平衡过程中未发现问题,或是通过动平衡已确定平衡的转子,在实际的运行中会出现由于转子本身问题导致的振动或噪声,特别是对于挠型转子问题更严重一些;另外,电机转速与平衡设备转速差异性比较大的情况也会导致平衡效果与实际运行效果不一致。正是基于以往许许多多类似问题的分析解决,在不断的经验积累和理论创新基础上,才衍生出了今天种类繁多的改进型、专用型动平衡设备。
 

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