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電機轉子動平衡過程控制關鍵點

發布時間:2017-12-27
        轉子動平衡是電機生產制造過程中極其重要的一個工序,直接關系到電機的噪聲、振動指標性能是否達標的問題。由于電機電氣設計上的缺陷也會引起噪聲、振動超標,與機械上的不平衡問題交織在一起,導致電機噪聲、振動問題極其復雜。今天,Ms.參與大家討論的主題是電機轉子本身的不平衡問題,即撇開電磁因素,專門探究產生噪聲、振動問題的機械方面的根源。
        電機轉子本身屬于典型的回轉體。制造過程中,加工誤差或手工操作的不確定性造成質量分布不均勻(即偏心),產生了不平衡。不平衡產生的力若不予以修正,不僅致使支承軸承損壞、電機損毀,也會引起機器基礎開裂,結構件焊縫開裂。
        通過加重或去重的手段,減小以至消除這種不平衡因素稱之為轉子平衡。當不平衡質量矩存在于質心所在的徑向平面上,且無任何力偶矩存在時,直接通過質心的徑向平面加重或減重,稱之為靜平衡校正;若轉子的質心恰好位于軸線上,質心兩側軸線橫截面上轉子的重心不在軸線上,旋轉時二離心力大小相等、方向相反,組成一對力偶,此力偶矩引起二端軸承產生周期性變化的動反力,故須在質心兩端的兩平面上加重或減重,稱之為動靜平衡校正。通常情況下,電機轉子轉動時離心力為一個合力和一個力偶,因而常說的轉子動平衡實際上應為動靜混合不平衡的校正操作。
 
轉子校動平衡方法
       不平衡產生的離心力取決于轉子的轉速和重量。為求得不平衡質量與振幅之間的對應關系,可利用試加重量,使振動振幅發生變化,獲知單位不平衡重量引起多大的振幅變化。
       假定A為原始振幅(μm),G為轉子重量(kg),R為平衡半徑(mm),轉速為n(r/min),則試加重量大小按下式估算:

加重位置主要依靠經驗積累,確定試加重量方位,一般不平衡重量超前測振點15-45°。
 
平衡精度及其計算
平衡精度也叫平衡品質,是衡量轉子平衡優劣程度的指標,單位為mm/s。若轉子平衡后不平衡率(單位g.mm/kg)或轉子偏心距(單位μm)為e ,則其平衡精度G (單位:mm/s)為:
G = ωe/1000
其中,ω為轉子角速度(rad/s),與轉速n的關系為ω=2πn/60
若平衡半徑為R(單位mm),則允許殘余不平衡質量m(單位g)計算公式推導如下:
2mω2R=Wω2e
m=We/2R
式中W為轉子總質量(單位kg)
假如有一電機轉子,平衡精度G6.3級,轉子轉速n=800r/min,轉子質量0.142kg,轉子直徑17mm,則:
R=17/2=8.5(mm)
e=1000G/ω=30000G/πn=75.2(μm)
允許不平衡量m=We/2R=0.63(g)
       目前各電機生產廠家采用不同規格型號的動平衡設備。按測量原理分有硬支撐動平衡機和軟支撐動平衡機;按型式有臥式和立式動平衡機;按應用則有通用和專用動平衡機。
       在實際平衡過程中我們可以發現,有的轉子在動平衡過程中未發現問題,或是通過動平衡已確定平衡的轉子,在實際的運行中會出現由于轉子本身問題導致的振動或噪聲,特別是對于撓型轉子問題更嚴重一些;另外,電機轉速與平衡設備轉速差異性比較大的情況也會導致平衡效果與實際運行效果不一致。正是基于以往許許多多類似問題的分析解決,在不斷的經驗積累和理論創新基礎上,才衍生出了今天種類繁多的改進型、專用型動平衡設備。
 

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