现场动平衡的原理及分离解算

有些回转体系统体积巨大,以至于没有合适的动平衡机能支承运行;有些小厂不具备利用动平衡机进行平衡的工作条件;有些回转体的工作环境为高热或高电磁场等,由于热变形或磁滞伸缩变形等,使在动平衡机上已达到的平衡遭到破坏;又由于运输或维修等原因,需要对平衡好的回转体重新进行组装;所有这些情况,均需要进行现场动平衡解决。现场动平衡可以包括进行单面静平衡及对柔性回转体的动平衡。
   进行静平衡的方法很简单,首先在回转体附加支承处(蕞好离校正面距离蕞短),振动较大的方向(通常为水平方向)上,安置传感器,并接通一个测振仪,启动回转体至工作转速下记录振动响应的大小,高读数为X,对应着被测的不平衡量U,并存在关系式 U=kx,对于刚性回转体而言,在固定的转速下,不论是硬支承还是软支承,k一定是个常数,所以也一定存在矢量关系式U=kx。为求出矢量x的角度(或相位)可采用转们两次法进行测量计算。即在回转体半径为R(mm)任意位置上,安置一块校验质量M(g),然后启动回转体至相同的转速下,记录此时的振动响应,高读数为x1,显然,x1为原不平衡量U及校验不平衡量U1=MR共同作用产生的,即kx1=U+Ut.将校验质量M(g)转位180o,重新安置后再次启动回转体至相同转速下,记录此时的振动响应,高读数为X2,应有kx2=U-Ut,因而利用图解的方法,很容易求解矢量方程。

   对于需要进行双面平衡的回转体,应使用能测量相位的现场动平衡测试仪器,因而需要在回转体上设置其准信号发生器,常用光电式,也有使用由支承处的振动信号触发的同步闪光灯,由于人眼的视觉暂停现象,会学得观察到的回转体,处于静止状态。需要预先在校正面上设置了0°,90°,180°…等角度标记,便可在同步内光的情况下,便可以观察出设置的0°角度标记与某固定位置(例如水平方向)之间的夹角了。
   有了其准信号,能确定支承处振动响应的复振幅XL及XR,便可按系数影响法计算不平衡量的大少了。进行现场动平衡时,通常并不知道系统的刚度矩阵或质量矩阵,也不容易确定支承的刚度或阴尼特性,以便进一步简化动刚度矩阵,这时可通过实验的方法,求出系统的动柔度矩阵,再通过求逆矩阵,求出刚度矩阵。这个方法称为影响系数法,在柔性回转体多校正面平衡中,也得到广泛应用。

   影响系数法采用复数进行运算比较方便,其系数矩阵元素,也为复数,因而可以考虑阴尼的影响,而不像软支承动平衡机或硬支承动平衡机那样尽量减小支承的阴尼,并在分离解处时,将其略去不计。影响系数矩阵元素为数值,测试时,均应在固定转速下进行,转速变了,影响系数矩阵值也就变了。

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