GB 6557-1986 挠性转子的机械平衡.pdf

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中华人民共和国国家标准
UDC21,253
820
挠性转子的机械平衡
GB6557-86
The mechanical balancing of flexible rotors
本标准是旋转机械各类挠性转子平衡的基础性、通用性标准。在本标准中,按平衡的要求把转子
分成若干类,并根据各类转子的特点,对平衡的方法、操作步骤、不平衡最终状态的评定方法以及有
关平衡的一些共性问题作了说明和规定。
本标准适用于旋转机械各类挠性转子的平衡,但它不可能包括各类转子平衡所有的技术间题。本
标准可作为旋转机械的转子设计,确定转子平衡工艺,国内外贸易及产品验收的基本文件
本标准等效采用ISO5406-1980《挠性转子的机械平衡》
挠性转子平銜的理论基础
本章中只给出转子动力学中与桡性转子平衡有关的若干基础性结论。
1.1临界转速
,1转子在理论上一般其有无穷多个临界转速,但在工程上有意义的只是前η阶临界转速,对转
子平衡来说,必须考虑的是从琴到最高T作转速范围内π阶临界转速,有时还需考虑(n+1)阶甚至
更高阶的临界转速。
1.2转子在临界转速下将产生共振,共振的幅值取决于系统的阻尼和该阶振型不平衡量的大小
以及通过临界转速时加速率的大小。一般来说,在转子设计时应使工作转速或工作转速范围避开临界
转速,避开的程度由同类转子的经验来确定。
1.1,3如果系统的阻尼较大,转子平衡很好,那么转了可以在临界转速区域安全运转不致造成危
害。但是如果系统阻尼很小,则不能指望用平衡的办法使转子在临界转速区域长期安全运转,因为平
衡状态有可能在运转期间发生变化,而系统阻尼又很小,将可能产生较大的振动。
1.1.4转子临界转速除与转子木身的结构特性和材料的弾性模有关外,还和支承座、底板、基
础的动刚度及轴承动特性、密封动特性(例如油膜)等有关。这些因素对较高阶临界转速影响更显著。
1.1.5多转子系的临界转速、主振型和单转子的临界转速、主振型是不相同的。这与各转子之间
的联结条件有关,不可能用简单的关系式来表示
1.2挠性转子的振型
若不考志阻尼,对于支承在各向同性的轴承上的转子,转予挠曲主振型是绕转子轴线旋转的平面
曲线。对于两端弹性支承的简单转子,最低阶的三个主振型如图1所示。
如果支承刚度很小,还可能出现转子刚性振型。此时,转子本身并无明显的挠曲,转子轴线绕轴
承中心线旋转的轨迹是圆柱面或圆锥面。
对丁有阻尼的转子-轴承系统,特别是在由汕膜轴承引起的阻尼较大的情况下,挠曲振型将是绕
转子轴线旋转的空间曲线
有阻尼的转子第二阶振型如图2所示。在很多情况下,有阻尼的振型可近似地看成为转子軸线
旋转的平面曲线(主振型)。轴承的轴向位置以及轴承、支座的动力特性对转子的振型和响应都有显
著的影响。
国家标准局1986-07-02发布
1987-05-01实施
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GB6557-38
典型的特子
b第一阶绕曲主振型
第二阶挽曲主版型
第三阶挠曲主板型
图1弹性支承的挠性转子的典型振型
标系
nZ:以转子角速度绕
0Z旋转的坐标系
图2有阻ル的转子第二阶挠曲振型
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GB6557-86
1.3不平衡量的分布
不平衡量沿转子轴向的分布大都是随机性的。压配合圆盘、联轴器等可能引起较大的局部不平衡
量,而使不平衡量沿转孖的轴向分布受到明显的影响。名义上相同的转了其不平衡量的分布可能相似
但很难相同。初始不半衡量以及剩余不平衡量也可能存在明鼠的差异。
烧性转子上不平衡量的分布比刚性转子上不平衡量的分布有更重要的意义,因为它対挠曲振型的
激励具有重要影响。此外,对挠性转子来说,校正质量的平衡效果和转速有关,也和校正质量在转子
上的轴向位置有关。对于在某个半衡转速下平衡好了的转子,当转」转速改变时,其平衡状态可能变
化。转子在受热下运转可能产生热变形以及转子在旋转时转子上零部件松脱、变形,这些因素也可能
导致转子上不平衡量大小和分布规律的变化。
1.4烧性转子的不平衡响应
不半衡量的分布可以用各阶振型分量的形式表示,而每阶振型的动挠度由相应的振型不平衡最所
起,并在该阶临界转速付转子的振型响应达到最大。当阻尼很小,转子转速接近某阶临界转速时,
以把转子的挠度油线看成是相应于该阶临界转速下的主振型曲线,如图1所示。如果转子-轴承系统
有“定的阻尼,转子在临界转速下的挠度曲线将是空间曲线,如图2所示。类似的说?更高阶振型
也适用。至于转子的振型响应人到什么程度,这取决于该阶振型不半衡分量和转子系统阻尼的大小。
某个给定的校正质量对某阶振型产牛的平後效果取决于校正质量所在轴向位置上的该阶振型曲线
的纵坐耖が。如图1所示,在P2平面上加一集中质量对第一阶振型没有影响同样,在P1平面或P平
面上加的集中质量不影啊第三阶振型;相反,在P3平面上加的集中质量对第一阶振型产生最大的影响。
5校正平面的设置
在转子上加校正质量是用来抵消初始不半衡量的影响。初始不平衡量在转子上常常是随机分布的,
而校止质量的大小、在转子上的轴向位置和角度位置通常是离散的。如果按振型的次序进行平衡,校
止质量的设置应使得在平衡的每一个步骤,新的校正质量不扰乱前面已经平衡了的振型。所需的校止
ド面数口在某种程度上取决于转子的类型和采用的其体平衡方法。
实际上,校止平面数目常常受到结构设计上的限制(在现场还受到现场条件的制)。在转子设计
阶段就应考虑有足够数量的校正平面。
1.6多转子系
在多铉子系中,每个转了都有一組临界转速和振型,而且各个转了的临界转速和振型通常是彼此
不相同的。当转子联结在一起时,多转」系也将有组临界转速和振型,这些临界转速既不等于联结
前单转子的临界转速,也和它没有简单的关系。此,当按某阶多转子系的卞振理抵动时,多转子
系中何个部分的挠度曲线和相应的单转子的振型也没有简单的关系。因此,在理论上,多转了系的不
ド衡量分布应按多转子系的振型来处理,而不是按单转子的振型来处理
在实际中,当多个转子联在一起时,只有每个转子在联结前的振型和联结的振型没有明显差异
的情况下,有时可把多转子系的每个转子作为单转子分别做平衡而不做多转」系平衡,世可以使多
转子系满意地运行,这种方法是近似的但是是实用的。其实用度取决于単转子及多转子系的振型和
临界转迷、联轴器和联结轴部分的刚度、不平衡量的分布(这是未知的)、联轴器装配的不半衡和加
误差。如果是萊性联轴器,用这种力法足可行的。
当支承在各自轴承上的两个转子联在一起,联轴器作为悬臂质量远小于任·转子的质量时,每个
转子一般可以作为?个单转子分别进行平衡。
2转子分类
在本标准中,按平衡的要求将转子分成五类(知表1)。
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