水泵動平衡和靜平衡
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發布時間：2023-10-13
一．靜平衡
靜平衡在轉子一個校正面上進行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉子在靜態時是在許用不平衡量的規定范圍內，為靜平衡又稱單面平衡。
二. 動平衡
動平衡在轉子兩個或者兩個以上校正面上同時進行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉子在動態時是在許用不平衡量的規定范圍內，為動平衡又稱雙面或者多面平衡。
三. 轉子平衡的選擇與確定
如何選擇轉子的平衡方式，是一個關鍵問題。其選擇有這樣一個原則：只要滿足于轉子平衡后用途需要的前提下，能做靜平衡的，則不要做動平衡，能做動平衡的，則不要做靜動平衡。原因很簡單，靜平衡要比動平衡容易做，省功、省力、省費用。
那么如何進行轉子平衡型式的確定呢？需要從以下幾個因素和依據來確定：
1. 轉子的幾何形狀、結構尺寸，特別是轉子的直徑D與轉子的兩校正面間的距離尺寸b之比值，以及轉子的支撐間距等。
2.轉子的工作轉速關轉子平衡技術要求的技術標準，如GB3215、API610、GB9239和ISO1940等。
3.轉子做靜平衡的條件在GB9239平衡標準中，對剛性轉子做靜平衡的條件定義為：如果盤狀轉子的支撐間距足夠大并且旋轉時盤狀部位的軸向跳動很小，從而可忽略偶不平衡（動平衡），這時可用一個校正面校正不平衡即單面（靜）平衡，對具體轉子必須驗證這些條件是否滿足。在對大量的某種類型的轉子在一個平面上平衡后，就可求得最大的剩余偶不平衡量，并除以支撐距離。如果在最不利的情況下這個值不大于許用剩余不平衡量的一半，則采用單面（靜）平衡就足夠了。
從這個定義中不難看出轉子只做單面（靜）平衡的條件主要有三個方面：（1）一個是轉子幾何形狀為盤狀；（2）一個是轉子在平衡機上做平衡時的支撐間距要大；（3）再一個是轉子旋轉時其校正面的端面跳動要很小。
對以上三個條件作如下說明：（1）何謂盤狀轉子主要用轉子的直徑D與轉子的兩校正面間的距離尺寸b之比值來確定。在API610標準中規定D/b＜6時，轉子只做單面平衡就可以了；D/b≥6時可以作為轉子是否為盤狀轉子的條件規定，但不能絕對化，因為轉子做何種平衡還要考慮轉子的工作轉速。（2）支撐間距要大無具體的參數規定，但與轉子校正面間距b之比值≥5以上均視為支撐間距足夠大。（3）轉子的軸向跳動主要指轉子旋轉時校正面的端面跳動，因為任何轉子做平衡試都是經過精加工的，加工后已保證了轉子的孔與校正面之間的行為公差，端面跳動很小。
根據上述轉子做單面（靜）平衡的條件，再結合有關泵方面的技術標準（如GB3215和API610），只做靜平衡的轉子條件如下：（1）對單級泵、兩級泵的轉子，凡工作轉速＜1800轉/分時，不論D/b＜6或D/b≥6只做靜平衡即可。但是如果要求做動平衡時，必須要保證D/b＜6，否則只能做靜平衡。（2）對單級泵、兩級泵的轉子，凡工作轉速≥1800轉/分時，如果D/b≥6只做靜平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于許用不平衡量的1/2。如果要求做動平衡，要看兩個校正面的平衡是否能在平衡機上分離開，如果分離不開，則只能做靜平衡。（3）對一些開式葉輪等轉子，如果不能實現兩端支撐，只做靜平衡即可。因為兩端不能支撐，勢必進行懸臂，這樣在平衡機上做動平衡很危險，只能在平衡架上進行單面（靜）平衡。
4. 轉子做動平衡的條件在GB9239標準中規定：凡剛性轉子如果不能滿足做靜平衡的盤狀轉子的條件，則需要進行兩個平面來平衡，即動平衡。
只做靜平衡的轉子條件如下（平衡靜度G0.4級為最高精度，一般情況下泵葉輪的動平衡靜度選擇G6.3級或G2.5）：（1）對單級泵、兩級泵的轉子，凡工作轉速≥1800轉/分時，只要D/b＜6時，應做動平衡。（2）對多級泵和組合轉子（3級或3級以上），不論工作轉速多少，應做組合轉子的動平衡。
四. 動平衡試驗
動平衡試驗是對轉子進行動平衡檢測、校正，并達到使用要求的過程。當零件作旋轉運動的零部件時，例如各種傳動軸、主軸、風機、水泵葉輪、刀具、電動機和汽輪機的轉子等，統稱為回轉體。在理想的情況下回轉體旋轉與不旋轉時，對軸承產生的壓力是一樣的，這樣的回轉體是平衡的回轉體。但工程中的各種回轉體，由于材質不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產生的誤差，甚至設計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素，使得回轉體在旋轉時，其上每個微小質點產生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機械及其基礎上，引起振動，產生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機械壽命，嚴重時能造成破壞性事故。為此，必須對轉子進行平衡，使其達到允許的平衡精度等級，或使因此產生的機械振動幅度降在允許的范圍內。
五.平衡方法
1.工藝平衡法
工藝平衡法的測試系統所受干擾小，平衡精度高，效率高，特別適于對生產過程中的旋轉機械零件作單體平衡，目前在動平衡領域中發揮著相當重要的作用，汽輪機、航空發動機普遍采用這種平衡方法。但是，工藝平衡法仍存在以下問題：
（1）平衡時的轉速和工作轉速不一致，造成平衡精度下降。例如：有不少轉子屬于二階臨界轉速的擾性轉子，由于平衡機本身轉速有限，這些轉子若采用工藝平衡，則無法有效的防止轉子在高速下發生變形而造成的不平衡。
（2）平衡機（特別是高速立式平衡機）價格昂貴。
（3）在動平衡機上平衡好的轉子，裝機后其平衡精度難以保證。因為動平衡時的支承條件不同于轉子在實際工作條件下的支承條件，且轉子同平衡裝置之間的配合也不同于轉子與其自身轉軸之間的配合條 件，即使出廠前已在動平衡機上達到高精度平衡的轉子，經過運輸、再裝配等過程，平衡精度在使用前難免有所下降，當處于工作轉速下運轉時，仍可能產生不允許的振動。
（4）有些轉子，由于受到尺寸和重量上的限制，很難甚至無法在平衡機上平衡。例如：對于大型發電機及透平一類的特大轉子，由于沒有相應的特大平衡裝置，往往會造成無法平衡；對于大型的高溫汽輪 機轉子，一般易發生彈性熱翹曲，停機后會自動消失，這類轉子需進行熱動態平衡，用平衡機顯然是無法平衡的。
（5）轉子要拆下來才能進行動平衡，停機時間長、平衡速度慢、經濟損失大。
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精度等級G |
g.mm/kg |
轉子類型舉例 |
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G4000 |
4000 |
具有單數個氣缸的剛性安裝的低速船用柴油機的曲軸驅動件 |
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G1600 |
1600 |
剛性安裝的大型二沖程發動機的曲軸驅動件 |
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G630 |
630 |
剛性安裝的船用柴油機的曲軸驅動件；剛性安裝的大型四沖程發動機曲軸驅動件 |
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G250 |
250 |
剛性安裝的高速四缸柴油機的曲軸驅動件 |
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G100 |
100 |
六缸和多缸柴油機的曲軸驅動件。汽車、貨車和機車用的（汽油、柴油）發動機整機。 |
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G40 |
40 |
汽車車輪、箍輪、車輪整體；汽車、貨車和機車用的發動機的驅動件。 |
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G16 |
16 |
粉碎機、農業機械的零件；汽車、貨車和機車用的（汽油、柴油）發動機個別零件。 |
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G6.3 |
6.3 |
燃氣和蒸氣渦輪、包括海輪（商船）主渦輪剛性渦輪發動機轉子；透平增壓器；機床驅動件；特殊要求的中型和大型電機轉子；小電機轉子；渦輪泵。 |
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G2.5 |
2.5 |
海輪（商船）主渦輪機的齒輪；離心分離機、泵的葉輪；風扇；航空燃氣渦輪機的轉子部件；飛輪；機床的一般零件；普通電機轉子；特殊要求的發動機的個別零件。 |
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G1 |
1 |
磁帶錄音機及電唱機驅動件；磨床驅動件；特殊要求的小型電樞。 |
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G0.4 |
0.4 |
精密磨床的主軸、磨輪及電樞、回轉儀。 |
2.整機現場動平衡法
為了克服上述工藝平衡法的缺點，人們提出了整機現場動平衡法。將組裝完畢的旋轉機械在現場安裝狀態下進行的平衡操作稱為整體現場平衡。這種方法是以機器作為動平衡機座，通過傳感器測的轉子有關部位的振動信息，進行數據處理，以確定在轉子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通過去重或加重來消除不平衡量，從而達到高精度平衡的目的。
有于整機現場動平衡是直接接在整機上進行，不需要動平衡機，只需要一套價格低廉的測試系統，因而較為經濟。此外，由于轉子在實際工況條件下進行平衡，不需要再裝配等工序，整機在工作狀態下就可獲得較高的平衡精度。作為整機現場動平衡技術的一個重要分支，在線動平衡技術也正處于蓬勃發展之中，很有前途。由于工藝平衡法是起步最早的一種經典動平衡方法。整機現場動平衡技術是為了解決工藝平衡技術中存在的問題而提出的。
六. 平衡精度
考慮到技術的先進性和經濟上的合理性，國際標準化組織(ISO)于1940年制定了世界公認的ISO1940平衡等級，它將轉子平衡等級分為11個級別，每個級別間以2.5倍為增量，平衡機從要求最高的G0.4到要求最低的G4000。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡對于轉子軸心的偏心距離。
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