淺析電機轉子動平衡試驗檢測方法

龐琳

摘 要：文章介紹了轉子動平衡技術的原理，以電機轉子為研究對象，對電機轉子的動平衡試驗檢測方法進行了詳細的介紹、分析和論述，并進行數(shù)據(jù)驗算。

關鍵詞：電機轉子；動平衡技術；試驗檢測方法；分析

1 概述

在工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實生活中，電機的應用范圍都十分廣泛，但在實際使用過程中，往往出現(xiàn)轉子不平衡問題，其主要原因是轉子在設計特點、工藝精度、制造精度、材質不均勻以及安裝誤差等造成的質心偏離實際中心慣性主軸，從而導致電機的轉子在高速旋轉時存在較大的不平衡力。轉子不平衡的狀態(tài)下做高速旋轉，轉速越高，慣性力越大，轉子的撓曲越大，轉子內部的內力越大，撓曲的增大進一步加大轉子的不平衡，最終使整個機械產(chǎn)生劇烈的振動，并發(fā)出噪聲，加快了機械內部零件的磨損，降低了機械的精度和使用壽命，嚴重時會引起焊縫的開裂，這樣不僅增加了維修成本，還影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大損失，所以解決轉子的動平衡問題是企業(yè)研究人員的熱門課題。文章以電機轉子為試驗對象，用H40U型動平衡試驗機為試驗器材，對電機轉子動平衡試驗檢測的方法進行介紹分析。

2 轉子動平衡試驗檢測方法分析

2.1 電機轉子動平衡技術簡介

電動機的轉速由于功率不同，其轉速也各不相同，文章以低于一階臨界轉速的剛性轉子為例進行動平衡技術分析。根據(jù)轉子平衡技術的劃分，我們把低于一階臨界轉速百分之六十的轉子稱為剛性轉子。這種狀態(tài)下的轉子在旋轉時產(chǎn)生的撓曲變形非常小，其不平衡的主要因素是轉子質心的偏離，剛性轉子的動平衡技術主要目的是消除轉子的質量偏離，由于轉子的撓曲可以忽略，所以通過離心力和離心力矩的平衡就可以進行動平衡的計算。轉子的動平衡分析可以通過兩個校正平面內的校正質量進行平衡，當轉子在這兩個校正平面內達到平衡后，其離心慣性力系就成為一個平衡力系，其中心慣性主軸與旋轉軸重合，在一定的精度范圍內，對于任何轉速這個平衡力系都是保持平衡的。

當轉子出現(xiàn)質心偏離時，需要尋找系統(tǒng)的平衡，找平衡的方法文章介紹轉子轉動狀態(tài)下加重和去重方法，在使用動平衡機進行轉動時，通過測振儀測出轉子不平衡的相位和振幅，然后確定加重（或去重）的位置和大小。在反復進行測試后，采取加重去重操作，達到不平衡力變小，最后消滅不平衡力，直至理想狀態(tài)。

2.2 動平衡試驗機簡介

動平衡試驗機按照支撐的方式可分為軟支撐平衡機和硬支撐平衡機兩種，軟支撐平衡機是指平衡機的轉速普遍高于轉子支撐系統(tǒng)固有頻率的動平衡機，通常適用于輕小轉子，工作轉速較高的平衡試驗，也叫做測位移式動平衡機；硬支撐平衡機則是指平衡機轉子轉速低于轉子支撐系統(tǒng)固有頻率的動平衡機，常用于轉子偏大，速度偏低的平衡測試，也叫做測力式平衡機。硬支撐平衡機來的測試原理是：質心偏離的轉子轉動時給支撐一個動載荷，從而造成了支撐的振動，且支撐的振動頻率與轉子轉速一致，振幅和相位也與轉子的不平衡量成比例關系，通過轉子支撐的狀態(tài)判斷轉子的不平衡狀態(tài)。硬支撐動平衡機與軟支撐動平衡機相比，具有精度較高、結構堅固、適用范圍較廣的優(yōu)點。

文章試驗使用的是H40U型動平衡機就是硬支撐動平衡機。該動平衡機測量最大轉子直徑為1600mm，最大轉子質量為2000kg，最高測量轉速1250rpm。

2.3 電機轉子平衡試驗

試驗對象：以160KW的電動機轉子為研究對象，其重量230kg，轉子總長1295mm，額定轉速2980rpm，兩軸承間距是990mm。

試驗步驟：（1）接通電源后電測箱自動自檢；（2）輸入電機轉子參數(shù)數(shù)據(jù)，其中L1 240，L2 280，L3 470，D/2 150，（如圖1所示）去重方式；測量轉速500rpm；要求定標試重20g，定標相位0°；（3）啟動平衡機，從0轉達到轉速500rpm在正常運轉保持相對穩(wěn)定后，停車，記錄初始的數(shù)據(jù)R1；（4）在左端定標相位0°適當處，加試重20g；（5）重啟動動平衡機，達到500rpm轉速狀態(tài)時保持相對穩(wěn)定后停車，記錄當前狀態(tài)下的數(shù)據(jù)R2；（6）去掉左端加試重，在右端定標相位0°適當處，加試重20g；（7）重啟動動平衡機使其達到轉速500rpm保持這轉速狀態(tài)相對穩(wěn)定后停車，記錄此時數(shù)據(jù)R3；（8）試驗結束。（9）對該電機轉子的試驗數(shù)據(jù)與理論計算允許不平衡量數(shù)值進行比較，如果數(shù)值在允許不平衡殘余數(shù)據(jù)范圍內，符合標準要求就停止動平衡試驗，如果不符合要求就要去重后，重新做（3）-（7）步驟，直至電機轉子數(shù)值達標準允許不平衡殘余數(shù)值內，試驗結束。

通過實驗數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)的對比分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過H40U動平衡機的校正試驗后，電機轉子的軸承位置的剩余不平衡量是毫克，都遠遠小于16.1克，符合標準的要求，所以此次試驗電機轉子的不平衡量結果是合格的。

3 結束語

文章對轉子動平衡技術進行了詳細的介紹，并對電機轉子動平衡試驗的原理、設備、方法以及過程進行了詳細的論述，并通過具體實例對電機轉子動平衡進行試驗檢測的過程和方法進行了具體的闡述和數(shù)據(jù)計算，并對試驗結果數(shù)據(jù)和評價標準數(shù)據(jù)進行了論述和對比，為動平衡技術的使用人員提供了借鑒，同理各類轉子動平衡技術同此方法試驗。