專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓氣機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等，是電力、石化、航空、冶金等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。振動(dòng)是這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的“體溫計(jì)”，直接反映這些設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行狀況，而不平衡又是引起絕大多數(shù)振動(dòng)的主要因素。因此，如何快速準(zhǔn)確的校正旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量，是人們一直關(guān)注的問題。根據(jù)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論，不管轉(zhuǎn)子上不平衡分布多么復(fù)雜，對(duì)于每一個(gè)不平衡力，都可以將其分解到兩個(gè)端面上，得到兩個(gè)端面上的不平衡力。在這兩個(gè)端面上分別加上大小相等、方向相反的平衡重量，即可消除該不平衡力。因此轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡只要在任選兩個(gè)平面上進(jìn)行即可。總的來說，目前用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械雙平面動(dòng)平衡的方法主要有兩種。(I)測(cè)力平衡法。通過在轉(zhuǎn)子與支承軸承之間安裝測(cè)力傳感器，測(cè)量轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中軸承的受力情況測(cè)量不平衡力的大小和方向。目前這種方法主要應(yīng)用于各種動(dòng)平衡機(jī)上，這種方法需要一套比較精密且靈敏的擺架系統(tǒng)，用于支撐被平衡轉(zhuǎn)子使之在不平衡力下發(fā)生振動(dòng)。這套擺架系統(tǒng)包括支撐軸承、擺架和擺架座等部件。擺架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)既要擺架能保證有足夠的剛度，也要保證有足夠的靈敏度。擺架系統(tǒng)的動(dòng)力特性直接影響動(dòng)平衡機(jī)的性能，因此其測(cè)量精度受到了一定的限制。(2)測(cè)振平衡法。該方法主要包括影響系數(shù)法和諧分量法。影響系數(shù)法是在支承轉(zhuǎn)子的軸承座水平和垂直方向均布置傳感器，測(cè)出軸承座處原始不平衡量的振動(dòng)值。然后選擇一個(gè)加重面進(jìn)行試加重并測(cè)量試加重后軸承座的振動(dòng)位移，計(jì)算該平面加重的影響系數(shù)。接著通過相同方法計(jì)算另一個(gè)加重面的影響系數(shù)。根據(jù)所計(jì)算的影響系數(shù)矩陣來完成不平衡量的校正。而諧分量法的出發(fā)點(diǎn)是:對(duì)稱振動(dòng)分量是由于一階形式的不平衡引起的，反對(duì)稱振動(dòng)分量是由于二階形式的不平衡分布引起的，相互之間沒有干擾。如果在轉(zhuǎn)子上施加對(duì)稱形式配重，就可以消除一階形式的振動(dòng)。如果施加反對(duì)稱形式配重，就可以消除二階形式的振動(dòng)。轉(zhuǎn)子兩端支撐動(dòng)力特性差異、對(duì)稱和反對(duì)稱分量的相互干擾等因素對(duì)諧分量法的準(zhǔn)確性影響較大。測(cè)振平衡法需要至少需要一次試加重和一次精調(diào)才能完成動(dòng)平衡的校正，且該方法對(duì)技術(shù)人員要求較高，需要較透徹的理解動(dòng)平衡的相關(guān)概念和處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法。為了解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法，通過測(cè)試轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中的彎矩來完成轉(zhuǎn)子雙平面的不平衡校正。上述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法，包括如下步驟:A、將待測(cè)轉(zhuǎn)子通過萬(wàn)向節(jié)安裝在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架上；
B、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的軸段上安裝渦流傳感器，將渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)鍵槽，測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，以此作為多測(cè)點(diǎn)同步整周期采樣分析的基準(zhǔn)；C、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸表面選擇兩個(gè)測(cè)量截面安裝彎矩測(cè)點(diǎn)，這兩個(gè)測(cè)量截面分別位于連接待測(cè)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)與動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的兩個(gè)支承軸承之間，每個(gè)截面布置兩組彎矩測(cè)點(diǎn)，其中一組測(cè)點(diǎn)應(yīng)和鍵槽處于同一條母線上，另一組測(cè)點(diǎn)位于順轉(zhuǎn)速方向和鍵槽成90°的位置；D、用電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)速η下旋轉(zhuǎn)，記錄旋轉(zhuǎn)過程中各組彎矩測(cè)點(diǎn)的彎矩值，分別記為:Mlx (t)，Mly (t)，M2x (t)，M2y (t)，其中，下標(biāo)1、2代表測(cè)量截面編號(hào)，X, y代表兩組不同方向的彎矩；E、建立固定直角坐標(biāo)系，該固定坐標(biāo)系的y軸為渦流傳感器的布置方向，X軸為順轉(zhuǎn)速與鍵槽成90°的方向，將測(cè)量的旋轉(zhuǎn)過程中的彎矩轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系下的彎矩值，記為M1- (t)，M1 ± (t)，M2-(t)，M2 ± (t)，其中，M1-代表第一個(gè)測(cè)量截面的彎矩在X軸方向的分量，M11代表第一個(gè)測(cè)量截面的彎矩在y軸方向的分量，M2_代表第二個(gè)測(cè)量截面的彎矩在X軸方向的分量，M21代表第二個(gè)測(cè)量截面的彎矩在y軸方向的分量；M1- (t) =Mlx.cos ω t+Mly.sin ω tM1 丄(t) =_Mlx.sin ω t+Mly.cos ω t(I)M2-(t) =M2x.cos ω t+M2y.sin cotM2 丄(t)=_M2x.sin ω t+M2y.cost式中，ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度，t為時(shí)間。F、計(jì)算兩個(gè)測(cè)量截面水平方向和垂直方向上的彎矩差A(yù)M_(t)，AM丄(t)；ΔM_(t) =M卜(t)-M2-(t) ΔM± (t) =M1 ± (t) -M2 ± (t)(2)G、根據(jù)兩個(gè)測(cè)量截面彎矩計(jì)算兩個(gè)測(cè)量截面水平方向和垂直方向的剪力Q1- (t)，Q2- (t)，Q1 ± (t)，Q2 ± (t)；(t) =M1^t)/I1Q1 ± (t)=M1± (t)/^ (3)Q2_ (t) = M2_(t)/12Q2± (t) = M2 ± (t)/l2式中，I1, I2為軸承支承力到測(cè)量截面的距離；H、計(jì)算兩個(gè)測(cè)量截面水平方向和垂直方向上的剪力差A(yù)Q_(t)，AQi⑴。AQ_(t)=Q1_(t)-Q2_(t) Δ Q ± (t) =Q1 ± (t) -Q2 ± (t)(4)1、根據(jù)兩個(gè)測(cè)量截面的彎矩曲線和剪力曲線計(jì)算矢量 AQnmxl,AMamx^ ;待測(cè)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)平面，與編號(hào)為I的測(cè)量截面相應(yīng)的為
平面I，與編號(hào)為2的測(cè)量截面相應(yīng)的為平面Π，假設(shè)在平面I和平面Π上，分別存在不平衡量g和€，其相位分別為91和θ2，在旋轉(zhuǎn)過程中，兩個(gè)測(cè)量截面的彎矩和剪力是由于不平衡量豆和@引起的，兩個(gè)測(cè)量截面的剪力差和彎矩差最大值分別記為
Δβ11ΜΧ_,AOinaxl,ΔΜ，將這些矢量表示為極坐標(biāo)形式為:
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法，其特征在于:通過測(cè)試轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中的彎矩來完成轉(zhuǎn)子雙平面的不平衡校正。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法，其特征在于:包括如下步驟: A、將待測(cè)轉(zhuǎn)子通過萬(wàn)向節(jié)安裝在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架上； B、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的軸段上安裝渦流傳感器，將渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)鍵槽，測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，以此作為多測(cè)點(diǎn)同步整周期采樣分析的基準(zhǔn)； C、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸表面選擇兩個(gè)測(cè)量截面安裝彎矩測(cè)點(diǎn)，這兩個(gè)測(cè)量截面分別位于連接待測(cè)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)與動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的兩個(gè)支承軸承之間，每個(gè)截面布置兩組彎矩測(cè)點(diǎn)，其中一組測(cè)點(diǎn)應(yīng)和鍵槽處于同一條母線上，另一組測(cè)點(diǎn)位于順轉(zhuǎn)速方向和鍵槽成90°的位置； D、用電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)速η下旋轉(zhuǎn)，記錄旋轉(zhuǎn)過程中各組彎矩測(cè)點(diǎn)的彎矩值，分別記為:Mlx(t)，Mly(t)，M2x(t)，M2y(t)，其中，下標(biāo)1、2代表測(cè)量截面編號(hào)，x,y代表兩組不同方向的彎矩； E、建立固定直角坐標(biāo)系，該固定坐標(biāo)系的y軸為渦流傳感器的布置方向，X軸為順轉(zhuǎn)速與鍵槽成90°的方向，將測(cè)量的旋轉(zhuǎn)過程中的彎矩轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系下的彎矩值，記為M1- (t)，M1 丄 (t)，M2-(t)，M2丄 (t)，其中，M1-代表第一個(gè)測(cè)量截面的彎矩在X軸方向的分量，M1 丄代表第一個(gè)測(cè)量截面的彎矩在I軸方向的分量，M2_代表第二個(gè)測(cè)量截面的彎矩在X軸方向的分量，M21代表第二個(gè)測(cè)量截面的彎矩在y軸方向的分量；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面彎矩動(dòng)平衡方法，通過測(cè)試轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中的彎矩來完成轉(zhuǎn)子雙平面的不平衡校正。本方法無需試重，可由所測(cè)彎矩直接計(jì)算出轉(zhuǎn)子雙平面上的不平衡力大小和相應(yīng)角度；本方法是一種在線動(dòng)平衡法，具有快捷、方便等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子雙平面動(dòng)平衡工藝批量化操作；本方法所要求掌握的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論水平較低，適用于大部分技術(shù)人員。
文檔編號(hào)G01M1/38GK103105266SQ201310015960
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者張世東, 楊建剛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)