[發明專利]一種旋轉機械轉子雙平面彎矩動平衡方法

有效

• 申請號: 201310015960.0
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103105266A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 張世東;楊建剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M1/38
• 分類號: G01M1/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種旋轉機械轉子雙平面彎矩動平衡方法，其特征在于：通過測試轉子旋轉過程中的彎矩來完成轉子雙平面的不平衡校正。

2.如權利要求1所述的旋轉機械轉子雙平面彎矩動平衡方法，其特征在于：包括如下步驟：

A、將待測轉子通過萬向節安裝在動平衡檢測臺架上；

B、在動平衡檢測臺架的軸段上安裝渦流傳感器，將渦流傳感器對準鍵槽，測量轉速脈沖信號，以此作為多測點同步整周期采樣分析的基準；

C、在動平衡檢測臺架的轉軸表面選擇兩個測量截面安裝彎矩測點，這兩個測量截面分別位于連接待測轉子的兩個萬向節與動平衡檢測臺架的兩個支承軸承之間，每個截面布置兩組彎矩測點，其中一組測點應和鍵槽處于同一條母線上，另一組測點位于順轉速方向和鍵槽成90°的位置；

D、用電機帶動動平衡檢測臺架的轉軸在轉速n下旋轉，記錄旋轉過程中各組彎矩測點的彎矩值，分別記為：M_1x(t),M_1y(t),M_2x(t),M_2y(t)，其中，下標1、2代表測量截面編號，x,y代表兩組不同方向的彎矩；

E、建立固定直角坐標系，該固定坐標系的y軸為渦流傳感器的布置方向，x軸為順轉速與鍵槽成90°的方向，將測量的旋轉過程中的彎矩轉換為固定坐標系下的彎矩值，記為M_1-(t),M_1⊥(t),M_2-(t),M_2⊥(t)，其中，M_1-代表第一個測量截面的彎矩在x軸方向的分量，M_1⊥代表第一個測量截面的彎矩在y軸方向的分量，M_2-代表第二個測量截面的彎矩在x軸方向的分量，M_2⊥代表第二個測量截面的彎矩在y軸方向的分量；

M_1-(t)=M_1x·cosωt+M_1y·sinωt

M_1⊥(t)=-M_1x·sinωt+M_1y·cosωt??????（1）

M_2-(t)=M_2x·cosωt+M_2y·sinωt

M_2⊥(t)=-M_2x·sinωt+M_2y·cost

式中，ω為轉子旋轉角速度，t為時間；

F、計算兩個測量截面水平方向和垂直方向上的彎矩差ΔM_-(t),ΔM_⊥(t)；

ΔM_-(t)=M_1-(t)-M_2-(t)???ΔM_⊥(t)=M_1⊥(t)-M_2⊥(t)??????（2）

G、根據兩個測量截面彎矩計算兩個測量截面水平方向和垂直方向的剪力Q_1-(t),Q_2-(t),Q_1⊥(t),Q_2⊥(t)；

Q_1-(t)=M_1-(t)/l₁???Q_1⊥(t)=M_1⊥(t)/l₁??????（3）

Q_2-(t)＝M_2-(t)/l₂???Q_2⊥(t)＝M_2⊥(t)/l₂

式中，l₁,l₂為軸承支承力到測量截面的距離；

H、計算兩個測量截面水平方向和垂直方向上的剪力差ΔQ_-(t),ΔQ_⊥(t)；

ΔQ_-(t)=Q_1-(t)-Q_2-(t)??ΔQ_⊥(t)=Q_1⊥(t)-Q_2⊥(t)??????（4）

I、根據兩個測量截面的彎矩曲線和剪力曲線計算矢量待測轉子的兩個平面，與編號為1的測量截面相應的為平面Ι，與編號為2的測量截面相應的為平面Π，假設在平面Ι和平面Π上，分別存在不平衡量和其相位分別為θ₁和θ₂，在旋轉過程中，兩個測量截面的彎矩和剪力是由于不平衡量和引起的，兩個測量截面的剪力差和彎矩差最大值分別記為將這些矢量表示為極坐標形式為：

(5)]]>

根據水平方向的剪力曲線和彎矩曲線的幅值，即可求出ΔQ_-,ΔM_-，其相位可由脈沖信號和剪力、彎矩曲線確定，其中最大剪力值的相位為脈沖起始點到水平向剪力曲線的第一個波峰間角度，最大彎矩值的相位為脈沖起始點到水平向彎矩曲線的第一個波峰間角度；

J、計算兩個測量截面上不平衡力的大小和相位：

不平衡力的大小為G=mrω²，其中，r為待測轉子半徑，相位θ定義為：脈沖前沿導前振動信號正峰值的角度，即以鍵槽位置起始，逆轉速方向與鍵槽成θ大小的角度即為不平衡力的相位；

根據其水平方向的力學平衡方程，矢量關系式為：

ΔQ→max-=G1→+G2→]]>(6)]]>

ΔM→max-=a1G1→+(a1+l)G2→]]>

將其表示為極坐標下的關系：

(7)]]>

式中，a₁為平面Ι到編號為1的測量截面的距離，l為轉子長度，為x軸導前于不平衡力的角度，即以x軸起始，逆轉速方向與x軸成的角度即為不平衡力為x軸導前于不平衡力的角度；

根據式（7）即可求出不平衡力和的大小和相位，其中相位為：

K、加重重量的大小和相位：

根據上述計算可知，只需在平面Ι上相位為α₁=θ₁+180°處加重在平面Π上相位為α₂=θ₂+180°處加重即可校正該轉子雙平面的不平衡量。