GB T 9239-1988 刚性转子平衡品质 许用不平衡的确定.pdf
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1、中华人民共和国国家标准刚性转子平衡品质许用不平衡的确定Balance quality of rigid rotors Determination of permissible residual unbalance UDC 62. 253 62-755 GB 9239-88 本标准等效采用ISO1940/1一1986(E)机械振动刚性转子平衡品质的要求一一第一部分:许用不平衡的确定。平衡是改善转子的质量分布,以保证转子在其轴承中旋转时因不平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的工艺过程。利用现有的测量仪器可以把转子的不平衡减少到相当小的范围,但对平衡品质要求过高是不经济的,也是不必要的。因此必
2、须确定不平衡应减小到何种程度,从而解决技术可能性与经济合理性的关系。本标准适用于刚性转子。有关准刚性转子、挠性转子许用不平衡的确定见GB6558-86挠性转子平衡的评定准则及GB6557 86挠性转子的机械平衡机本标准规定的平衡品质等级为11级,对常用的各类转子的平衡品质给出了最低限度规定值,如果按规定值选定转子的平衡品质,则可以在很大程度上使转子安全平稳地运行,还可以避免对平衡要求的严重疏漏或要求过高。在某些特殊情况下,需要在试验室或现场通过测量来精确确定所需的平衡品质,上述等级可作为验证的基础。对于某些由于结构或几何尺寸的特殊性与本标准规定值有些偏差的转子以及对尚未规定平衡品质等级的转子,
3、可按本标准规定的方法,由制造厂和用户协商确定并申报有关部门认定。本标准对转子平衡晶质等级的规定将继续增补。1 术语本标准所涉及的有关平衡技术领域的术语的定义见GB6444-86平衡词汇儿本标准所涉及的有关振动的术语的定义见GB2298 80机械振动、冲击名词术语。2 不平衡及其校正2. 1 不平衡状态的表示刚性转子的同一种不平衡状态可用图la至f所示的不,同方式表示。大多数转子的不平衡是用图la至c所示的方式测量的,不平衡的校正也是按这种方式进行的特殊情况下,亦可采用图ld至f所示的表示方式。2.2不平衡的影响不平衡转子不仅使其支承和基础承受动载荷,而且还引起机器的振动。在给定的转速下,这两种
4、影响的程度主要取决于机器和转子的几何尺寸、质量分布以及支承和基础的刚度。多数情况下,与偶不平衡相比静不平衡是主要的,即在不同平面上的两个相等的同相不平衡要比与之大小相等、方向相反的两个不平衡危害更大。有些情况下,偶不平衡更为有害。例如两端装有悬臂圆盘的转手,英文承间距小于两校正平面间距,由偶不平衡引起的支承动载荷大于由同一对同相不平衡引起的动载荷。国家机械工业委员会1988-05-12批准1989-01 01实施104 GB 9239-88 2. 3单校正平面转子如果盘状转子的支承间距足够大并且旋转时盘状部分的轴向跳动相当小,从而可忽略偶不平衡,这时可用一个校正平面校正不平衡即单面(静)平衡。
5、对具体转子必须验证这些条件是否满足。对大量转子在完成单面平衡后,应测量其最大剩余不平衡量并用支承跨距来除;如果在最坏的情况下用这种办法求得的不平衡量仍是允许的,则单面平衡是足够的。3.15 71 6 116.6 饺正平面Ia 注z校正平面I及E上各一个不平衡矢量。3 伎正平面11伎正平丽Ib 注z校正平面I及E上各两个不平衡分量。图l刚性转子同一种不平衡状态的不同表现方式I OS GB 9239-88 63 . c 注真它两个校芷平面上各一个不平衡矢量5 1 d 注2一个合成的不平衡矢量与一个位于两校正平面I及E上的偶不平衡合成的不平衡矢量的位置是可以选定的例如位于两校正平丽中间的某一点,偶不
6、平衡的大小取决于合成的不平衡矢量的位置续图1106 GB 9239-88 5 0. 5 I l.12 e 注d的特殊情况s合成的不平衡矢量通过转于质心,另有一偶不平衡。5 f 注d的特殊情况g合成的不平衡矢量通过不平衡中心,这时偶不平衡最小。续图12. 4 双校正平面转子如果刚性转子不能满足2.3条所述盘状转子的条件,则需要两个校正平面,其平衡过程与2.3条所述单面(静)平衡相对应,称之为双丽(动)平衡。双面平衡时转子必须旋转,否则就不能检测出剩余偶不平衡量。两校正平面中每平面上的许用不平衡量取决于校正平面间距及支承间距和两者间的相对位置关系,同时也与两校正平面上剩余不平衡间的相位有关。第5章
7、将给出确定转子许用不平衡的三种方法,第6章将介绍转子许用不平衡量向校正平面分配的方法。2.5装配组合转子转子可作为单个零件平衡也可以作为装配组合件来平衡。装配组合转子中各零件的不平衡应按矢Id:法相加,总的不平衡中还应计入由装配误差引起的不平衡,特别要注意零件最终的装配位置与在平衡107 GB 9239-88 机上平衡时安装位置的不同所造成的影响。如果装配组合转子的平衡品质靠分别平衡各零件不能满足,贝tl必须将装配组合转子作为整体来平衡。如果各零件单独平衡,则应首先明确连接件如螺栓、键等的归属,以便在平衡工艺中予以考虑。3转子质量与许用不平衡量一般说来,转子质量越大其许用不平衡量也越大,因此可
8、用下式2U, - 一( 1 ) m 所定义的许用不平衡度e阳来表示许用不平衡量U阳与转子质量刑的关系。在特殊情况下,即转子不平衡能简化为一个横截面内单个不平衡的等效系统而偶不平衡为零时,许用不平衡度e,.,可与转子质心偏离轴线的许用质量偏心距等效。在所有能用图l表示的一般情况下,经双西平衡达到许用值后,等效质量偏心距e小于许用不平衡度e,.,。4 平衡品质等级与工作转速和许用不平衡度的关系经验表明,般情况下同类转子在图2所示各平衡品质等级的转速范围内,许用不平衡度与转子最高工作角速度成反比,即:e,., 二ocanst ( 2 ) 这一关系的理论基础在于几何形状相似的转子在相等的圆周速度下,由
9、于剩余不平衡离心力的作用,转子及其轴承受到的应力相同。因此,规定平衡品质等级G由许用不平衡度e,.,(m)与转子最高工作角速度时rad/s)之积用1000除所得的值(mm/s)来表示:e ” G=2立一一1 000 . ( 3 ) 平衡品质的等级规定为11级(见表1)。根据转子实际工作或平衡工艺的需要,如需更精确控制许用不平衡量时,各专业标准在某一等级内可进行更精细的划分,如确需增设新的等级,可按等级间的公比2.5予以扩展。表1平衡晶质等级表mm/s 平衡晶质等级平衡品质等级值GO. 4 m/60屯!10。注)许用不平衡量向校正平面的分配参见第6章。109 GB 9239-88 I )本标准中
10、低速柴油机是指活塞速度小于9m/s的机器,而高速柴油机是指活塞速度大于9m/s的机器。2)曲轴驱动装置是一组合件,它包括曲轴、飞轮、离合器、皮带轮、减振器、连杆旋转部分等。曲轴驱动装置中平衡零件的范围专业标准可做详细规定(参见2.5条)。3)发动机整机中转子质量是包括上述注1)项所述曲轴驱动装置全部零件质量的总和。5 平衡品质的确定转子所需平衡品质可用下述三种方法确定g第一种方法是基于转子平衡、运转的实践经验而得出的经验平衡品质等级;第二种方法是实验法,它常用于大批量生产转子或有特殊要求转子的平衡品质的确定;第三种方法是根据额定许用支承载荷确定平衡品质。具体方法的选择应由制造厂和用户协商确定。
11、5. 1 根据所制订的等级来确定平衡品质在第3章及第4章基础上建立的平衡品质等级可用来对转子的平衡品质进行分类。表1中每一个平衡品质等级包括从上限到零的许用不平衡度范围,平衡品质等级的上限由乘积e阳确定,单位为mm/s,平衡品质等级G由该乘积的值表示。各等级间的公比为25。在某些情况下,特别是要求精密平衡时可作更精细的分级。图2中对应于最高工作转速绘出了e,.,的上限,知道e,.,值后转子许用不平衡量u阳为:u阳e,创m ( 4 ) 式中,m转子质量,kg;e,.,一一许用不平衡度,gmm/kg;u阳许用不平衡量,gmmo注z等级GJ及GO.4兼顾了技术要求与实际可能间的关草。所选的极限值与能
12、合理地重复再现的最小不平衡状态有关这两个平衡晶质等级只有当转于轴颈及轴承精度足够时才能达到。Gl级通常要求在转于的工作轴承中平衡,一般采用圆带驱动、空气驱动或自驱动。GO.4级通常在转子工作的机座及轴承中且在工作环境状态及温度下进行平衡,通常要求自驱动。5. 2根据实验确定平衡品质用实验来确定所需平衡品质通常用于大批量生产转子的平衡工艺过程。通过试验取得数据,确定恰当的平衡品质,有利于提高大批量制造转子的技术经济水平。有特殊要求的转子有时也需通过试验来确定其平衡品质。实验一般是在转子工作支承状态下进行的,个别情况下,如果平衡机的特性与转子的安装工作条件基本相同,也可在平衡机上进行。每个平面上的
13、许用不平衡量是通过在各个平面逐次加上不同的试验质量用实验的方法确定的,所选的判断依据应由最具代表性的要素给出(例如振动、力或由不平衡引起的噪声)。在双面平衡时,必须考虑同相位的不平衡量及不平衡力偶的不同影响。此外,工作过程中可能产生的环境变化或转子的变化也应考虑在内。5. 3根据额定许用支承载荷确定平衡品质由轴承传递到支承上的不平衡力的影响是重要因素,因而必须确定对这种不平衡力的限度,许用不平衡量的确定必须把这种因素考虑在内每个轴承平面上的许用不平衡量,可以直接由每个轴承平面上由不平衡引起的最大许用载荷导出。如果转子是在测量轴承平面上剩余不平衡的平衡机上平衡,则这些值可以直接采用。如果剩余不平
14、衡是在其它平面上测得的,则在这些平面上的许用不平衡量可用第6章所述方法计算,计算时将U阳定义为各轴承平面上许用不平衡量的总和。注g根据每个轴承上最大许用不平衡力求出每个轴承平面上的许用不平衡量与许多因素有关,这些因素包括工作转速、转子质量分布且轴承支承刚度。然而对刚性转于主承于刚性支承这一特殊情况,每个轴承平面上的许用不平衡结等于各轴承上的最大许用不平衡力被最大工作角速度的平方来除所得的值自110 GB 9239-88 20 000 JO I 0001 500 200 100 5曲。2 000 20 2 10 000 50 5 0.5 Shw园4罐帽菌团结扭扭得mkg13bkd阳回国却葛川阳相
15、传MMA回回MTSSOH霞飞ZU嗣恒Mrv陀殴LThg嗣MBum坦斟50 000 100 000 c1min 10 coo 2 000 5凶。I 000 500 200 百画O. I 30 50 0.2 I 000 20111lcs 500 200 100 50 最大正作转速20 10 5 2 0 5 对应于各平衡品质等级的最大许用不平衡度图2转子许用不平衡量向校正平面的分配6 转子所需平衡品质可由第5章所述三种方法之一确定。其中5.2条以每个校正平面上的剩余不平衡垦的最大许用值来确定所需的平衡晶质,因此无需进一步的判定,然而5.1条或5.3条的方法必须采用许用不平衡量U阳的值。按照一般规则,
16、U阳应按下述方法分配到各校正平面上,即使每个支承平面上的剩余不平衡量之比与工作支承上许用动载荷之比有相同的比例。相应地,如果转子是在平衡机上平衡,而平衡机又是在支111 GB 9239-88 承平面测量不平衡,则上述规则可直接应用。然而,平衡机通常是在不同于文承平面的其它平面上测量剩余不平衡的。此外,有些特殊要求(如振动的传播、噪声、极限疲劳)需要以不同的比例把许用不平衡量分配到两个支承平面上。本章规定了用u,来确定每个校正平面上许用不平衡量的方法。注工作支革的许用动载荷可从轴承样本查出,或从轴承的允许比载荷、长度及直径等条件推导出来。6- 1 单面平衡对于具有一个校正平面的转子,在该平面测量
17、的许用不平衡量等于U阳。6- 2 双面平衡6-2 1 简单的近似方法本条提出三种简单的方法。它们在实际应用的各种情况下,可把许用不平衡量合理而恰当地分配到每个校正平面上,使两个校正平面的不平衡在任意相位关系时,两个支承上的最大动载荷与按质量分配支承上的静载荷的比例相符。这些简单的方法虽然是近似的,但已成功地应用于许多转子。如果转子满足下列条件,则对于大多数转子这些方法能给出满意的结果。6.2.1.1 校正平面间距小于支承间距本条所涉及的转子应满足下列条件(参见图3): a. 质心位于支承间距的中间三分之一以内;b. 校正平面间距大于支承间距的三分之一而小于支承间距; 校正平面与转子质心基本等距
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