GB T 9239.2-2006 机械振动 恒态(刚性)转子平衡品质要求 第2部分 平衡误差.pdf

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1、ICS 21.120.40 N 73 中华人民圭E二_，、春日国国家标准机械振动GB/T 9239.2一2006/ISO1940-2: 1997 恒态(刚性)转子平衡晶质要求第2部分:平衡误差Mechanical vibration一-Balancequality requirements for rotors in a constantCrigid) state-Part 2 : Balance errors 2006-09-08发布CISO 1940-2: 1997 , Mechanical vibration一Balance quality requirements of rigid r

2、otors Part 2: Balance errors , IDT) 中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2007-02-01实施发布GB/T 9239.2-2006月SO1940-2: 1997 目次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .皿引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .凹l 范围2 规范性引用文件3 术语

3、和定义4 平衡误差掘5 误差的评价. . . . . . . . . . . . . 2 6 综合误差的评价. . . . . . . 4 验收规则8 剩余不平衡量的确定附录A(规范性附录)附录B(资料性附录)误差及其识别和评定的示例检查与第8章b)算法有关的典型数据. .,. . 6 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 I GB/T 9239.2-2006/ISO 1940嗣2:1997 前言GB/T 9239(机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求分为如下两个部分:一一第1部

4、分z规程与平衡允差的检验;一一第2部分:平衡误差。本部分为GB/T9239的第2部分。本部分等同采用国际标准IS01940-2: 1997(机械振动刚性转子平衡品质要求第2部分z平衡误差)(英文第一版)。本部分是根据IS01940-2:1997采用翻译法起草的，在文本结构和技术内容方面与IS01940-2: 1997一致。为便于使用，本部分做了如下编辑性修改z一一为使IS01940-2: 1997与1S01940-1 :2003相协调将标准名称机械振动刚性转子平衡品质要求修改为机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求); 一一删除IS0前言p一一将资料性附录C作为参考文献。本部分的附录A为规范性附

5、录，附录B为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本部分负责起草单位:长春试验机研究所。本部分参加起草单位:上海申克机械有限公司、孝感松林国际计测器有限公司、长春中联试验仪器有限公司、郑州机械研究所。本部分主要起草人:郭健、王朝荣、柳逢春、邵春平、黄润华。阳出GBjT 9239.2-2006/IS0 1940-2: 1997 引在平衡操作期间按GB/T9239. 1通过测定剩余不平衡量来评价刚性转子的平衡品质。在测量剩余不平衡量过程中包含了由若干掘信号引人的误差，应对包含的这些误差引起重视。经验表明确立转子平衡品质时，将这些误差都考虑在内具

6、有重要意义。GB/T9239. 1无法详细论述平衡误差，特别不能对平衡误差进行评价。GB/T9239的本部分给出了可能发生典型误差的示倒并提供了确定这些误差的方法。另外，还描述了在有平衡误差的情况下评定剩余不平衡量的通用方法。w , GB/T 9239.2-2006月SO1940-2: 1997 1 范围机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求第2部分:平衡误差GB/T 9239的本部分述及了以下内容:一一恒态(刚性)转子平衡过程中误差的鉴别;一一误差的评价;一一考虑误差的准则;一一在两个校正平面上剩余不平衡量的评价。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T9239的本部分的引用而成为本部分

7、的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 9239. 1-2006机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求第l部分z规施与平衡允差的检验(ISO1940-1: 2003 , IDT) GB/T 4201 平衡机的描述检验与评定CGB/T4201一xx X Xll ,ISO 2953:1999 ,IDT) ISO 1925: 1990机械振动平衡词汇ISO 1925 :1 990/Amd.1:1995 ,ISO 1925:1

8、990第1号修正案3 术语和定义ISO 1925及第1号修正案确定的术语和定义适用于GB/T9239的本部分。4 平衡误差源平衡误差可分类如下:a) 系统误差，误差的量值及其相位能通过计算或测量进行评定;b) 随机误差，在相同条件下进行若干次测量，误差的量值及相位的变化是不可预见的pc) 标量误差，能对误差的最大量值进行评价或估算但无法确定其相位。平衡误差取决于所使用的机械加工工艺，相同的误差可能被划分为上述的一个或多个类别。4.1、4. 2和4.3中列出了可能产生误差源的示例。在附录A中对某些误差进行了较为详细的研讨。4. 1 系统误差系统误差掘举例如下:a) 平衡机驱动轴的固有不平衡量;b

9、) 主轴的固有不平衡量;c) 转动轴线上的驱动部件径向和轴向跳动;d) 与平衡机转于相配合部件或主轴的径向跳动和轴向跳动;e) 在平衡过程中轴颈与支承面间的不同心度;1)该标准在制定中。1 GjT 9239.2-2006/ISO 1940-2: 1997 f) 平衡机用于支承转子的滚动轴承(不是工作轴承)的径向和轴向跳动;g) 平衡后装配的滚动轴承的滚道(及其滚圈)的径向和轴向跳动;h) 键与键槽装配的不合理;i) 转子或主轴中的剩磁;j) 再次安装产生的误差;k) 平衡设备和平衡仪表产生的误差;1) 工作主轴与平衡心轴之间的差异;m) 万向联轴节的缺陷;n) 转子平衡后出现的永久性4.2 随

10、机误差随机误差源举例如下:a) 零、部件松动;b) 沾染的油市c) 热效应引d) 风阻(气的使用了f) 转子稳4.3 标量误差标量误差d) e) 平衡轮跳动5 误差的评价5. 1 总则在某种情况下然而，在大多数情况下，子进行平衡。5.2到5.6 匀，机械加工的公差足够小，不平衡量都会超过GB/T9239. 过程中可能产生的5.2 平衡设备和仪器仪表引诅的误差率时而引起的滚子在制造后不需平衡。许值，因而，应对这些转平衡设备和仪器仪表所产生的噪差可随着不平衡量的出现服或曹大。因此，为了设计一个较为理想的平衡转子宜进行各种尝试。而且，通建喇喝副L眈嚣巫品衡惊因的研究表明:某些原因能够完全消除。例如，

11、几个零件组成一个部件或通过减少配合公差而减少不平衡因素等。为减少不平衡原因而加严配合公差的代价必然导致成本增加。当无法消除不平衡原因或无法将它们降低到可忽略的水平时，宜用数学的方法进行评估。5.3 零部件配合的径向与轴向跳动产生的平衡误差当一个经过完全平衡的转子组件完成安装时(实指安装后)，转子对轴线的偏心将产生静不平衡量矶，其表示式为:U, = me ( 1 ) 式中zm-一一转子组件质量;2 GB/T 9239.2-2006/180 1940-2: 1997 e一一-偏心距。若转子组件安装的偏心与转子的质心不在一个平面上，则将引起一个附加的不平衡力偶。偏心平面距离质心愈远，产生的不平衡力偶

12、愈大。如果一个经过完全平衡好的组件安装后其主惯性轴偏离转子轴线，且其质心仍在转子轴线上，此时，对应主惯性轴与转子轴线间的这个小的角位移A产生的不平衡力偶Dc约等于通过组件质，C横轴惯性矩Ix与其主惯性轴惯性矩I，之差乘以.r，以弧度表示，见表达式为(2):只有当转子组件呈现匀速转动时，上转子。在转子组件同时产生径计算，然后再矢量合成(见Gi!5.4 平衡操作过程中平衡的目的在剩余不平衡量的川自操作平衡机支承错构(轴承、引人误差。逐度或通过计算在误差评统误差井把转子测量平面规定的删量面5.5 随机误如果怀作时，重要的是利用标准统可行的。对应全部测包围所有测量点的大允许误差。通常注:在某些情况下，

13、这种情况下，为了确Dc句(Ix- I ,).r . . . ( 2 ) 。公式(2)特别适用于平衡装在心轴上的盘状表示若干测量点位置上分配值的每一个误差能够分别对各类误差进行控制并的工具、平衡机的的任一个或全部都能误差减小到最低限。E机器中的全部系用的转子质量或实际工件，在工件。在进行上述操都会发生变化), 方法评价误差是1)。以A为圆心画的点代表可能出现的最少。可能会大得使人难以接受。在国1测得的剩余不平衡矢量(随机误差)标结圈3 GB/T 9239.2-2006/180 1940-2: 1997 5.6 系统误差的试验评价在许多情况下，通过以下步骤，使用转位平衡的方法能够发现大多数系统误差

14、。对特定的误差掘项目在00和1800的位置分别安装转子。在两个位置分别测量不平衡量若干次。CA一所周转子安装在o.位置的剩余不平衡量A c E一所周转子安装在180.位置的剩余不平衡最H 位盘-O矢在衡装平安不ZT均转平用的所置一E一所周转子安装在180.位置的平均不平衡矢1il.:oc-系统误差图2测量的剩余不平衡矢量和系统误差的标绘图如图2所示，设OA和OB分别代表所安装转子在00和1800位置的平均不平衡矢景，根据每个测量平而能作出矢量图，点C是距离AB的中点。矢量。c代表特定的系统误差，矢量CA和CB分别代表转子在00和1800位置的剩余不平衡量。注:在上述情况下己假设转子是相对于参考

15、相位进行转动的。但是如果参考相位相对转子是固定不变的，则:一一矢量。c代表转子的剩余不平衡量;一一矢量CA和CB分别代表在00和1800参考相位上特定的系统误差。6 综合误差的评价振幅和相位已知的系统误差是可以消除的。例如，在平衡过程中加到平衡工具和转子上的临时校正质量和数学修正结果。如果这些方法中的任一个都无法或不可能对系统误差进行修正，它们宜合成为下述的随机误差和标量误差。设It.Ujl是由任意源引人的一个未修正误差量值，最好估计是有足够的置信区间。t.U是未修正的综合误差量值，下面式(3)是最安全的误差评价公式之一。t.U = 1 t. Uj 1 . . . . . ., .( 3 )

16、式。)保证即使在最不利的误差合成的条件下，只要满足第7章的准则，转子就是合格的。公式t.U= 1 t.U; 1是基于全部未修正误差的角度方向相同并且是在它们的绝对值相加这样最不利的假设条件下建立的。在应用式。)后并将t.U值代入第7章给出的公式中，若发现综合的未修正误差会引起转子超差，则建议设法减小较大的误差。在某些情况下，可以使用一种较为实际的方法，该方法考虑到各种误差掘的角度位置不可能同向，故综合误差t.U可用平方和求根公式进行评价，即表达式为:t.U= J 1 t.万j12 . ( 4 ) 对于每个测量平面宜按上述程序执行。在适当的条件下，可以通过测定有代表性的转子样品来对误差进行评价。

17、因而可以假设:用同样大小的误差来代表所有那些以相同的方法制造和组装的相似转子的误差。对于做过质量投正的转子，供需双方需要商定一个确定综合误差的统计方法。4 GB/T 9239.2-2006/IS0 1940-2: 1997 7 验收规则对于每个测量平面，设:Up盯是根据GB/T9239. 1-2006获得的许用剩余不平衡量的量值;Urm是对已知量值和相角的系统误差进行修正后测得的单个读数的剩余不平衡量的量值;6.U是第6章定义的综合误差量值。若满足如下条件，制造者应考虑接受转子平衡的结果:U ml :三Up盯-6.U(5 ) 当6.U小于5%Upcr时，可以将其忽略。当用户进行平衡复查时，若满

18、足了式(6)的条件，应接受转子平衡的结果。U,m Uper十6.U如果不满足上述条件，则需进步观察或重复平衡程序。注:若预料到转子在运输过程中不平衡量会发生变化，宜将此变化也考虑进去。8 剩余不平衡量的确定. ( 6 ) GB/T 9239. 1-2006第10章描述了确定恒态(刚性)转子剩余不平衡量的方法，其中最重要的方法是ta) 该标准10.3表述的方法，该方法要求平衡机要符合GB/T4201; b) 该标准10.4表述的方法，该方法要求测量仪器要能够读取不平衡幅值和相位值。双面平衡时要求附加平面分离程序。例如:用影响系数法进行解算。附录B提供了此算法程序的典型数据。注2在大多数实际情况下

19、，上述的a)、b)两种方法就足够了。然而，若对有关方法产生怀疑，则可在两个平面的不同角度位置使用已知的试加质量以获得较高的精度。提高精度可能有许多方法，GB/T9239. 1-2006中10.4所述及的是一种适合于双面平衡机的方法。当关注不平衡响应曲线的线性，选用不同量值的试加质量时，该过程应能重复。5 GB/T 9239.2一2006/1801940-2: 1997 附录A(规范性附录)误差及其识别和评定的示例A. 1 辅助设备产生的误差以下述及了与剩余不平衡量相关且的示例，并概述于表A.l.见图A.l、图A.2、和图A.3./定位套轴线图A.3心轴上和工件上的支承6 G/T 9239.2-

20、2006/ISO 1940-2: 1997 表A.1误差示例及戚少和评价误差的方法误差来源误差源的描述减少不平衡l 不平衡误差的评价误差的方法实验方法实验方法I (用于系统误差平衡机|测量设备的系检查机器的校准和操) I(用于隧机误差其他方法l相关条款统与随机误差作:必要时进妇修忽正，重新校准或修理机器阳驱动部件不平衡见GBT4201a 52 15.4-5.6 转子心轴(或端轴)引起的不平衡可能使用，平衡济通过对项目分别平衡，测量误差量值和相位bA.l.1 A. 1. 3 件部轴一(动与一轴径动驱向一心的跳备设助辅A. 1. 2 A.2.1 有沾染或浮落等液体或A. 2.2 热效应和重力效应A

21、. 2. 3 风阻效应|封闭转子、盏住通风在不同的运行口或反向转动转子转速下进行比较测量磁效应(例如，对转子退磁，选择较测量在低速下高的平衡转速使磁已磁化的转子)运行误差的量1A. 2. 7 化效应降至最小值和相位矫正轴上的轴承座工作滚珠轴承圈，重新加工轴肩。在不同的运行的倾斜若可能，减少保持架转速下进行比1A. 2. 4 对球面运动的阻力较测量7 G/T 9239.2-2006/ISO 1940-2: 1997 表A.1 (续)不平衡误差的评价误差误差源的描述减少不平衡相关条款实验方法实验方法来源误差的方法其他方法(用于系统误差)(用于随机误差)轴颈表而加工重新加工轴颈，重加粗糙，润滑不足润

22、滑剂仪在两个支承(每个不对中(转子的支架上一个)上平衡文承多于二个)或将转子安装在多转子支承的刚性支架上键与键糟按GB/T16908-1997 配上半键驱动夹具接口重新加工表面或采的轴向与径向A. 2. 6 跳动用皮带驱动若对每次启动可适用，在不紧固万向节，替换驱同相位位置万肉联轴节的可确定是零问A. 1. 3 间隙动轴或换成阁带隙，则此方法拆装怀疑的A. 2. 5 驱动联轴节做二装配可行次平衡操作拆除并重新装配，重测量轨向跳动装配时不正确新确定过盈最的过盈配合重新考虑安装尺寸检查可重复性a 工f牛质量或测量面位置与GB/T4201描述的试验中所用的校验转子差异较大，宜进一步进行试验以便测定工

23、件和(或)转子本身在规定测量平面的最小可达剩余不平衡量。b 般情况下，能够对已知量值和相位的误差进行校准。然而，当这些误差超过U阳时，可以在继续平衡操作前采取其他可行的方法来减少它的最值。c 宜分析检查获得的结果以避免混淆沾附污物杂质效应和热效应的影响。A. 1. 1 机器的固有不平衡、驱动部件及心轴偏心等引起的误差由机器的固有不平衡量、驱动部件及心轴偏心等引起的误差可以用转位平衡法加以评价。由于机械装配的不可重复性(见A.1. 3)和工件误差(见A.2)，可使该评定程序变得复杂。A. 1. 2 轴承引起的误差平衡机中装配了滚动轴承，当进行平衡操作时将引人一个与偏心或轴承座圈(和其滚罔)的角度

24、误差及与转子质量成比例的误差，这些误差可通过将轴承座圈在其安装表面转位1800进行测定。注:在与本条相关文本中，假设偏心距由径向和(或)轴向跳动产生。A. 1.3 机械装配产生的误差机械装配可能是一种潜在的误差据。例如:重新组装可引起不平衡量的变化。机械装配可能产生许多误差源，例如z若存在着径向间隙、过盈太大或连接螺栓与插端和(或)导径错位等，由装配的不可重复性而引起的分散性宜通过反复地在不同角度位置以各个变化的间隙重新组装进行测定。然后，读取每次的不平衡量的读数并计算其平均值。A. 1.4 与平衡设备的平衡质量有关的误差在平衡过程中宜将旋转的平衡工具(但不一定是心轴)的质量减至最小，以降低由

25、插端和(或)导径8 GB/T 9239.2-2006/ISO 1940-2: 1997 间隙或跳动引起的误差。减小心轴的质量将会提高软支承平衡机的灵敏度，但通常对硬支承平衡机益处不大。A.2 工件引起的误差以下讨论与剩余不平衡量有关且来源于工件的误差示例，并概述于表A.10见图A.20A. 2. 1 零件松动引起的误差零件松动引起的误差可通过启动或停止转子发现。这是由于零件松动时，每次运行启动平衡机都会使转子的角度位置发生变化并拾取一个新的读数。用5.5描述的方法能够测出误差和平均不平衡量。在一定条件下改变旋转方向可能是有益的但是要慎重操作。应注意的是在实际工作条件下某些平衡机受零件松动的影响

26、可能是显而易见的。A. 2. 2 囱沾染的油污或浮蓓的小粒灰尘引起的误差出现站染油污或浮落灰尘的情况是推测的和不可避免的，在这种情况下易使转子00位置朝上保持一段时间，再启动，然后读取一个读数。依次让转子的900、180。和2700的位置也朝上重复上述操作。应用5.5的方法可以找出误差和其平均不平衡量值。必须对试验结果进行分析研究，以避免与转子静止了一段时间所产生的热效应(见A.2. 3)相混淆oA. 2. 3 热效应引起的误差长型或空心转子由于温度不均匀引起的变形和产生的不平衡量是特别显而易见的。这些误差能够通过在相对短的一段时间内不让转子在平衡机内保持静止状态或运行转子直到不平衡矢量趋于稳

27、定才能得以减少，如让转子在5r/min10 r/min非常低的转速下运行。通过焊接或加热的机加工方法进行不平衡校正会使转子产生明显的变形。通常需要采用局部散热和(或)一定的稳定运行时间来均衡转子的温度并恢复其正常的形状。A.2.4 支承引起的误蕃运行中攘动轴承座圈与转子之间宜保持它们在平衡操作过程中所形成的角度位置关系。否则就会出现与A.1. 2所描述相类似的误差。无论软支承平衡机还是硬支承平衡机都能在诸如旋转止推面的轴向跳动、滚珠轴承相对于轴线的偏斜或弯曲转子等情况下产生寄生的偶不平衡。通过在不同转速1、2下运行转子能够证实这些影响的存在，并对误差能够进行评价如下:a) 对于硬支承平衡机，用

28、U1L , UIR不平衡量表征转速为nl时可测定的轴向跳动影响:!:.U1L =司Jlf、安U1L- U2L J . ., . . . . . .( A. 1 ) - ,nlln2 !:.U1R =吨，1f、2UIR- U2RJ . . . . .( A. 2 ) 一-. nl / n2 式中:UII.，U1且，U2L，U2R分别表示平衡转速为171和n2时在左平面和右平面上，模拟轴向跳动影响的不平衡量之和引起的读数;用UL，UR表示左、右平丽的剩余不平衡量。平衡机宜在每一转速下和每个平面上以相同的不平衡量单位进行校准。b) 对于软支承平衡机，模拟轴向跳动影响的不平衡量取决于软支承平衡机悬挂系

29、统的振动质量，因此与速度的平方成反比。故导出上述相同公式。在这些计算中，假设由旋转止推面的轴向跳动引起的硬支承平衡机作用到的轴承上的压力与转速无关，而软支承平衡机由不平衡量产生的轴承振动也与转速无关。上述公式仅在充分避开转子和(或)平衡机临界转速的某一转速条件下进行测量时才适用口当轴颈弯曲的转子安装在敞开式攘轮上，或带有平滚轮的支承在垂直方向没有自由度时，在很低的平衡转速下能观察到类似的现象。通过适当设计平衡机的支承结构能够使这些误差达到最小化。在某些情况下，通过调整平衡机的止推轴承可以避免由止推面的轴向跳动引起的误差。9 GB(T 9239.2-2006(IS0 1940-2: 1997 人

30、2.5机械装配引起的误差由于设计或不合理组装，在平衡机运行过程中不平衡量可能发生变化。经过平衡以后的转子如果被拆卸成零部件并重新组装其不平衡量也会发生变化(见A.1. 3)。A. 2.6 轴端驱动安装面跳动引起的误差若转子端部的插端和(或)导径偏心时，与平衡机驱动轴端部连接后，将会引人误差，该误差不可能用转位平衡的方法检测到。只能计算有效的驱动质量及插端和(或)导径相对于转子轴线的偏心距矢量。如需要，能够在平衡过程中以合适的相角予以临时补偿。A. 2.7 磁化效应引起的误差在平衡机中由磁化效应自身引起的误差可能会首先显露出来。当磁化频率等于或接近于转动频率时，将产生一个错误的不平衡量读数。例女

31、町啃E是由于转宇每魄持一周，转子的磁场频率对平衡机传感器形成的交叉干涉引起的。对巳硝子造成的影响最好采用再加在感器的方法，或对硬支承平衡机选用一个足够高的磁化效应不迦作用盟鼻哺转速予ID1m蜘民恶化的静吨。读取转子里刚性状态时各种工作转速下的不平衡i卖数是提翰喝报磁化效应误差的最好方棋电10 G/T 9239.2一2006/ISO1940-2: 1997 附录B(资料性附录)检查与第8章b)算法有关的典型数据表B.1检查与第8章b)有关算法的典型数据不加试验质量传感器序号幅值l 1. 50 2. 10 最终的剩余不平衡量:一一平面1:6500g mm(2 一一平面2:18 900 g 注:剩余

32、不平衡矢量的相位。.俨il 在平面1上加试验质量30000g mm ,O. 帽值相位3. 10 年鸣。1. 90 25萨在平面2上加试验质量20000g mm，O。幅值相位2.11 320. 2.09 90. 11 GB/T 9239.2-2006/180 1940-2: 1997 参考文献lJ GB/T 16908一1997，机械振动轴与配合件平衡的键准则(idtISO 8821:1989)。12 hm- NtO寸白户。自CON-N.白的NFH闰中华人民共和国国家标准机械振动恒态(刚性)转子平衡晶质要求第2部分:平衡误差GB/T 9239. 2-2006/ISO 1940-2: 1997 电悔中国标准出版社出版发行北京复兴门外三旦河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X12301/16 印张l.25 字数25千字2007年2月第一版2007年2月第一次印刷* 书号:155066 1-28774定价13.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)685335339239.2-2006