GB 9239-1988 刚性转子平衡品质许用不平衡的确定

中华人民共和国国家标准 UDC 62.253:62-755 GB 9239一88 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Balance quality of rigid rotors Determination of permissible residual unbalance 本标准等效采用ISO 1940/1-1986(E)《机械振动— 刚性转子平衡品质的要求— 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G13 6558-86((挠性转子 平衡的评定准则》及GB 6557-86《挠性转子的机械平衡》。 本标准规定的平衡品质等级为n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便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，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。本标准对转子平衡品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GB 6444-86《平衡词汇》。 本标准所涉及的有关振动的术语的定义见GB 2298-80(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Id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子，其支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 1988一05一12批准 1989-01一01实施 Gs 9239一88 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。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。 注:校正平面 I及e上各一个不平衡矢量。 注:校正平面1及H上各两个不平衡分量 图1 刚性转子同一种不平衡状态的不同表现方式 Gs 9239一88 注 其它两个校芷平面上各一个不平衡矢量。 注:一个合成的不平衡矢量与一个位于两校正平面I及I上的偶不平衡合成的不平衡矢量的位置是可以选定的， 例如位于两校正平面中间的某一点，偶不平衡的大小取决于合成的不平衡矢量的位置。 续图 1 106 Gs 9239一as 注:d的特殊情况:合成的不平衡矢量通过转子质心，另有一偶不平衡 注:a的特殊情况: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 1 2.4 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，称之为双面(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 1't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 Gs 9239一88 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，则必须将装配组合转子作为整体来平 衡0 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A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，因此可用下式 e-一令 ······································⋯⋯(1) 所定义的许用不平衡度ep,，来表示许用不平衡量U，与转子质量，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epe,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1表示的一般情况下，经 双面平衡达到许用值后，等效质量偏心距e小于许用不平衡度ece,。 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，一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: ea,.田= const ·····...·.··········.....········。⋯⋯(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‘r印m)与转子最高工作角速 度m(rad/s)之积用1 000除所得的值(mm/s)来表示: G = e_ .w 1 000 二犷·····························⋯ ⋯ (3) 平衡品质的等级规定为n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 以扩展 ，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 表1 平衡品质等级表 mm/s 平衡品质等级 平衡品质等级值 G0.4 (04 G1 夏1 G2.5 镇2.5 G6.3 (6.3 G16 落16 G40 (40 .G100 镇100 G250 簇250 G630 簇630 Gl 600 提1 600 G4 000 镇4 000 常用的各种刚性转子的平衡品质等级以及与各平衡品质等级相对应的最大许用不平衡度分别列于 表2及图2。表2给出了基于国内外实践基础的刚性转子平衡品质等级的实例，它规定了各类转子平衡品 GB 9239一88 质等级的最低限度，各专业标准对各类转子的平衡品质等级可作更详细的规定。表2中未列入的类似转 子可参照执行。 表2 常用各种刚性转子的平衡品质等级 平衡品质等级 mm/a 转子类型实例 G4 000 4 000 具有奇数个汽缸刚性安装的低速船用柴油机，，的曲轴驱动装置即 Gl 600 1 600 刚性安装的大型二冲程发动机的曲轴驱动装置 G630 630 刚性安装的大型四冲程发动机的曲轴驱动装置 弹性安装的船用柴油机的曲轴驱动装置 G250 250 刚性安装的高速四缸柴油机2)的曲轴驱动装置 G100 100 六缸或更多缸高速柴油机即曲轴驱动装置 汽车、货车和机车的(汽油或柴油)发动机整机3， G40 40 汽车车轮、轮辆、车轮总成、驱动轴 弹性安装的六缸或更多缸高速四冲程(汽油或柴油)发动机3，曲轴驱动装置 汽车、货车及机车的发动机曲轴驱动装置 G16 16 特殊要求的驱动轴(螺旋浆轴、万向传动轴) 粉碎机零件 汽车、货车和机车用(汽油、柴油)发动机个别零件 特殊要求的六缸或更多缸发动机曲轴驱动装置 G16 16 冶金、化工、石油等制炼厂连续流程机器的零件 船舶(商船)主涡轮机齿轮离心分离机鼓轮 G6. 3 6.3 造纸机辊筒、印刷机辊筒风扇、通风机、鼓风机航空嫩气涡轮机转子部件飞轮 泵的转子部件或叶轮 机床及通用机械零件 普遍中型和大型电机转子(轴中心高超过80m.的)大量生产的小型电枢其安 装条件对振动不敏感或有隔振装置 特殊要求的发动机个别零件增压器转子 G2. 5 2.5 燃气和蒸汽涡轮，包括船舶(商船)主涡轮 刚性涡轮发电机转子 计算机存储磁鼓或磁盘 透平压缩机转子 机床驱动装置 特殊要求的中型和大型电机转子 不具备G6. 3级两条件之一的小型电枢 涡轮驱动泵 L 1 磁带录音机及电唱机驱动装置 磨床主传动装置及电枢 特殊要求的小型电枢 G0. 4 0. 4 精密磨床的主轴、磨轮及电枢陀螺仪 注:①若转速刀的单位为r/min,。的单位为rad/s，则m = 2nn/60击. ②许用不平衡量向校正平面的分配参见第6章 109 GB 9239一88 1)本标准中低速柴油机是指活塞速度小干9 m/s的机器，而高速柴油机是指活塞速度大于9 m/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: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。 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?,。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ea，的上限，知道e?,值后转子许用不平衡量U,e，为: U-=e"·m ······························⋯⋯ (4) 式中:阴— 转子质量，kg; e"— 许用不平衡度，g"mm/kg; U-— 许用不平衡量,9-mm. 注:①等级G1及G0. 4兼顾了技术要求与实际可能间的关系。所选的极限值与能合理地重复再现的最小不平 衡状态有关. ②这两个平衡品质等级只有当转子轴颈及轴承精度足够时才能达到。G1级通常要求在转子的工作轴承中 平衡，一般采用圈带驱动、空气驱动或自驱动。G0. 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,e，定义为各轴承平面上许用不平衡量的总和。 注: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、转子质量分布及轴承支承刚度。然而对刚性转子支承于刚性支承这一特殊情况，每个轴承平面上的许用不平 衡址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 GB 9239一BS 用羽和再月月甲照李孚月曰甲翻肋二月巨日泽脚 田田州 %'习田翎书一」月甲和仆日曰日用喇 [】1卫 田 !，叮门 刁1门11-rT I一飞一下飞门们ll 卜月曰目州}们钊 困刀刃盛 习卫叨} ]m和{{ 1门门m川 丈五业乏丈笠卫l }}}1} }}}} 目宝若鉴 已 一男渊季 月用绷膝至目目用溯 出出洲了刽引田曰旧 月甲洲朴一目日中浦 口JJJ明 、 二N玉J〕皿五工 I门 一1飞j们11 曰 曰喇门1钊 W山四 V」困朋m }]下和{{ 门门川{11}} 土士业丈\J沐工 】}1}} T拼 目田韭三万空平翻幸军目用绷膝孟目目用翻 出出洲 、 -‘3一田朋田~-‘万一日甲刊年=目日用渊 山 田四 v]困 门刀!】反习邝口门洲 ll 川日川!们洲 W山W! 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