[发明专利]一种旋转机械转子双平面弯矩动平衡方法

权利要求书

1.一种旋转机械转子双平面弯矩动平衡方法，其特征在于：通过测试转子旋转过程中的弯矩来完成转子双平面的不平衡校正。

2.如权利要求1所述的旋转机械转子双平面弯矩动平衡方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、将待测转子通过万向节安装在动平衡检测台架上；

B、在动平衡检测台架的轴段上安装涡流传感器，将涡流传感器对准键槽，测量转速脉冲信号，以此作为多测点同步整周期采样分析的基准；

C、在动平衡检测台架的转轴表面选择两个测量截面安装弯矩测点，这两个测量截面分别位于连接待测转子的两个万向节与动平衡检测台架的两个支承轴承之间，每个截面布置两组弯矩测点，其中一组测点应和键槽处于同一条母线上，另一组测点位于顺转速方向和键槽成90°的位置；

D、用电机带动动平衡检测台架的转轴在转速n下旋转，记录旋转过程中各组弯矩测点的弯矩值，分别记为：M_1x(t),M_1y(t),M_2x(t),M_2y(t)，其中，下标1、2代表测量截面编号，x,y代表两组不同方向的弯矩；

E、建立固定直角坐标系，该固定坐标系的y轴为涡流传感器的布置方向，x轴为顺转速与键槽成90°的方向，将测量的旋转过程中的弯矩转换为固定坐标系下的弯矩值，记为M_1-(t),M_1⊥(t),M_2-(t),M_2⊥(t)，其中，M_1-代表第一个测量截面的弯矩在x轴方向的分量，M_1⊥代表第一个测量截面的弯矩在y轴方向的分量，M_2-代表第二个测量截面的弯矩在x轴方向的分量，M_2⊥代表第二个测量截面的弯矩在y轴方向的分量；

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为转子旋转角速度，t为时间；

F、计算两个测量截面水平方向和垂直方向上的弯矩差ΔM_-(t),ΔM_⊥(t)；

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

G、根据两个测量截面弯矩计算两个测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为轴承支承力到测量截面的距离；

H、计算两个测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、根据两个测量截面的弯矩曲线和剪力曲线计算矢量待测转子的两个平面，与编号为1的测量截面相应的为平面Ι，与编号为2的测量截面相应的为平面Π，假设在平面Ι和平面Π上，分别存在不平衡量和其相位分别为θ₁和θ₂，在旋转过程中，两个测量截面的弯矩和剪力是由于不平衡量和引起的，两个测量截面的剪力差和弯矩差最大值分别记为将这些矢量表示为极坐标形式为：

(5)]]>

根据水平方向的剪力曲线和弯矩曲线的幅值，即可求出ΔQ_-,ΔM_-，其相位可由脉冲信号和剪力、弯矩曲线确定，其中最大剪力值的相位为脉冲起始点到水平向剪力曲线的第一个波峰间角度，最大弯矩值的相位为脉冲起始点到水平向弯矩曲线的第一个波峰间角度；

J、计算两个测量截面上不平衡力的大小和相位：

不平衡力的大小为G=mrω²，其中，r为待测转子半径，相位θ定义为：脉冲前沿导前振动信号正峰值的角度，即以键槽位置起始，逆转速方向与键槽成θ大小的角度即为不平衡力的相位；

根据其水平方向的力学平衡方程，矢量关系式为：

ΔQ→max-=G1→+G2→]]>(6)]]>

ΔM→max-=a1G1→+(a1+l)G2→]]>

将其表示为极坐标下的关系：

(7)]]>

式中，a₁为平面Ι到编号为1的测量截面的距离，l为转子长度，为x轴导前于不平衡力的角度，即以x轴起始，逆转速方向与x轴成的角度即为不平衡力为x轴导前于不平衡力的角度；

根据式（7）即可求出不平衡力和的大小和相位，其中相位为：

K、加重重量的大小和相位：

根据上述计算可知，只需在平面Ι上相位为α₁=θ₁+180°处加重在平面Π上相位为α₂=θ₂+180°处加重即可校正该转子双平面的不平衡量。