专利名称：：一种高速柔性转子动平衡方法
技术领域：
：本发明属于旋转机械振动与控制领域的动平衡技术，具体为一种高速柔性转子动平衡方法。
背景技术：
：目前，旋转机械大量应用于工业的各个方面。由于转子不平衡原因而导致旋转机械产生剧烈振动，损坏机械的事情经常发生，造成了工程上很多不必要的损失。为了减少这些不必要的损失，降低转子的振动，必须对转子进行平衡。目前刚性转子的平衡已经基本解决，但柔性转子的高速动平衡仍是一难题。柔性转子的不平衡振动响应不仅与其不平衡量的大小和相位有关，还与转子本身的特性(弹性、阻尼、形状等)、支承条件和转速等有密切关系，加之校正面设置的可能性与理论分析有出入等因素，使柔性转子的动平衡成了一项既费时又不容易得到满意效果的工序。而且工业应用中转子往往是跨两阶以上的柔性转子，有些甚至跨三阶，转子长径比越来越大、转子越来越“柔”的方向发展，柔性转子的平衡问题越来越多。目前，柔性转子的高速动平衡普遍采用影响系数法和模态平衡法。传统影响系数法是一种添加试重的方法，在高转速下平衡启动的次数多，在高阶振型时敏感性降低，有时使用非独立平衡平面可能得到不正确的校正量。此外，在使用多平面影响系数法时，求解影响系数的方程组有时可能出现病态方程组的情况，使求解的影响系数很不可靠。更为可怕的是，添加试重的方位具有不确定性，很可能将试重加在与转子偏心方位相同的地方，势必大大增加转子的不平衡量，导致平衡时因振动过大破坏转子的严重后果。传统模态平衡法也存在添加试重多次开车的问题，且当系统阻尼影响较大时不够有效，振型不易测准；用于轴系平衡时，在临界转速附近不易获得单一振型。
发明内容要解决的技术问题为了解决传统动平衡方法需要添加试重并多次开车，可能得到不正确的校正量的缺陷和不足，本发明提出一种高速柔性转子动平衡方法，省去添加试重的平衡工序，避免多平面平衡时影响系数矩阵的发散性问题，减少转子的开车次数，简化转子的动平衡步骤。技术方案本发明的技术方案为一种高速柔性转子动平衡方法，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤1确定转子的参考位置利用有限元软件建立转子的有限元模型，从转子有限元模型的数值仿真结果中得到转子的1阶至η阶模态值和r阶临界转速，η为转子动平衡时选择的转子平衡平面个数，r为转子所需动平衡的阶数；如果得到的r阶临界转速在转子r阶实测临界转速的85%-125%范围内，则在得到的每一阶模态值中以各阶最大模态值作为基数对该阶的所有模态值进行归一化处理，并以r阶的最大模态值对应的转子轴向位置作为转子的参考位置，否则重新建立转子的有限元模型，并重复步骤1；步骤2:确定校正量步骤a、在步骤1得到的参考位置所在的转子径向平面内布置两个振动传感器，且两个振动传感器与该径向平面内转子轴心的连线相互垂直；步骤b、将转子从Orpm勻加速拉升到转子允许范围内的最大转速，两个振动传感器采集转子勻加速过程的瞬态响应，得出转子的模态阻尼；步骤C、将转子稳定在平衡转速上，其中平衡转速为实测临界转速的85%-100%,两个振动传感器采集转子在平衡转速的稳态响应；步骤d、将步骤c得到的转子在平衡转速的稳态响应代入以下公式，得到转子η个平衡平面需要添加校正量的大小和方位权利要求一种高速柔性转子动平衡方法，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤1确定转子的参考位置利用有限元软件建立转子的有限元模型，从转子有限元模型的数值仿真结果中得到转子的1阶至n阶模态值和r阶临界转速，n为转子动平衡时选择的转子平衡平面个数，r为转子所需动平衡的阶数；如果得到的r阶临界转速在转子r阶实测临界转速的85％125％范围内，则在得到的每一阶模态值中以各阶最大模态值作为基数对该阶的所有模态值进行归一化处理，并以r阶的最大模态值对应的转子轴向位置作为转子的参考位置，否则重新建立转子的有限元模型，并重复步骤1；步骤2确定校正量步骤a、在步骤1得到的参考位置所在的转子径向平面内布置两个振动传感器，且两个振动传感器与该径向平面内转子轴心的连线相互垂直；步骤b、将转子从0rpm匀加速拉升到转子允许范围内的最大转速，两个振动传感器采集转子匀加速过程的瞬态响应，得出转子的模态阻尼；步骤c、将转子稳定在平衡转速上，其中平衡转速为实测临界转速的85％100％，两个振动传感器采集转子在平衡转速的稳态响应；步骤d、将步骤c得到的转子在平衡转速的稳态响应代入以下公式，得到转子n个平衡平面需要添加校正量的大小和方位<mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mover><mi>U</mi><mo>→</mo></mover><mi>r</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>z</mi><mi>j</mi></msub><mo>)</mo></mrow><msub><mi>R</mi><mi>j</mi></msub><msub><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>Φ</mi><mo>→</mo></mover><mi>s</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mo>-</mo><mn>2</mn><msub><mi>ζ</mi><mi>r</mi></msub><msub><mover><mi>m</mi><mo>→</mo></mover><mi>r</mi></msub><msub><mover><mi>υ</mi><mo>→</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>r</mi><mo>=</mo><mi>s</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>r</mi><mo>≠</mo><mi>s</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中，j表示第j个平衡平面，表示为平衡转子第r阶不平衡量所需在zj处添加的校正量，zi表示平衡平面的轴向位置，Rj表示zj处的转子平衡半径，表示步骤1中得到的归一化后转子第s阶模态值，s取值为1，2…n，ζr为步骤b中得到的转子第r阶模态阻尼，为转子的模态质量，为步骤c得到的转子在平衡转速的稳态响应，包括振幅和相位；步骤3测试校正结果根据步骤2的结果在转子上添加校正量后，将转子从0rpm匀加速拉升到步骤b中采用的转子最大转速，两个振动传感器采集转子匀加速过程的瞬态响应，检验转子是否已达到所要求的平衡精度，如果没有达到要求，则同步改变步骤a中两个振动传感器在径向平面内的安装位置，并重复步骤2、3，直至满足平衡要求。FSA00000273595400012.tif,FSA00000273595400013.tif,FSA00000273595400021.tif,FSA00000273595400022.tif2.根据权利要求1所述的一种高速柔性转子动平衡方法，其特征在于当所需动平衡的阶数为大于1的阶数时，从1阶开始逐次进行转子动平衡。3.根据权利要求1所述的一种高速柔性转子动平衡方法，其特征在于当转子可选择的平衡平面多于η时，选择所需添加校正量最小的η个平衡平面组合。全文摘要本发明公开了一种高速柔性转子动平衡方法。首先建立转子的有限元模型，从数值仿真结果中得到转子的1阶至n阶模态值和r阶临界转速，以r阶的最大模态值对应的转子轴向位置作为转子的参考位置；其次在参考位置布置两个相互垂直的振动传感器，采集转子从0rpm匀加速拉升到转子允许范围内的最大转速的瞬态响应，得出转子的模态阻尼，将转子稳定在平衡转速上，采集转子在平衡转速的稳态响应，通过公式计算转子n个平衡平面需要添加校正量的大小和方位；最后在转子上添加校正量，并采集转子匀加速过程的瞬态响应，检验转子是否已达到所要求的平衡精度。本发明没有了添加试重的风险，省去了添加试重的平衡工序，简化了平衡步骤，提高了平衡效率和平衡精度。文档编号G01M1/38GK101949753SQ20101028456公开日2011年1月19日申请日期2010年9月16日优先权日2010年9月16日发明者刘振侠,李晓丰,郑龙席申请人:西北工业大学