電機轉子動平衡測試系統
顧乾坤 (重慶大學630044)
1 引 言
為了限制電機工作時的振動，對電機轉子在裝配前一般都要進行動平衡試驗。在大規模生產中，電機轉子的平衡不僅有平衡精度的要求，而且還有生產率的要求。目前，常用的方法是用通用型平衡機測出電機轉子不平衡量的大小和位置，再在轉子相應位置上進行配重處理。在大批量生產中，一般是將電機轉子設計成在兩端圓周上均勻分布著若干配重柱，在測出不平衡量后，通過在相應一些配重柱上進行配重減小轉子的不平衡。這種方法原理簡單，便于掌握，但使用過程中存在一些問題。首先，分配量的分配計算十分繁雜，在實際應用中，往往是憑經驗估計，因而配重誤差大，平衡精度低，且不易控制。其次，對于轉子的報廢狀況的確定比較麻煩，一般是在轉子一半或近一半的配重柱上都加滿配重后，還有不平衡時，才認為轉子報廢，而用人工預先估計這一點是較為困難的，但用計算機解決這些問題卻是相當容易的。
針對這些問題，我們在所研制的“軟支承平衡機微機測試系統”的基礎上，開發了“電機轉子計算機輔助動平衡測試分析系統”。該系統不僅能夠實現轉子不平衡量的自動測試，而且能夠自動判斷轉子的平衡狀況(合格、可以平衡或無法平衡)，對于可以平衡的轉子，計算機將根據誤差最小原則自動分配轉子各配重柱上的配重量，使轉子的平衡狀態盡可能****，并用彩色crt顯示器通過圖形方式直觀地顯示出配重柱的位置和相應的配重塊，便于操作人員進行平衡校正。根據需要還可以進行測試數據的統計分析，如通過對電機轉子原始不平衡量的統計分析，可以了解前面工序的質量控制狀況和轉子的不平衡趨勢，以便于進行質量管理。本文從測試原理、不平衡量分解方法和測試系統設計等幾個方面，將電機轉子計算機輔助動平衡測試分析系統作一介紹。 ’
2振動系統模型與測試原理
根據電機轉子的結構特征和精度要求，選擇臥式軟支承平衡機結構為對象進行分析。這時的振動系統模型可以認為是左、右校正面上分別有ul和ur不平衡量的轉子，在兩個彈性支承上旋轉，轉子不平衡離心力將引起振動系統產生受迫振動，如圖1c所示。根據線性假設，可將轉子～支承系統的振動認為是左、右校正面上不平衡量ul和ur分
別作用結果的疊加，如圖la、b所示。設左校正面上的不平衡量ul所引起的左、右支承的振動分別為yll和yrl，則有：
同樣，設右校正面上的不平衡量ur引起的左、右支承的振動分別為ylr和yyr，有：
上面兩式中，α的下標中前一個表示支承，后一個表示單位不平衡量所在的校正面，如αrl表示左校正面上單位不平衡量引起右支承的振動。
根據疊加原理，左右支承的振動yl和yr為：
對于給定的轉子一支承系統，可以通過加試重的方法求得αll、αlr、αrl和αrr，這樣，從式(3)中，就可以求得轉子左、右校正面的不平衡量ul和ur。
實際上，αll、αrl、αlr、αrr是一組與轉子質量、慣性矩、校正面位置等有關的系數，常稱為影響系數。一般，只要轉子的類型一定，影響系數也為定值。在大規模生產中，轉子的類型一般是確定的少數幾個品種，因此，只要對每個品種的轉子，通過加試重的方法，求得它們各自的影響系數，并存入計算機內，以后，只要開機使轉子運轉起來，便可從式(3)中求得不平衡量ul和ur。
3不平衡量分解方法
在測出電機轉子的不平衡量后，就要進行配重校正。此時，可將轉子的每一端看成是一種平面力系關系進行分析。設電機轉子圓周上共有k個配重柱，且沿圓周均勻分布，相鄰配重柱夾角為β;設第i個配重柱上的實際配重塊重量為pi，配重塊共有l個品種g1，g2，…，gl。設不平衡量大小為g，位置為a,則不平衡量與配重塊的關系如圖2所示。從圖中可以得到：
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