一种动平衡测量方法，其特征在于该方法主要包括按Ｋ＝（５－５０）＊１０↑［３］ｍ来设计摆架刚度，大规格装置取较小值，小规格装置取较大值，其中ｍ为该平衡装置的承载能力，即转子质量，单位为千克，Ｋ的单位则为牛顿／米，平衡装置的两摆架的刚度（Ｋ↓［１］，Ｋ↓［２］）和系统阻尼系数（Ｃ）的实际精确值通过标定来确定，并将其存入计算机的内存以供计算时使用；按常规操作过程输入转子参数建立转子文件，在平衡测量开始之前由计算机提示，要求平衡装置操作者不仅要按常规选择转子支承方式，输入几何参数，还要输入转子质量ｍ和转子质心位置Ｌ１，Ｌ２可由计算机计算出来Ｌ２＝Ｌ－Ｌ１，（其中Ｌ为两摆架之间的距离，Ｌ↓［１］为转子质心至摆架１的距离，Ｌ↓［２］为转子质心至摆架２的距离），由计算机给出建议平衡转速，取频率比λ＝０．２－０．５左右，根据其计算机所建议的平衡转速范围，在其范围内再考虑驱动能力和安全因素设定一个平衡转速；在平衡转速下测量两摆架的振动位移信号中的基频成分；然后进行动平衡解算，其中在该动平衡解算步骤中包括如下步骤： 第一步：从两支承平面上测得的位移向量Ｘ↓［１］和Ｘ↓［２］求得静不平衡量成分在两摆架上引起的振幅Ａ↓［１Ｓ］和Ａ↓［２Ｓ］，对于重心外悬的转子需将远离重心的摆架上的振动信号向量反向１８０度； 第二步：用下式推算出转子的转动惯量（也包含有摆架上部结构参与振动的质量的成分） Ｊ＝＊＊＊ 第三步：根据下面公式 ＊＊＊ ＊＊＊ Ｊ↓［ｋ２］＝ｋ↓［２］ｌ↓［２］ｌ－Ｊｐ↑［２］ Ｊ↓［ｋ１］＝ｋ↓［１］ｌ↓［１］ｌ－Ｊｐ↑［２］ 依次计算Ｍ↓［Ｋ１］，Ｍ↓［Ｋ２］，Ｊ↓［Ｋ１］，Ｊ↓［Ｋ２］，再利用下面的公式解算出静不平衡量和相位差角： ＊＊＊ 或 ＊＊＊ 及偶不平衡量和相位差角： ＊＊＊ 或 ＊＊＊ 第四步：用常规的静力平衡的方法将静不平衡量和偶不平衡量换算为指定修正平衡上的动不平衡； 至此，整个不平衡测量过程完成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是有关测量与测试
，尤其是对硬支承动平衡装置工作原理进行改进的一种动平衡测量方法及高频比硬支承动平衡装置。
技术介绍
用于转子不平衡量测量的动平衡装置根据其工作原理可分为硬支承动平衡装置和软支承动平衡装置两大类。软支承动平衡装置工作在高于转子-摆架系统固有频率以上的频率范围。它具有灵敏度高，抗干扰能力强和适用转速范围宽等优点，但它不具备永久性标定的特性，每次平衡新的转子都需首先进行标定测量运转，因此一般应用于专用平衡装置和特殊用途平衡装置。硬支承动平衡装置工作在转子-摆架系统固有频率范围以下，并且远离共振区域，如附图1中的H区。它具有永久性标定的优点，平衡新的转子时只需输入转子几何参数一次运转就可测得两个平面上不平衡量的大小和相位，因此广泛应用于通用型平衡装置，但它的机械灵敏度低，不太适合于轻小转子的动平衡测量。此外由于它直接将摆架振动量近似为不平衡量，忽略了两者之间的误差，在工作原理上就存在误差。同一转子在不同转速下测量，所得结果之间也有差别。在当前的硬支承平衡装置中，用试验转子加已知不平衡量标定出两摆架的灵敏度系数存储于测量系统的内存，今后的测量中反复调用此灵敏度系数以将摆架振动量线性地换算为不平衡量，再将支承面上的不平衡量根据静力平衡关系换算为指定平面上的不平衡修正量。由于上述测量原理中直接将摆架振动量当做不平衡量的处理是一种近似。为了保证测量误差较小，使其在可接受的程度内，平衡测量转速必须远低于转子-摆架系统的共振转速，频率比一般以0.2倍为上限，在平衡装置的技术规格及说明书中给出一个平衡转速上限值。由于上述工作原理非常简单，在模拟式测量仪表上可直接通过旋钮设定灵敏度和转子几何尺寸参数，自上世纪六十年代以来一直应用着，数字式测量系统以及计算机的应用也仅提高了操作的方便性和增加了一些辅助功能，平衡装置的工作原理一直未发生根本性变革。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有硬支承平衡测量技术的缺陷，提供一种动平衡测量方法及高频比硬支承动平衡装置，本专利技术的技术方案是基于计算机技术已普遍应用于动平衡测量
，任何复杂的运算都可轻易实现这一客观条件，提出了以二自由度振动系统的机械振动理论为基础的新的测量原理，从而推导出了新的理论公式和实用计算公式，给出了高频比硬支承动平衡装置的实施方案。本专利技术高频比硬支承动平衡装置可工作在频比0.2-0.5范围，它完全克服了原理误差，并且灵敏度大大提高。本专利技术的动平衡测量方法主要包括确定平衡装置的两摆架的刚度(K1，K2)和标定系统阻尼系数(C)，并将其存入计算机的内存以供计算时使用；按常规操作过程输入转子参数建立转子文件，在平衡测量开始之前由计算机提示，要求平衡装置操作者不仅要按常规选择转子支承方式，输入几何参数，还要输入转子质量m和转子质心位置L1，L2可由计算机计算出来L2＝L-L1，(其中L为两摆架之间的距离，L1为转子质心至摆架1的距离，L2为转子质心至摆架2的距离)，由计算机给出建议平衡转速，取频率比λ＝0.2-0.5左右，根据计算机所建议的平衡转速范围，再考虑驱动能力和安全因素由操作者设定一个平衡转速；在平衡转速下测量两摆架的振动位移信号中的基频成分；然后按照本专利技术的方法进行动平衡解算，动平衡解算包括如下步骤第一步从两支承平面上测得的位移向量X1和X2求得静不平衡量成分在两摆架上引起的振幅A1S和A2S，对于重心外悬的转子需将远离重心的摆架上的振动信号向量反向180度；第二步用下式推算出转子的转动惯量(也包含有摆架上部结构参与振动的质量的成分)J=lp2(1-A1s/A2s)(k2l2-AlsA2sk1l1)]]> 第三步根据下面公式Mk1=k1-ml2lp2]]>Mk2=k2-ml1lp2]]>Jk2＝k2l2l-Jp2Jk1＝k1l1l-Jp2依次计算MK1，MK2，JK1，JK2，再利用下面的公式解算出支静不平衡量和相位差角U=A1s(Mk1Jk2+Mk2Jk1)2+c2p2(Jk1+Jk2)2p2Jk2]]>或U=A2s(Mk1Jk2+Mk2Jk1)2+c2p2(Jk1+Jk2)2p2Jk1]]> 及偶不平衡量和相位差角Uc=A1c(Mk1Jk2+Mk2Jk1)2+c2p2l2(l1Mk2-l2Mk1)2p2lMk2]]>或Uc=A2c(Mk1Jk2+Mk2Jk1)2+c2p2l2(l1Mk2-l2Mk1)2p2lMk1]]> 第四步用常规的静力平衡的方法将静不平衡量和偶不平衡量换算为指定修正平面上的动不平衡量；至此，整个不平衡测量过程完成。用于实施上述测量方法的高频比硬支承动平衡装置包括用于放置转子的两个摆架，这两个摆架的刚度远低于现有硬支承平衡机的摆架刚度以实现高测量频比，其量值按K＝(5-50)*103m来设计，大规格装置取较小值，小规格装置取较大值，其中m为该平衡装置的承载能力，即转子质量，单位为千克，K的单位则为牛顿/米，其精确值通过标定得到，所述的两只摆架具有固有的阻尼系数，其精确值通过标定得到；在所述的两个摆架上分别设有一个振动传感器，所述的振动传感器测量的振动信号输入给一个振动信号处理器进行信号的预处理，包括放大、滤波和模数转换，该装置还设有一个相位传感器，所述的相位传感器也连到振动信号处理器上，振动信号处理器将预处理后的数字量信号输入给一计算机，由计算机按照本专利技术上述的方法将振动量解算为不平衡量。下面结合附图描述本专利技术的技术方案形成的原理和计算公式以及结构。附图说明图1是用以说明平衡装置工作频率比区间的示意图；图2是研究由转子和平衡装置摆架组成的振动系统的力学模型；图3是将在两摆架上测得的振动幅值向量分解为静不平衡响应分量和偶不平衡响应分量的向量关系示意图，其中图3a为摆架1振动向量分解图；图3c为摆架2振动向量分解图；图3b为二向量合成；图4是本专利技术的高频比硬支承动平衡装置的示意图。具体实施例方式在图1中，横坐标为工作频率P与系统固有频率PC之比P/PC；纵坐标为不平衡离心力F＝Up2和摆架振动X。图中的两条曲线分别为X和F，X和F在频比0.2以下近似重合是现有硬支承平衡装置工作原理的基础，而两者不同则是原理误差存在的原因。当前的硬支承动平衡装置工作频比在0.2以下H区，这个区间内振幅很小，因此测量灵敏度较低。本专利技术高频比硬支承动平衡装置工作频比在0.2-0.5的M区，振动幅值显著增大，通过前面推导的公式将振动信号解算为不平衡量，无需现场标定。在图2中，各参数的含义为m转子的质量J转子绕质心的转动惯量L两摆架之间的距离L1转子质心至摆架1的距离L2转子质心至摆架2的距离，L2＝L-L1K1；摆架1的刚度K2摆架2的刚度X1摆架1振动位移X2摆架2振动位移C摆架阻尼系数，设两摆架阻尼系数相等在图3中，各参数的含义为X1摆架1上测得的振动幅值向量X2摆架2上测得的振动幅值向量XS合成向量，用于确定静不平衡响应成分的相位X1S摆架1上振动幅值向量的静不平衡响应成分X2S摆架2上振动幅值向量的静不平衡响应成分X1C摆架1上振动幅值向量的偶不平衡响应成分X2C摆架2上振动幅值向量的偶不平衡响应成分φ1向量X1的相位φ2向量X2的相位φS向量XS的相位首先可参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：盛德恩，
申请(专利权)人：盛德恩，
类型：发明
国别省市：
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