旋转部件在工业生产中应用广泛，其运行稳定性直接影响设备寿命和产品质量。不平衡力作为旋转部件最常见的故障源之一，需要通过专业设备进行***测量和校正。下面将从测量原理、操作流程、数据分析等维度，详细介绍如何通过平衡机实现旋转部件不平衡力的精准测量。
当旋转部件的质量分布不均匀时，会产生离心力矢量和不平衡力矩。这种不平衡力会以1倍转频的特征频率表现出来，具体表现为：
1. 振动幅值随转速平方关系增大
2. 相位角与不平衡量位置相关
3. 在临界转速区域出现共振放大效应
长期存在的不平衡力会导致轴承过早磨损、机械密封失效、连接件松动等连锁故障。某风机厂案例显示，叶轮存在15g·cm的不平衡量时，轴承寿命缩短达40%。
现代平衡机通常包含以下核心模块：
1. 机械支撑系统
- 硬支撑型：适用于高刚性转子，直接测量不平衡力
- 软支撑型：适用于柔性转子，通过振动位移反算不平衡量
2. 传感检测单元
- 压电式力传感器（测量范围0.1-5000N）
- 电涡流位移传感器（分辨率0.1μm）
- 光电编码器（相位测量精度±0.5°）
3. 数据处理系统
采用FFT算法分解振动信号，典型参数包括：
- 幅值精度：±（5%读数+0.1g）
- 相位重复性：±3°
- 最小可达剩余不平衡量（≤0.1g·mm/kg）
步骤1：前期准备
- 清洁转子表面，去除油污和杂质
- 检查轴颈圆度（建议≤0.005mm）
- 确认平衡转速（通常取工作转速的1/3~2/3）
步骤2：初始不平衡检测
1. 安装转子时确保轴向定位基准一致
2. 进行三次试重实验验证系统线性度
3. 采集初始振动数据需满足：
- 信噪比＞10:1
- 转速波动＜±1%
步骤3：矢量分解计算
通过影响系数法建立方程：
U
0
= (A
1
T
1
- A
2
T
2
)/(T
1
- T
2
)
其中：
A
1
,A
2
为试重前后的振动幅值
T
1
,T
2
为试重质量
步骤4：配重方案制定
根据ISO1940-1标准，不同转子类型允许残余不平衡量：
- G6.3级（普通风机）：6.3mm/s
- G2.5级（精密主轴）：2.5mm/s
- G1级（高速涡轮机）：1mm/s
案例1：信号干扰处理
某电机转子测量时出现10Hz工频干扰，采取措施：
1. 增加传感器屏蔽层
2. 设置50Hz陷波滤波器
3. 采用同步平均算法后，信噪比提升8dB
案例2：柔性转子校正
对于长径比＞5的转子，需采用：
1. 多平面平衡（***少3个校正平面）
2. 模态平衡法（N+2平面法）
3. 转速分段补偿（每200rpm一个测量点）
1.
重复性测试
：连续5次测量，幅值偏差应＜5%
2.
互换验证
：调换支承位置后不平衡量变化＜10%
3.
实际运行验证
：工作转速下振动值应满足ISO10816标准
通过规范化的测量流程和科学的分析方法，平衡机可将旋转部件的不平衡量控制在允许范围内。建议每季度对关键设备进行复测，动态跟踪不平衡量的变化趋势。对于特别精密的转子，还可考虑采用在线平衡系统实现实时监控与自动补偿。
