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摘 要：综合论述了通用转子平衡的必要性、低速平衡的分类和平衡工艺装备的设计原则，归类分析了通用转子8个类型平衡工艺装备的设计要素和结构特点，提出了平衡工艺装备的基本设计原则，为同类通用转子以及其他行业的转子平衡工艺装备设计提供了参考依据。
关键词：通用转子 平衡 工艺装备
中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-01
通用转子低速平衡工艺是转子加工装配中最重要的工艺过程，转子不平衡量过大使转子在高速运转时产生大的离心力而造成主体结构件振动，所以平衡工作也是控制主体结构件振动的一种重要工艺。通用转子平衡要取决于转子自身的结构，所以要实现一个转子平衡过程，平衡工艺装备是一个最重要的因素也是技术难点。
1 转子与平衡
转子低速平衡分为动平衡和静平衡两种。转子的平衡方式选择原则：在满足于转子使用要求的前提下，首选静平衡，其次动平衡，具体选择平衡形式要从转子的几何形状、结构尺寸、直径与校正面间距之比、支撑间距、工作转速、平衡技术要求等多方面考虑制定，一般依据以下两条：转子直径D与校正面间距b之比>6时认为是盘状转子，只做静平衡，否则做动平衡；转子支撑距离与转子校正面间距b之比≥5以上均视为支撑间距足够大，只做静平衡，否则做动平衡。
2 平衡工艺装备
2.1 概念
平衡工艺装备是保证通用转子实现平衡工艺过程与平衡设备相配合使用的一种工艺装备，又叫平衡工装。
2.2 技术要求
动平衡工装要考虑如下几个方面的设计要求。平衡工装设计时应保证高于被平衡转子的设计精度，并能满足与相配转子和平衡设备进行平衡试验；平衡工装是参与平衡过程的，所以平衡工装自身的质量对其转子的平衡状态有着很大的影响；平衡工装在选材和设计结构上经过采取减重措施仍然达不到质量值要求的，应综合考虑平衡方案是否可行，是否需要调整；预平衡。所有随转子一起转动进行平衡的工装部件，在设计时应该考虑工装组件状态下的预平衡，降低工装本身不平衡量对转子产生的影响。平衡工装的预平衡校正分为永久性校正和临时性校正；刚性和强度。平衡工装和端驱动装置除了要保证必要的刚性和强度，使用时无变形问题，工装还应该保证与转子相似或较高的硬度，以防止工装在长期使用中产生的磨损，影响工装与转子间的配合关系；平衡工装不平衡量的校正方式一般有去除材料、平衡螺栓校正、粘贴临时配重、平衡机补偿等；平衡工装装配方式分为冷热装配的方法、螺栓连接法和其他连接方法；为保证平衡工装长期使用和平衡精度，工装应根据实际使用要求进行定期送检。
2.3 典型种类
（1）芯轴工装。主要适用于无轴颈盘类转子，这类转子不能通过自身的结构进行平衡工作，平衡时要考虑连接位置精度和自身的不平衡量大小，一般为过盈装配，通过工装跳动检查装配状态，该类工装结构简单，芯轴一般直接接触滚轮，使用易磨损，该类工装适用于研制及试验，典型结构见图1。
图1 典型芯轴工装。
（2）施工轴承类。该类工装在芯轴工装的基础上考虑转子生产批量大不适合滚动支撑的方式而加装施工轴承，采用鞍形架支撑方式，此类工装设计结构复杂，但工装支承和转动依靠轴承实现，该类工装精度高，工作磨损小，适于长期和批量生产使用，检定要求较为复杂。
（3）轴套类。轴套工装一般适用于有支撑轴颈但无法作为支承类转子部件。该类工装是施工轴承类工装的简单化设计，一般是对临时平衡试验采用的一种方法，结构简单，轴套直接接触滚轮，工装工作磨损较快，不使用于长期或批量平衡使用。
（4）辅助支撑类。辅助支撑类工装是用于转子自身无支撑轴颈结构，这需要通过工装的辅助支撑功能来满足平衡状态。一般工装自身结构较为复杂，但工装辅助支撑点可选用其他类的支撑方式如直接支撑、轴套支撑等。
（5）立式平衡工装。立式平衡用工装是一种特殊类型的工装，工装需要考虑与平衡机连接方式，一般装夹的重复性较差，所以在进行转子平衡前需要对工装单独进行临时平衡，平衡完成后再装配调整转子，最终以转子和工装组件的方式进行平衡。
（6）模拟转子类。一般用于两个连接的单元转子自身结构无法单独进行平衡的转子，该类转子相互配对装配，这就需要在单件平衡时使用模拟另一组件重要尺寸、质量、转动惯量的工装连接至组件形式分别进行平衡，保证配对件最终装配时的平衡状态。该类工装一般成套使用，工装需要成套平衡。
（7）框架类工装。框架类工装是一种特殊形式的工装，该类工装将转子的两个支撑位置间形成框架结构，解决转子带静子平衡、重悬臂转子平衡等特殊结构转子平衡问题，保证转子正常支撑和平衡过程的实现，这类工装结构较为复杂，需要考虑的因素较多，结构设计困难，典型结构见图2。
图2 典型框架工装
（8）其他类工装。除以上所列的工装种类外，平衡工装设计中不仅仅采用一个方案，可能需要多种方案才能实现复杂转子的平衡，这类工装一般需要从工装的装配、平衡、分解等多方面综合考虑来实现转子的平衡工艺过程。
3 结语
通过研究分析通用转子平衡的基础理论及平衡在装配工艺中的重要性，论证了转子的类型和平衡工艺方法选择的依据；分析了平衡工装的主要设计技术要求，明确了设计平衡工装的技术要求，合理设计平衡工装是平衡工艺过程的关键所在；研究归纳了八种典型平衡工装，简述了平衡工装的使用范围及其特点，为各类转子的平衡工艺研究和工装设计提供了参考。总之，通过对通用转子平衡技术研究和工装结构分析，综述了典型工装结构和设计要素，为通用转子工装研究积累了经验。
参考文献
[1] 韩志斌.动平衡转子的分类及其应用[J].上海电力建设，2000（9）：38-39。
[2] 哈托·施奈德.平衡技术理论与实践[M].北京：机械工业出版社.1991。
[3] SCHENCK RoTec GmbH.SCHENCK RoTec GmbH，Darmstadt Balancing machine HL5UB.2006。
[4] 透平机械现代化制造技术丛书编委会.装配试车技术[M].北京：科学出版社，2002.
关键词：通用转子 平衡 工艺装备
中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-01
通用转子低速平衡工艺是转子加工装配中最重要的工艺过程，转子不平衡量过大使转子在高速运转时产生大的离心力而造成主体结构件振动，所以平衡工作也是控制主体结构件振动的一种重要工艺。通用转子平衡要取决于转子自身的结构，所以要实现一个转子平衡过程，平衡工艺装备是一个最重要的因素也是技术难点。
1 转子与平衡
转子低速平衡分为动平衡和静平衡两种。转子的平衡方式选择原则：在满足于转子使用要求的前提下，首选静平衡，其次动平衡，具体选择平衡形式要从转子的几何形状、结构尺寸、直径与校正面间距之比、支撑间距、工作转速、平衡技术要求等多方面考虑制定，一般依据以下两条：转子直径D与校正面间距b之比>6时认为是盘状转子，只做静平衡，否则做动平衡；转子支撑距离与转子校正面间距b之比≥5以上均视为支撑间距足够大，只做静平衡，否则做动平衡。
2 平衡工艺装备
2.1 概念
平衡工艺装备是保证通用转子实现平衡工艺过程与平衡设备相配合使用的一种工艺装备，又叫平衡工装。
2.2 技术要求
动平衡工装要考虑如下几个方面的设计要求。平衡工装设计时应保证高于被平衡转子的设计精度，并能满足与相配转子和平衡设备进行平衡试验；平衡工装是参与平衡过程的，所以平衡工装自身的质量对其转子的平衡状态有着很大的影响；平衡工装在选材和设计结构上经过采取减重措施仍然达不到质量值要求的，应综合考虑平衡方案是否可行，是否需要调整；预平衡。所有随转子一起转动进行平衡的工装部件，在设计时应该考虑工装组件状态下的预平衡，降低工装本身不平衡量对转子产生的影响。平衡工装的预平衡校正分为永久性校正和临时性校正；刚性和强度。平衡工装和端驱动装置除了要保证必要的刚性和强度，使用时无变形问题，工装还应该保证与转子相似或较高的硬度，以防止工装在长期使用中产生的磨损，影响工装与转子间的配合关系；平衡工装不平衡量的校正方式一般有去除材料、平衡螺栓校正、粘贴临时配重、平衡机补偿等；平衡工装装配方式分为冷热装配的方法、螺栓连接法和其他连接方法；为保证平衡工装长期使用和平衡精度，工装应根据实际使用要求进行定期送检。
2.3 典型种类
（1）芯轴工装。主要适用于无轴颈盘类转子，这类转子不能通过自身的结构进行平衡工作，平衡时要考虑连接位置精度和自身的不平衡量大小，一般为过盈装配，通过工装跳动检查装配状态，该类工装结构简单，芯轴一般直接接触滚轮，使用易磨损，该类工装适用于研制及试验，典型结构见图1。
图1 典型芯轴工装。
（2）施工轴承类。该类工装在芯轴工装的基础上考虑转子生产批量大不适合滚动支撑的方式而加装施工轴承，采用鞍形架支撑方式，此类工装设计结构复杂，但工装支承和转动依靠轴承实现，该类工装精度高，工作磨损小，适于长期和批量生产使用，检定要求较为复杂。
（3）轴套类。轴套工装一般适用于有支撑轴颈但无法作为支承类转子部件。该类工装是施工轴承类工装的简单化设计，一般是对临时平衡试验采用的一种方法，结构简单，轴套直接接触滚轮，工装工作磨损较快，不使用于长期或批量平衡使用。
（4）辅助支撑类。辅助支撑类工装是用于转子自身无支撑轴颈结构，这需要通过工装的辅助支撑功能来满足平衡状态。一般工装自身结构较为复杂，但工装辅助支撑点可选用其他类的支撑方式如直接支撑、轴套支撑等。
（5）立式平衡工装。立式平衡用工装是一种特殊类型的工装，工装需要考虑与平衡机连接方式，一般装夹的重复性较差，所以在进行转子平衡前需要对工装单独进行临时平衡，平衡完成后再装配调整转子，最终以转子和工装组件的方式进行平衡。
（6）模拟转子类。一般用于两个连接的单元转子自身结构无法单独进行平衡的转子，该类转子相互配对装配，这就需要在单件平衡时使用模拟另一组件重要尺寸、质量、转动惯量的工装连接至组件形式分别进行平衡，保证配对件最终装配时的平衡状态。该类工装一般成套使用，工装需要成套平衡。
（7）框架类工装。框架类工装是一种特殊形式的工装，该类工装将转子的两个支撑位置间形成框架结构，解决转子带静子平衡、重悬臂转子平衡等特殊结构转子平衡问题，保证转子正常支撑和平衡过程的实现，这类工装结构较为复杂，需要考虑的因素较多，结构设计困难，典型结构见图2。
图2 典型框架工装
（8）其他类工装。除以上所列的工装种类外，平衡工装设计中不仅仅采用一个方案，可能需要多种方案才能实现复杂转子的平衡，这类工装一般需要从工装的装配、平衡、分解等多方面综合考虑来实现转子的平衡工艺过程。
3 结语
通过研究分析通用转子平衡的基础理论及平衡在装配工艺中的重要性，论证了转子的类型和平衡工艺方法选择的依据；分析了平衡工装的主要设计技术要求，明确了设计平衡工装的技术要求，合理设计平衡工装是平衡工艺过程的关键所在；研究归纳了八种典型平衡工装，简述了平衡工装的使用范围及其特点，为各类转子的平衡工艺研究和工装设计提供了参考。总之，通过对通用转子平衡技术研究和工装结构分析，综述了典型工装结构和设计要素，为通用转子工装研究积累了经验。
参考文献
[1] 韩志斌.动平衡转子的分类及其应用[J].上海电力建设，2000（9）：38-39。
[2] 哈托·施奈德.平衡技术理论与实践[M].北京：机械工业出版社.1991。
[3] SCHENCK RoTec GmbH.SCHENCK RoTec GmbH，Darmstadt Balancing machine HL5UB.2006。
[4] 透平机械现代化制造技术丛书编委会.装配试车技术[M].北京：科学出版社，2002.