刚性转子动平衡是确保旋转机械稳定运行的关键技术，其核心在于消除旋转时的不平衡力及力矩。以下是对该过程的系统总结：

一、基本概念

1. 刚性转子：在工作转速下，其弹性变形可忽略，视为刚体。
2. 动平衡目的：消除旋转时的离心力与力矩，避免振动和应力集中。
3. 与静平衡区别：
   • 静平衡：调整质量分布使重心位于旋转轴线上，适用于低速薄盘转子。
   • 动平衡：需平衡力与力矩，适用于长径比较大或高速转子。

二、动平衡条件

• 力学要求：
  • 合力为零：离心力矢量和为零。
  • 合力矩为零：离心力对任意点的力矩矢量和为零。
• 校正平面：需至少两个平面（通常靠近转子两端）调整质量分布。

三、动平衡步骤

1. 确定平衡标准：依据ISO 1940选择平衡精度等级（如G6.3），计算允许残余不平衡量。
2. 安装转子：将转子置于动平衡机，确保安装状态接近实际工况。
3. 测量振动数据：驱动至工作转速，传感器记录振幅及相位。
4. 分析不平衡量：通过矢量分解确定两校正平面所需调整的质量与角度。
5. 校正操作：
   • 加重法：添加配重块。
   • 去重法：钻孔去除材料。
6. 验证与迭代：重复测量调整，直至满足精度要求。

四、平衡精度计算

• 允许残余不平衡量（Uper）公式： [ U{ ext{per}} = rac{G imes M}{omega} ]
  • ( G )：平衡等级对应线速度（mm/s）。
  • ( M )：转子质量（kg）。
  • ( omega )：角速度（rad/s），( omega = rac{2pi N}{60} )（N为转速，rpm）。

五、注意事项

1. 校正平面选择：间距越大，力矩调整效果越显著。
2. 环境影响：温度变化可能影响材料属性，需考虑工作条件。
3. 设备校准：定期校验动平衡机传感器及软件，确保测量精度。

六、应用实例

• 汽轮机转子：高转速下需严格平衡，避免轴系振动。
• 风机叶轮：双平面去重法常用，确保气动性能稳定。

通过以上步骤，可有效实现刚性转子的动平衡，提升设备寿命与运行安全性。实际应用中需结合理论计算与实验调整，确保最优结果。