基础理论知识：力不平衡和力偶不平衡

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力不平衡

力不平衡有时也称为“静不平衡”。力不平衡就是质量中心线离开和平行轴中心线的一种状态，如图1所示。这是力不平衡的一种类型，多年来把风扇转子放在刀刃上或放在其轴承上，使之“滚动到底部”修正之。即假定该转子完全自由地在其轴承内转动，当松开风扇叶轮时，如果叶轮的重点在角向方向上离开底部（6点钟位置），它必将滚到底部，并停止在6点钟位置。然后在这个位置的反面位置（或在12点钟位置）上放置一个合适的重量便可修正这种力不平衡。

图1 力不平衡

实际上有两种类型的力不平衡，如图1和2所示。在图1的情况中，只存在一个重点，它位于靠近转子重心 (CG) 的位置。在这个重点的相反的180度位置加一个相等的重量便可简单地修正之。图2似乎说明重点作用在内侧平面和外侧平面的力不平衡（实际上，两个重点作用面角向平行的）。在这种情况下，可以在重心 (CG) 位置加修正重量，或者在两个平面内相反位置加上相等的修正重量，便可修正之。（如果在重心 (CG) 处修正，在这个例子中当然需要两倍的修正重量）。

图2 力不平衡

力不平衡共同特征概括为如下：

  · 以1X转速频率旋转的相同的不平衡力通常都差不多出现在内侧和外侧转子轴承座上（然而，根据每个方向的支承刚性，水平和垂直方向的响应可能略不同）。

  · 纯的力不平衡情况下，外侧水平方向振动相位等于同一轴上内侧水平方向振动相位（即，如果外侧轴承上水平方向振动相位在6点钟处，因为两个轴端是一起运动的，所以内侧轴承上水平方向振动相位读数也应该在6点钟位置）。

  · 同样，同一轴上外侧轴承的垂直方向振动相位也近似等于内侧轴承的垂直方向振动相位。

  · 力不平衡只需在通过转子重心 (CG) 的单一平面内加一个反作用的重量便可修正之。

  · 内侧和外侧轴承水平方向振动相位差应该大致等于内侧和外侧轴承垂直方向振动相位差，如果力不平平衡为主的话，通过联轴器的相位变化应该比较小（小于60度到90度）。

力偶不平衡

力偶不平衡就是质量中心线轴线与轴几何中心线轴线相交于转子的重心处的一种状态，如图3所示。这里，在转子的每一端处彼此相差180度的相等的重点产生一力偶。明显的力偶不平衡可以引起转子严重的不稳定，使之前后摆动（像以转子重心 (CG) 处为支点的“跷跷板”）。

力偶不平衡呈现如下特征：

图3 力偶不平衡

  · 在纯的力偶不平衡中，转子是静平衡的，当把此转子放在刀刃上时不会滚动停止于底部。即（参见图3），因为在位置1处的重点等于在位置2处的重点，这就是满足了力平衡或静平衡的要求。但是，力偶不平衡的转子还是会产生1X转速频率的明显的振动。

  · 力偶不平衡在外侧轴承座和内侧轴承座上产生1X转速频率的大的振动，可能一个轴承座上的振动略大于另一个轴承座上的振动。

  · 明显的力偶不平衡有时可能产生大的轴向振动。

  · 内侧和外侧轴承座上水平方向振动相位差将近似为180度。即，如果外侧轴承座水平方向振动相位在6点钟处，则内侧轴承座水平方向振动相位也许在约12点钟处，因为两端的摇动运动彼此方向相反。

  · 同样地，外侧和内侧轴承座垂直方向振动相位差约为180度。

  · 参见图4表B，说明振动相位如何对力偶不平衡反作用的。请注意，位置1和2水平方向的相位差180度（210度减30度），位置1和2的垂直方向相位差175度（295度减120度）。这表明，如果故障是力偶不平衡（不是不对中），则水平和垂直方向的相位差应该粗略彼此相等，内侧与外侧轴承的水平和垂直方向两者相位差约为180度。

图4 说明力不平衡，力偶不平衡或动不平衡的典型化相位测量

来源：节选自百度文库《振动故障分析与诊断》