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摘 要：在机械系统当中，转动机械是一个非常重要的分支，在社会和经济发展的多个领域当中都起着不可替代的作用。在旋转机械当中，最常见的问题就是转子不平衡，该问题很容易引发转子系统出现故障。随着科技的不断发展，测试技术、计算机技术、电子技术的广泛应用，转子高精度动平衡技术和自动平衡技术已经得到了很大的发展，对于维持转子系统的稳定运行，推动转动机械的进一步发展起到了十分重要的作用。
关键词：转子；高精度；动平衡；自动平衡
前言：在所有机械系统当中，转动机械的应用领域十分广泛，包括了化工、石油、电力、汽车、舰船、航天、航空等诸多方面。旋转机械的核心部件就是转子，具体应用在燃气轮机、水轮机、风轮、汽轮发动机、惯性平台、离心压缩机等方面。目前，旋转机械正由传统的低转速、小功率朝着大型、高速、精密以及自动化的方向发展。不过，现代大功率的高速转动机械的振动故障比例却有所增多，造成了十分巨大的损失，已经成为了一个亟需解决的问题。
一、动平衡测试技术与自动平衡技术概述
（一）动平衡测试技术
在平衡机当中，测试系统主要是处理传感器发出的不平衡信号，对各种噪声干扰、各次谐波分量、以及无用的直流分量等进行滤除，对有用的不平衡基波分量进行提取，同时对校正面上的不平衡相符和幅值进行计算。在某种程度上，整机能够达到的不平衡量减少率和最小的不平衡量，将会受到测试系统性能的直接影响。合格的平衡机测试系统应当具有直观的指示界面方便读数、稳定的长时间工作能力、测试精度高、频率响应宽、动态范围大、抗干扰性能高、滤波特性好等优点[1]。
在传统的平衡机当中，对于转子不平衡量幅值和相位的测量，利用的是相位计和振幅式指示计。这种方法在测量过程中会受到转子状态的限制，而且操作复杂、测量精度较低。而随着科技的发展，带通滤波器加闪光灯的电子测量方式取代了传统技术，使得动平衡测试技术取得了更高的发展。
（二）自动平衡技术
上述动平衡测试技术在减缓或消除转子不平衡振动方面十分有效，不过，在实际应用中，仍然存在着一定的问题。首先是平衡过程的时间较长，在校正不平衡质量的时候，机器需要停止运行，并且不断的进行停机加试重，对于人力和物力的消耗较大，同时效率较低。其次是在实际运行过程中，转子的工况有可能会发生变化[2]。在每次进行启动的时候，都可能会出现不同的状态。因此，当前采用的平衡方法不能确保任何工况下的转子校正都能够取得最为理想的效果。最后是转子可能会发生突然失衡的情况，或在长期运行中，转子也会出现不平衡的情况，而此时只能重新的失衡转自进行平衡。
为此，可以在转子运行过程中采用自动平衡的方式。自动平衡是通过利用自动平衡装置，确保转子的惯性主轴与其旋转轴相互重合。所谓转子自动平衡装置，也就是在转子运转状态下，对其不平衡变化进行补偿的一种装置。
二、转子高精度动平衡测试与自动平衡技术
（一）动平衡测试系统实现技术
要消除不平衡现象，就应当先对不平衡量进行测量。当前测量不平衡量的主要方式是利用检测转轴的振动信号来进行。在常见的动态平衡测试系统中，设计主要是针对恒定转速的情况。同时由于结构比较大，不便于携带，对于转子的现场动平衡较为不适宜。而随着信号处理技术、微电子技术、计算机技术等高科技的发展和应用，动平衡测试系统已经朝着高精度、高速度、多功能的方向发展。
在线性假设条件之下，如果转子的旋转不平衡，那么其轴和支承轴承会承受不平衡的离心作用力[3]。这种离心作用力会引起转轴振动，传感器可将转轴振动转化为电信号进行输出，再经过校正平面分离、滤波、放大等处理过程，就能够输出与不平衡量相对应的信号振幅。此外，可将该输出信号的相位与转自中取出的基准信号的相位进行对比，从而就能够找出不平衡角度的位置。
（二）自动平衡系统实现技术
上文提到的高精度动平衡测试系统在检测数不平衡量的相位和幅值之后，主要通过人工的方式进行平衡。首先进行停机，然后加重或去重转子，反复进行启动测试和停机加重或去重，最终达到转子平衡。这种方式能够直接、有效的减缓或消除转子的不平衡振动。但是在实际应用当中，该方法存在着很大的局限性。例如，在调整过程中，需要反复的进行启停机和加去重操作，花费的时间较多，成本也比较高[4]。同时对于工况发生变化而引发的不平衡，或是转子的突然失衡等情况，无法进行有效的处理和调整。而无试重动平衡技术虽然省去了加去重的步骤，可以减少启停机的次数，但让然无法避免少量的启停机操作。
自动平衡技术是一种可以不需要停机的平衡方式，它可以在旋转机械的正常运行过程中，自动进行平衡调整，降低振动。相比于传统的平衡方法，转子自动平衡的最大优势在于它能够避免转子的频繁启停操作。同时对于实际运行过程中随机出现的不平衡情况，例如时变不平衡、热不平衡等现象，都能够及时的进行补偿。
结论：随着科技的发展，各种大型机电产品和机械装备的构造日益复杂和精密，因此对于旋转机械的振动幅度要求也越来越高。而转子不平衡引发的旋转机械轴系振动，是造成机器故障的重要原因。在解决这一问题的过程中，高精度动平衡测试和自动平衡技术是十分有效的平衡方式，同时也是未来的发展方向。因此应当加大对这方面技术的研究力度，使其不断发展和完善，更有效的维持旋转机械的平衡。■
参考文献
[1] 陶利民. 转子高精度动平衡测试与自动平衡技术研究[D].国防科学技术大学，2012.
[2] 谈建华. 转子动平衡测试系统的开发[D].江苏大学，2010.
[3] 张玉光. 动平衡测试技术研究[D].国防科学技术大学，2012.
[4] 郭俊华. 刚性转子动平衡技术及系统研究[D].昆明理工大学，2012.
关键词：转子；高精度；动平衡；自动平衡
前言：在所有机械系统当中，转动机械的应用领域十分广泛，包括了化工、石油、电力、汽车、舰船、航天、航空等诸多方面。旋转机械的核心部件就是转子，具体应用在燃气轮机、水轮机、风轮、汽轮发动机、惯性平台、离心压缩机等方面。目前，旋转机械正由传统的低转速、小功率朝着大型、高速、精密以及自动化的方向发展。不过，现代大功率的高速转动机械的振动故障比例却有所增多，造成了十分巨大的损失，已经成为了一个亟需解决的问题。
一、动平衡测试技术与自动平衡技术概述
（一）动平衡测试技术
在平衡机当中，测试系统主要是处理传感器发出的不平衡信号，对各种噪声干扰、各次谐波分量、以及无用的直流分量等进行滤除，对有用的不平衡基波分量进行提取，同时对校正面上的不平衡相符和幅值进行计算。在某种程度上，整机能够达到的不平衡量减少率和最小的不平衡量，将会受到测试系统性能的直接影响。合格的平衡机测试系统应当具有直观的指示界面方便读数、稳定的长时间工作能力、测试精度高、频率响应宽、动态范围大、抗干扰性能高、滤波特性好等优点[1]。
在传统的平衡机当中，对于转子不平衡量幅值和相位的测量，利用的是相位计和振幅式指示计。这种方法在测量过程中会受到转子状态的限制，而且操作复杂、测量精度较低。而随着科技的发展，带通滤波器加闪光灯的电子测量方式取代了传统技术，使得动平衡测试技术取得了更高的发展。
（二）自动平衡技术
上述动平衡测试技术在减缓或消除转子不平衡振动方面十分有效，不过，在实际应用中，仍然存在着一定的问题。首先是平衡过程的时间较长，在校正不平衡质量的时候，机器需要停止运行，并且不断的进行停机加试重，对于人力和物力的消耗较大，同时效率较低。其次是在实际运行过程中，转子的工况有可能会发生变化[2]。在每次进行启动的时候，都可能会出现不同的状态。因此，当前采用的平衡方法不能确保任何工况下的转子校正都能够取得最为理想的效果。最后是转子可能会发生突然失衡的情况，或在长期运行中，转子也会出现不平衡的情况，而此时只能重新的失衡转自进行平衡。
为此，可以在转子运行过程中采用自动平衡的方式。自动平衡是通过利用自动平衡装置，确保转子的惯性主轴与其旋转轴相互重合。所谓转子自动平衡装置，也就是在转子运转状态下，对其不平衡变化进行补偿的一种装置。
二、转子高精度动平衡测试与自动平衡技术
（一）动平衡测试系统实现技术
要消除不平衡现象，就应当先对不平衡量进行测量。当前测量不平衡量的主要方式是利用检测转轴的振动信号来进行。在常见的动态平衡测试系统中，设计主要是针对恒定转速的情况。同时由于结构比较大，不便于携带，对于转子的现场动平衡较为不适宜。而随着信号处理技术、微电子技术、计算机技术等高科技的发展和应用，动平衡测试系统已经朝着高精度、高速度、多功能的方向发展。
在线性假设条件之下，如果转子的旋转不平衡，那么其轴和支承轴承会承受不平衡的离心作用力[3]。这种离心作用力会引起转轴振动，传感器可将转轴振动转化为电信号进行输出，再经过校正平面分离、滤波、放大等处理过程，就能够输出与不平衡量相对应的信号振幅。此外，可将该输出信号的相位与转自中取出的基准信号的相位进行对比，从而就能够找出不平衡角度的位置。
（二）自动平衡系统实现技术
上文提到的高精度动平衡测试系统在检测数不平衡量的相位和幅值之后，主要通过人工的方式进行平衡。首先进行停机，然后加重或去重转子，反复进行启动测试和停机加重或去重，最终达到转子平衡。这种方式能够直接、有效的减缓或消除转子的不平衡振动。但是在实际应用当中，该方法存在着很大的局限性。例如，在调整过程中，需要反复的进行启停机和加去重操作，花费的时间较多，成本也比较高[4]。同时对于工况发生变化而引发的不平衡，或是转子的突然失衡等情况，无法进行有效的处理和调整。而无试重动平衡技术虽然省去了加去重的步骤，可以减少启停机的次数，但让然无法避免少量的启停机操作。
自动平衡技术是一种可以不需要停机的平衡方式，它可以在旋转机械的正常运行过程中，自动进行平衡调整，降低振动。相比于传统的平衡方法，转子自动平衡的最大优势在于它能够避免转子的频繁启停操作。同时对于实际运行过程中随机出现的不平衡情况，例如时变不平衡、热不平衡等现象，都能够及时的进行补偿。
结论：随着科技的发展，各种大型机电产品和机械装备的构造日益复杂和精密，因此对于旋转机械的振动幅度要求也越来越高。而转子不平衡引发的旋转机械轴系振动，是造成机器故障的重要原因。在解决这一问题的过程中，高精度动平衡测试和自动平衡技术是十分有效的平衡方式，同时也是未来的发展方向。因此应当加大对这方面技术的研究力度，使其不断发展和完善，更有效的维持旋转机械的平衡。■
参考文献
[1] 陶利民. 转子高精度动平衡测试与自动平衡技术研究[D].国防科学技术大学，2012.
[2] 谈建华. 转子动平衡测试系统的开发[D].江苏大学，2010.
[3] 张玉光. 动平衡测试技术研究[D].国防科学技术大学，2012.
[4] 郭俊华. 刚性转子动平衡技术及系统研究[D].昆明理工大学，2012.