背景技术

用于挠性转子动平衡与超速试验的设备称为高速动平衡机，其中用于支承挠性转子的摆架是高速动平衡机最关键最核心的部件。针对挠性转子动平衡这种特殊的平衡任务，摆架的设计应具备以下技术特征。

1）硬支承要求。有两个方面的含义：一方面具有在硬支承条件下，被测转子在平衡机上的振型能与工作状态下的振型保持一致，这样才能进行正确的平衡测量与校正；另一方面则要求支承摆架系统的一阶固有频率必须高于被测转子的最高工作转速，这样才能保证在整个测量转速范围内遇到的临界转速振动峰值都是源于被测转子的，而不是设备的。

2）支承摆架径向各向等刚度要求。即支承摆架在垂直方向及水平方向的刚度接近相等，这样被测转子的每一阶临界转速振动在升降速过程中都只有一个峰值，而不会因为不等刚度而分裂为两个，从而影响测量。

3）球面弹性支承要求。高速动平衡机是针对滑动轴承支承转子设计的，由于轴承具有一定的轴向长度，为了降低由此产生的附加偶不平衡影响，并能追随转子挠曲变形，减小轴承边缘压力，则要求支承摆架轴承座绕垂直轴及水平轴的扭转刚度要低，使轴承座具有类似球面支承的弹性变形能力。

4）较高的同心度要求。由于支承摆架间的实际距离取决于实际被测转子两轴承间的距离，针对不同长度的被测转子变化范围较大；又由于同一台高速平衡机往往需要配几副不同规格的支承摆架，因此支承摆架间的同心度要求很高，这样才能保证各副支承摆架之间及同一对支承摆架针对不同长度的被测转子，都能工作在较好的对中状态。

5）承受较高动载荷的能力。由于在测量过程中，被测转子是要过临界转速的，被测转子在高转速下容易产生零件移位或弹塑性变形，这都会产生巨大的离心动载荷，这种动载荷可能是静载荷的数倍。对支承摆架而言，除附加刚度装置作为有效的安全措施外，其基本结构也应具备较高的动载荷承载能力，这样才能保证测量的正常进行。

当前市场上见到的高速动平衡机支承摆架，以德国某公司进口的最具代表性，经过数十年的使用实践，证明了该支承摆架能较好地满足挠性转子高速动平衡的测量要求，主要原因是上述前三条技术要求得到了较好的满足，但该产品设计也存在一些缺憾和值得改进的地方，主要有以下几个方面。

1）支承摆架的同心度较差。既包括同一对支承摆架之间的同心度较差，也包括安装在同一床身上的不同规格支承摆架之间的同心度较差。其主要原因是每只支承摆架的轴承座孔心的位置是由装配工艺实现的，而不是靠加工工艺实现的，并且装配工艺只能控制孔心位置的垂直方向误差，不能控制其水平方向上的误差，由于其结构设计的局限，不能同时做到两方向上的误差控制。

2）结构设计与装配工艺过于复杂，零部件制造成本高，组装工作量大。

3）由于其结构设计特点，关键承载零件上有螺纹、退刀槽等薄弱部位，支承摆架的载荷承载能力大大降低，需配备动载荷监测等安全设备，有时仍难以避免过早的疲劳失效问题。

4）由于其结构设计特点，在其规格型号确定（被测转子重量和轴径一定）的条件下，难以提高支承摆架的最高工作转速，难以适应用户不断提高的动平衡转速要求。对于转子重量和转速确定的条件下，难以满足用户扩大轴孔直径的（如安装可倾瓦）要求。

5）要求特制的相对振动速度传感器及复杂的连接机构，增加了制造成本和备件成本。更换了传感器及连接机构零部件后，往往需要对支承摆架及整个测量链进行重新标定检验。

6）由于其结构设计特点，支承摆架轴承座振动是刚体平面运动，测量信号实际上是两个与垂直轴成45度夹角位置的传感器合成的信号，而不是纯粹的垂直方向的振动信号，受水平方向振动影响明显，尤其是在被测转子滑动轴承建立稳定的油膜之前和转子过临界转速期间，因此实际测量精度收到影响。