GB/T 6557-1999 挠性转子机械平衡的方法和准则

ICS21.120.40

J04

中华人民共和国国家标准

Gs/T6557-1999

idtISO11342:1998

挠性转子机械平衡的方法和准则

Mechanicalvibration-Methodsandcriteriafor

themechanicalbalancingofflexiblerotors

1999一10一11发布2000一05一01实施

国家质董靛技术监督局发布

GB/T6557-1999

前言

本标准根据国际标准ISO11342,1998《机械振动挠性转子机械平衡的方法和准则》对

GB/T6557-1986和GB/T6558-1986进行修订，在技术内容上与ISO11342等同，编写格式和规则

符合GB/T1.1-1993的规定。

近年来，各类转子平衡技术在国内外有了新的发展，并且积累了更多的平衡实践经验，为适应工业

发展，提高各类旋转机器的安全可靠性，减少机器振动，对GB/T6557-19864挠性转子的机械平衡》和

GB/T6558-1986K挠性转子平衡的评定准则》进行修订，以适应旋转机器提高产品质量、增强市场竞争

能力以及国际贸易、技术和经济发展的摇要。

本标准在技术内容上等同采用ISO1134211998，符合我国国情并有利于与国际标准接轨。

本标准是在GB/T6557-1986和GB/T6558-1986的基础上修订的，主要在以下技术内容上作

了修改、补充:

—将GB/T6557-1986和GB/T6558-1986两个标准合并成一个标准;

—按平衡方法对各类转子的结构型式、特征分类;

—删除了一部分理论性说明的内容，例如影响系数法的数学表达式，挠性转子的运动等;

—增加了计算机辅助平衡的内容;

—增加了如何判别转子是刚性的还是挠性的内容;

—补充了详细的实例;

—补充了各类转子在平衡时可能遇到的问题及应采取的措施，增强了标准的可行性。

本标准与相关标准GB/T9239-1988《刚性转子平衡品质许用不平衡的确定》,GB/T11347-

1989《大型旋转机械振动烈度现场测量与评定》,GB/T11348《旋转机械转轴径向振动的侧量和评定》

(系列标准)等有密切关系并与其协调一致。

本标准自生效之日起，取代GB/T6557-1986和GB/T6558-19860

本标准的附录都是提示的附录。

本标准由国家机械工业局提出。

本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:郑州机械研究所。

本标准主要起草人:姜元峰、傅汝揖、吴庆十、黄润华、时永华。

本标准于1986年首次发布。

本标准委托郑州机械研究所负责解释。

GB/T6557-1999

ISO前言

ISO(国际标准化组织)是各标准化团体((ISO成员团体)组成的世界性联合会。制订国际标准的工

作通常由ISO的技术委员会完成，每个成员团体如对某个技术委员会已确立的标准项目有兴趣，均有

权参加该委员会的工作。与ISO保持联系的各国际组织(官方或非官方的)也可参加有关工作。在电工

技术标准化方面ISO与国际电工委员会(IEC)保持紧密合作关系。

由技术委员会正式通过的国际标准草案，提交各成员团体表决。国际标准需取得至少75参加投

票的成员团体的同意才能正式发布。

国际标准ISO11342由国际标准化组织ISO/TC108机械振动与冲击技术委员会的第一分技术委

员会SC1(平衡包括平衡机)翻定。

此第二版本撤消和取代第一版本((ISO11342:1994)，对它作了技术修改。

附录A,附录B,附录C、附录D,附录E,附录F,附录G和附录H是参考件。

GB/T6557-1999

引言

转子平衡的目的是当其装在现场后能满意地运行。在这里，“满意地运行”的意思是由转子剩余不平

衡引起的振动不大于某个允许的振动幅值。对于挠性转子，是指直至最大工作转速的任何转速下转子产

生的挠度不大于某个允许值。

大多数转子是在机器装配前在制造厂进行平衡，因为在机器装配以后，一般仅能有限制的接近转

子。此外，通常是用户在转子验收阶段作转子平衡。因此，虽然平衡的目的是机器能在现场满意地运行，

但通常是在平衡设备上对转子平衡品质进行初始评定。在大多数情况下，在现场满意地运行是对由各种

原因引起的振动进行评定，而在平衡设备上主要考虑同频振动的影响。

本标准按照转子的平衡要求将转子分类，并且制定了评定剩余不平衡的方法。

本标准也说明了如何从对已装配和已安装的机器规定的振动限值，或从对转子规定的不平衡限值

导出用于平衡设备的准则。如果没有这样的限值可适用，本标准说明了如何从下述标准导出这些限值。

如果希望用振动限值，可由ISO10816(系列标准)和GB/T11348(系列标准)导出，如果希望用允许剩

余不平衡限值，可由GB/T9232-1988导出。GB/T9239与旋转刚体的平衡品质有关，而不能直接用于

挠性转子，因为挠性转子可能有显著的挠度。在本标准8.3中提出了将GB/T9239的准则用于挠性转

子的方法。

由于本标准在很多细节上是与GB/T9239相互补充的，建议应用时应将它们一起考虑。

有时，一个平衡合格的转子在现场由于支承结构共振而振动不合格。阻尼小的结构在共振或接近共

振的条件下小的不平衡也能产生过大的振动响应，在这种情况下，较实际的做法是改变结构的固有频率

或阻尼，而不是把平衡做到非常低的、可能难以长期保持的水平(见ISO10814)0

中华人民共和国国家标准

GB/T6557-1999

挠性转子机械平衡的方法和准则idtISO11342:1998

代替GB/T6557-1986

Mechanicalvibration-MethodsandcriteriaforGB/T6558--1986

themechanicalbalancingofflexiblerotors

1范围

本标准按照转子特性和平衡要求对各类转子分类，列举了各类典型挠性转子的结构型式，说明了平

衡方法，规定了不平衡最终状态的评定方法以及给出了在平衡设备上平衡和现场平衡时按振动限值和

剩余不平衡量限值评定的准则。

本标准也可用作更深人研究的基础，例如，在储要更精确地确定所要求的平衡品质时。如果对规定

的制造方法和不平衡量限值给予注意，可望能满意地运行。

本标准不是转子的验收规范，但它说明了如何避免大的缺陷和不必要的限制性要求。

本标准给出的方法和准则是由一般工业机器的经验得到的，适用于一般的工业机器。对于特殊设备

或特殊环境，它们可能不直接适用，有些场合可能摇要偏离本标准的规定。

结构共振及其动力修改的问题不包括在本标准范围内。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T2298-1991机械振动与冲击术语

GB/T4201-1984通用卧式平衡机校验法

GB/T6444-1995机械振动平衡术语

GB/T7662-1987立式平衡机校验法

GB/T9239-1988刚性转子平衡品质许用不平衡的确定

GB/T11347-1989大型旋转机械振动烈度现场测f与评定

GB/T11348.1-1999旋转机械转轴径向振动的测2和评定第1部分:总则

GB/T16908-1997机械振动轴与配合件平衡的键准则

ISO1940-2:1996机械振动刚性转子平衡品质要求第2部分:平衡误差

ISO10814:1997转子对不平衡的敏感度和灵敏度

3定义

本标准采用下列定义。

GB/T2298中关于振动术语的定义和GB/T6444中关于机械平衡术语的定义适用于本标准。

GB/T6444中关于挠性转子术语的定义在附录H中给出作为参考。

国家质f技术监督局1999一10一，1批准2000一05一01实施

GB/T6557-1999

4挠性转子动力学和平衡的基础

4.1总则

挠性转子通常要求在高速下多面平衡，然而在某些情况下挠性转子也能在低速下平衡。对于高速平

衡，为达到满意的平衡状态已提出了两种基本的方法，称之为振型平衡法和影响系数法。这两种方法的

基本理论及其优缺点已在很多文献中广泛论述。因此，在这里不更多地详细说明。在大多数的实际平衡

应用中，通常采用的方法是这两种方法的结合或其他平衡方法，它们常常编人计算机软件包中。

4.2不平衡分布

转子设计和制造方法能显著地影响不平衡量的大小与沿转子轴线的分布。转子可能由单个锻件经

机械加工而成，或者由若干个部件组装而成。例如喷气发动机转子由多个壳体、轮盘和叶片部件联结构

成;发电机转子通常由单个锻件加工而成，但装有附件。套装护环、联轴器等引起的大的不平衡量也可能

会显著地影响不平衡分布。

由于沿转子轴线的不平衡分布是随机的，同一设计的两个转子的不平衡分布将不相同。在挠性转子

中的不平衡分布比刚性转子中的不平衡分布有更重要的意义，因为它决定了激发任一挠曲振型的程度。

沿转子上任一点的不平衡效应取决于转子的振型。

不在不平衡量产生的平面而在转子上的其他横向平面校正不平衡，可能会在不同于原来校正转速

的其他转速下引起振动，特别是在接近或达到挠曲临界转速时，这些振动可能超过指定的允许值。如果

在现场安装后，转子的挠曲振型和平衡过程中的主振型不同，即使在与校正转速相同的转速下也可能引

起较大的振动.

另外，在运行期间某些转子受热弯曲可能导致不平衡量的改变。如果转子每次开车不平衡量变化很

大，要把转子平衡至允差内也许是不可能的。

4.3挠性转子的振型

如果忽略阻尼的影响，转子振型是挠曲主振型，而且转子支承在径向刚度各向同性的轴承上，在这

种特殊情况下，转子振型是旋转的平面曲线。靠近轴端部由挠性轴承支撑的单转子最低三阶主振型表示

在图1中。

a)典型转子

尸1尸zP,尸‘

b)第一阶弯曲振型

c)第二阶弯曲振型

d)第三阶弯曲振型

注:PP:和尸为‘节点，尸，为反节点。

图1在挠性支承上挠性转子的简化振型

GB/T6557-1999

对于有阻尼的转子一轴承系统，特别是由流体膜轴承引起相当大的阻尼的情况下，挠曲振型可能是

绕旋转轴线旋转的空间曲线。可能的有阻尼的第一阶和第二阶振型表示在图2中。在很多情况下，有阻

尼的振型能近似地看成是主振型，视为旋转的平面曲线。

必须注意，轴承及其支承的动力学性质和轴向位置对振型形状及转子的不平衡响应有很大的影响。

第一阶振型

图2有阻尼振型的例子

4.4挠性转子对不平衡的响应

不平衡分布能用振型不平衡量来表示。每个振型的挠度由相应的振型不平衡量引起。当转子在靠

近某个临界转速下旋转时，通常是相应于该阶临界转速的振型对转子挠度起主导作用。在这些情况下，

转子挠曲的程度主要受下列因素影响:

a)振型不平衡量的大小;

b)临界转速和运行转速的靠近程度;

c)转子一支承系统中阻尼的大小。

如果用加一组离散校正质量的办法减小某一阶振型不平衡量，那么，相应振型分量的挠度也同样减

小。用这种办法减小振型不平衡量是本标准中说明的平衡方法的基础。

对于给定不平衡分布的转子，振型不平衡量是挠性转子振型的函数。对于图1中给出的简化转子，

校正质量对某一阶振型产生的效果取决于该校正质量的轴向位置处的振型曲线坐标:靠近反节点处效

3

GB/T6557-1999

果大，靠近节点处效果小。例如:图16至ld是图la中转子的振型，在平面P3上的校正质量对第一阶振

型的效果最大，而对第二阶振型的效果小，在平面尸:上的校正质量对第二阶振型几乎无效果，但将影响

其他两阶振型;在平面尸;和尸上‘的校正质量对第三阶振型无效果，但将影响其他两阶振型。

4.5挠性转子平衡的目标

平衡的目标由机器的工作要求决定。在平衡之前，必须确定平衡准则，使平衡工艺有效、经济，并满

足用户的需要。

平衡的目的是使由不平衡量引起的机器振动、轴挠度和作用于轴承的力低于允许值。

平衡挠性转子的理想目标是:在每个微小轴段上对该轴段本身的不平衡量进行校正，使该转子每个

轴段的质心都位于旋转轴线上。

用这种理想方法平衡的转子，将没有静不平衡和偶不平衡，也没有振型不平衡量，这是一个完全平

衡的转子。就不平衡而论，该转子能在所有的转速下满意地运行。

实际上，通常只能在有限个校正平面上加重或去重，使不平衡量减少到允许的程度，平衡后总会有

某些分布的剩余不平衡量。

由剩余不平衡量引起的振动或振动力，必须在整个工作转速范围内低于允许值。只有在特殊情况下

才可以在单一转速下平衡挠性转子。应注意，在给定的工作转速范围内已满意地平衡过的转子，如果它

必须通过临界转速到达工作转速，仍可能遇到过大的振动。一般情况下，通过临界转速时允许的振动可

大于工作转速时允许的振动。

无论采用什么样的平衡技术，最终目的是正确地配置不平衡校正量，使转子在高达最大运行转速的

所有转速，包括起动升速和降速及可能的超速下，其不平衡效应最小。为达到此目的，可能需要考虑工作

转速以上主振型的影响。

4.6校正平面的配置

所需要的沿转子轴向配置的校正平面的确切数目，在某种程度上取决于具体采用的平衡方法。例

如，离心压缩机转子当每个轮盘和轴都在低速平衡机上单独平衡过以后，有时可只在两端部平面上进行

转子平衡。一般来说，如果转子的工作转速达到或超过它的第n阶临界转速，至少需要，个校正平面，通

常需要(n+2)个校正平面。

在设计阶段应考虑在适当的轴向位置设置足够数量的校正平面。实际上，校正平面的数目常常受设

计的限制以及在现场平衡中受现场条件的限制。

47相互联结的转子

当两个转子相互联结时，整个轴系将有一系列的临界转速和振型。一般来说，这些临界转速和单个

未联结转子的临界转速既不相等也没有简单的关系，而且祸合轴系的挠曲形状也不一定和未联结转子

的任一振型有简单的关系，因此，两个或更多的祸合转子的不平衡分布应按照藕合系统的振型不平衡量

评定，而不是按未联结转子的振型不平衡量评定。

实际上，大多数情况下，每个转子分别做平衡，这种做法一般能保证捅合转子满意地运行这种技术

的适用程度取决于未联结的转子和韧合转子的振型、临界转速、不平衡分布和联轴器型式等。

如在现场要求进一步平衡应参考附录A(提示的附录)。

5转子结构型式

表1列出了典型的转子结构型式，概述了其特性和推荐的平衡方法。此表简要说明了转子特性，详

细说明在第6和7章中给出，平衡方法在表2中列出。

有时某种综合的平衡方法是可行的;如果能用一种以上的平衡方法，它们按时间和(或)费用的顺序

列出;任何结构型式的转子总是能在多转速下平衡(见7.3);在某些特殊情况下，也可在工作转速下平

衡(见7-4)或在某个固定转速下平衡(见7.5).

GB/T6557-1999

表1挠性转子

结构形式转子特性推荐的平衡方法

1.1圆盘无不平街t的弹性轴，刚性圆盘(见表z)

单圆盘

一手于月一手三扣一一垂直于旋转轴线A,C

一具有轴向偏摆b，C

双圆盘

一武喊一甚卜一锹片扣一，-一垂直于旋转轴线B,C

一具有轴向偏樱

卜一·一·t一一刊一至少一个可拆卸的B+C.E

一胜禹沿

一整体的G

两个以上回盘

创州洲州抖魄一一全部可拆卸的(除一个之外)BtC,D,E

一整体的G

一蔚徽跳件老毛·

f-1卫「口

乒皿孤味一

,.2刚性轴段无不平衡t的弹性轴，刚性轴段

单个刚性轴段

一蔚三日息.·一可拆卸的B,C,E

一整体的B

会-三三mi手l1--丑-

两个刚性轴段

一乐毛肛三片一一至少一个可拆卸的BtC,E

一整体的G

一蔚三爹于日一

两个以上刚性轴段

一徽引丹任兔一一全部可拆卸的(除一个之外)BtC,E

一整休的G

三「L__11__」

，一一J

匕口二〔

一兢引3锹日-

1__」!_

「一一」、一一勺

[一刁「一一

一曰引三习翻三}-

1.3国盘和刚性轴段无不平衡童的弹性轴段刚性圆盘和轴段

_尸日!____}各有一个

L-一一一至少一个部件可拆卸的BtC,E

一整体的G

I_.___」

r.，一一—一—一，

Gs/T6557-1999

表1(完)

结构形式转子特性推荐的平衡方法

l.3回盘和刚性轴段无不平衡量的弹性轴段，刚性圆盘和轴段(见表2)

多个部件

一徽三于眼葺魄-一全部可拆卸的(除一个之外)B+C,E

一整体的G

RLJl三弓l--扣

_LJift汪弓钱先舒

1.4辊质量、弹性和不平衡量沿转子分布

一在特殊条件下

创--‘--·t--4-一一般FG

1.5滚筒和回盘或刚性轴段弹性滚筒，刚性回盘，刚性轴段

一圆盘或刚性轴段可拆卸的

一钮三1兔~-一在特殊条件下C+F,E+F

一一般G

一引三弓于日-一整体的G

1.6整体转子质量、弹性和不平衡量沿转子分布

一院沿仁三三三JUU-1居L}mLl具有不平衡童的主要部件不可拆卸G

注

1两个附加的平衡方法H和工能用于特殊情况.见7.4和7.5;

2A=单面平衡;B=双面平衡汉二装配前部件单独平衡;D=控制初始不平衡量之后平衡正=装配期间分级平

衡;F=最佳平面平衡;G=多速平衡

表2平衡方法

方法说明章条

低速平衡

A单面平衡6.5.1

B双面平衡6.5.2

C装配前单部件平衡653

D控制初始不平衡量之后平衡6.5.4

E装配期间分级平衡6.5.5

}6.5.6

一最佳平面上平衡

高速平衡

G多速平衡73

H