GB∕T 9239.14-2017
基本信息
标准号： GB∕T 9239.14-2017
中文名称：机械振动 转子平衡 第14部分：平衡误差的评估规程
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准分类号
关联标准
出版信息
相关单位信息
标准简介
GB∕T 9239.14-2017 机械振动 转子平衡 第14部分：平衡误差的评估规程
GB∕T9239.14-2017
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标准内容
ICS21.120.40
中华人民共和国国家标准
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012代替GB/T9239.2—2006
机械振动转子平衡
第14部分：平衡误差的评估规程Mechanical vibration-Rotor balancingPart 14:Procedures for assessing balance errors（ISO21940-14:2012.IDT)
2017-02-28发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-09-01实施
规范性引用文件
术语和定义
平衡误差源
误差的评估
综合误差的评定
验收规则
附录A（资料性附录）
误差及其识别和评定的示例
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012m
GB/T9239《机械振动转子平衡》预计分为如下部分：第1部分：应用指南\；
第2部分：词汇2；
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:2012一第11部分：具有刚性特性的转子的平衡规程与允差3；第12部分：具有挠性特性的转子的平衡规程与允差\；第13部分：大中型转子现场平衡准则和安全防护5；第14部分：平衡误差的评估规程；第21部分：平衡机的描述与评定？；第23部分：平衡机防护罩和测量工位的其他保护措施*；第31部分：机器不平衡敏感度和不平衡灵敏度\；第32部分：轴与配合件平衡的键准则10本部分为GB/T9239的第14部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分代替GB/T9239.2一2006《机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求第2部分：平衡误
差》，与GB/T9239.2一2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：范围扩展到包括具有挠性特性的转子（见第1章，2006年版的第1章）；删除了资料性附录B（见2006年版的附录B)。本部分使用翻译法等同采用ISO21940-14：2012《机械振动转子平衡第14部分：平衡误差的评估规程》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：GB/T6444一2008机械振动平衡词汇（ISO1925：1998IDT）GB/T9239.1一2006恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验(ISO1940-1:2003,IDT)
GB/T6557—2009挠性转子机械平衡的方法和准则（ISO11342:1998,IDT）本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：长春机械科学研究院有限公司、上海申克机械有限公司、上海辛克试验机有限公司、孝感松林国际计测器有限公司、郑州机械研究所、北京北重汽轮电机有限责任公司。本部分主要起草人：王学智、王雷、孙华刚、郭强、张世民、黄润华、安胜利。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T9239.2—2006。
1）修订GB/T29714—2013
修订GB/T6444—2008
修订GB/T9239.1
平衡平衡标准的用法和应用指南。机械振动
机械振动
平衡词汇。
机械振动
修订GB/T6557—1999
修订GB/T28785—2012
恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验。挠性转子机械平衡的方法和准则。大中型转子现场平衡的准则和防护机械振动
修订GB/T9239.2—2006
修订GB/T4201—2006
修订GB12977—2008
机械振动
恒态（刚性）转子平衡品质要求第2部分：平衡误差。平衡机的描述检验与评定
平衡机
修订GB/T19874—2005
修订GB/T169081997
防护罩和测量工位的其他保护措施。机械振动
机器不平衡敏感度和不平衡灵敏度。机械振动
轴与配合件平衡的键准则
GB/T9239.14—2017/ISO21940-142012引言
转子平衡品质按ISO1940-1或ISO11342的要求通过在转子上测量进行评估。这些测量可能包含着许多误差源。在这些误差足够大的情况下，要按要求确定转子的平衡品质时，就宜考虑这些误差国际标准ISO1940-1或ISO11342都没有详尽地考虑平衡误差，而且更重要的是没有考虑对平衡误差的评估。因此本部分给出了产生典型误差的示例，并提供了推荐的误差评定规程。IV
1范围
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012机械振动转子平衡
第14部分：平衡误差的评估规程GB/T9239的本部分规定了以下要求：a）识别在转子不平衡测量过程中的误差；b）评估识别出的误差；
c）重点考虑的误差。
本部分以直接平衡后的剩余不平衡量和用户后期检查确定的平衡品质规定了平衡的验收准则。本部分附录A列出了减小主要典型误差的方法。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO1925机械振动平衡词汇（MechanicalvibrationBalancingVocabularyl)）ISO1940-1机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验（Mechanical vibation-Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state-Part l:Specifi-cation and verification of balance tolerancesl2)ISO11342机械振动挠性转子机械平衡的方法和准则（Meanicalvibration一Methodsandcriteria for themechanical balancing of flexible rotorsl3)ISO21940-21机械振动转子平衡第21部分：平衡机的描述检验与评定（Mechanicalvibra-tion-Rotor Balancing-Part 21:Description and evaluation of balancing machines)3术语和定义
ISO1925界定的术语和定义适用于本文件。4平衡误差源
4.1一般要求
平衡机的平衡误差分为：
a）系统误差：误差的量值及其相角能通过计算或测量进行评价；b）
随机变动误差：在相同条件下进行若干次测量，误差的量值及相角的变化是不可预见的；11)
修订后标准编号为ISO21940-2。修订后标准编号为ISO21940-11
修订后标准编号为ISO21940-12。1
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:2012标量误差：能对误差的最大值进行评价或估计但无法确定其相角c
根据所使用的制造工艺过程，相同的误差可能被划分为一个或多个类别。4.2、4.3和4.4列出了可能产生误差源的示例。附录A对这些误差中的某些误差进行了较为详细的研究4.2
2系统误差
平衡机系统误差源举例如下：
驱动轴的固有不平衡量；
b）心轴的固有不平衡量；
转子主轴轴线上的驱动部件径向和轴向跳动；被平衡的转子组件安装后平衡时产生的径向和轴向跳动（见5.3）或平衡机心轴的径向和轴向跳动；
平衡过程中轴颈和所用支承面间的同轴度不好：平衡机用于支承转子的滚动轴承的径向和轴向跳动；平衡后装配的滚动轴承的内圈（及其滚道)的径向和轴向跳动；键和键槽装配不平衡；
转子或心轴中的剩磁；
重新组装产生的误差；
平衡设备和平衡仪表产生的误差；工作主轴直径与平衡心轴直径的偏差；万向联轴器的缺陷；
转子平衡过程中的暂时性弯曲；转子平衡后的永久弯曲。
随机变动误差
平衡机随机变动误差源举例如下：a)
松动的零件；
液态或固态沾染物；
热效应引起的畸变；
风力影响：
使用了间隙配合的驱动部件；
转子静止时，重力效应引起卧式转子的瞬态弯曲。标量误差
平衡机标量误差源举例如下：
在平衡工艺以后，进行拆卸时接口间隙的变化；a）
b）万向联轴器的间隙过大；
心轴或主轴的间隙过大；
设计和制造公差；
平衡机支承工件的滚轮直径和转子轴颈直径，当二者相同、或几乎相同或它们的比值成整数倍时而引起的滚轮跳动。
5误差的评估
5.1总则
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012在某些情况下，设计的转子是平衡的，材料是均质的，并且机械加工的公差很严，那么这样的转子制成后不需要平衡。若转子的初始不平衡量超过ISO1940-1或ISO11342规定的允许值，则应对转子进行平衡。
5.2平衡设备和仪器仪表引起的误差平衡设备和仪器仪表所产生的平衡误差会随着不平衡量的出现而增大。通过对设计阶段不平衡原因的研究表明，某些误差源能够完全被消除（例如：将几个零件组成一个部件）或减小（例如：减小规定的充差）。为减小不平衡量而加严配合公差的代价必然会导致成本增加。当不平衡的原因不能消除或无法将它们减小到可忽略的水平时，则宜采用数学的方法进行评价。5.3零部件径向和轴向跳动产生的平衡误差当将一个完全平衡的转子组件安装后，若偏离了转子主轴轴线，其结果就会使该组件产生静不平衡量U，以克毫米（gmm）表示，见式（1）：U.=mxe
式中：
m——转子组件质量，单位为克（g）；e一转子组件相对于转子主轴轴线的偏心距，单位为毫米（mm）。（1）
注：转子组件质量通常以千克表示（kg），而偏心距常以微米（μum）表示，但是静不平衡量习惯以克毫米（g：mm）表示。
组件的静不平衡会使组装成的转子产生与其相等的静不平衡量。若转子组件安装得偏心与转子的质心不在一个平面上，则将引起一个附加的矩不平衡。偏心平面距离质心愈远，产生的矩不平衡愈大。如果一个完全平衡好的组件安装后其主惯性轴偏离了转子主轴轴线，产生的矩不平衡结果见图1。对应转子组件主惯性轴与转子主轴轴线间的这个小倾斜角△，所产生的矩不平衡量P，单位为克平方毫米（g·mm），约等于通过组件质心α轴惯性矩I与其轴主惯性矩I之差乘以倾斜角△Y，以弧度表示，其表达式见式（2）：P)
式中：
Ix一通过组件质心横轴z轴惯性矩，单位为克平方毫米（g·mm\）：I，一主惯性轴轴惯性矩，单位为克平方毫米（g·mm）；-对应转子组件主惯性轴与转子主轴轴线间的小倾斜角，单位为弧度(rad）)。AY
.（2)
只有当转子组件对称于其旋转轴线时式（2）才成立，并且特别适合平衡装在心轴上的盘状转子。能够分别计算出安装在转子上的组件的径向和轴向跳动量对于具有刚性特性的转子，能够单独将不平衡组件的不平衡量分配到支承平面或校正平面上，然后进行失量合成
对于具有挠性特性的转子，可能还保留刚性的平衡品质，但是由于累计轴向圆盘跳动误差（常常称为倾斜）能够导致由倾斜圆盘产生的矩不平衡而引起显著的振动。3
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:2012，
说明：
转子平面，垂直于转子主轴轴线：1
2——组件平面免费标准下载网bzxz
X—转子主轴横轴轴线；
转子主轴横轴轴线；
Z转子主轴轴线；
组件横轴轴线；
组件横轴轴线；
组件主惯性轴：
组件主惯性轴相对转子主轴轴线的倾斜角。图1组件轴线倾斜于转子主轴轴线的转子主轴轴线与组件轴线的坐标5.4平衡过程中的误差评估
平衡的目的是使制造的转子的剩余不平衡量或振动量在规定的限值内。因此，为确保满足所设定的各类限值，就需要控制并重视各种误差。当操作平衡机时，存在着各种误差源，例如：a）欲平衡转子的类型；
b）用于支承或者驱动转子的工艺装备；c）平衡机的支承结构（例如平衡机的轴承和摆架等）；d）平衡机测控系统；
电子设备和指示装置。
然而，重要的是在出现上述误差的情况下，要通过计算考虑修正前测得的剩余不平衡量及其所报告的修正值。
宜使用消除了所有系统误差或校正后的平衡机。当以具有刚性特性的转子的平衡转速对其平衡时要满足ISO21940-21的要求。
5.5随机变动误差的实验评估
5.5.1一般要求
在实际应用中，如果觉得存在较大的随机变动误差时，则需要进行若干次测量操作以评估误差的大小
当进行测量操作时，重要的是确保随机误差本身在每次操作时都是随机产生的（即：确认每次运行启动时转子的角位置是不同的）。对获得的测量结果利用标准统计技术能够评价随机误差的大小。因此，在大多数情况下，按5.5.2规定的步骤进行误差评估是可行的。5.5.2步骤
对应全部测量操作标绘出已测得的剩余不平衡或振动失量，并求出平均量OA（见图2）。以A为圆心画包围所有测量点的最小圆。矢量OA代表了所测得的剩余不平衡或振动的估测量，而圆的半径4
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012代表了每个点读数的最大允许误差的估测值。通常随着进行平衡操作次数的增加，这些测量结果的不确定度就会减小。
注：在某些情况下，特别是当一个点与其他各点之差十分显著时，则估测出来的误差可能会大得使人难以接受。在这种情况下，为了测定误差需要做一个更详细的误差分析。说明：
表示标绘的若干次测量的剩余不平衡失量或振动失量。图2测得的剩余不平衡失量或振动矢量（随机变动误差）的标绘图5.6系统误差的实验评估
在许多情况下，使用转位平衡的方法能够发现大多数系统误差。通过以下步骤，能进行转位平衡：a）相对所研究的特定误差源的项目在0°和180°的位置交替安装转子；b）在两个位置分别测量剩余不平衡量或振动量若干次。如图3所示，设OA和OB分别代表转子安装在0°和180°位置时测得的平均剩余不平衡矢量或平均振动失量，对应每个测量平面能够绘制出失量图，点C是距离AB的中点。失量OC代表特定的系统误差，矢量CA和CB分别代表转子在0°和180°位置的剩余不平衡矢量或振动矢量。注：在上述情况下，已假设转子是相对于参考相位进行转动的。但是，如果参考相位相对转子保持固定不变，则矢量OC代表转子的剩余不平衡失量或振动矢量；CA和CB分别代表在0°和180°参考相位上特定的系统误差。1
说明：
对应转子安装在0°位置的剩余不平衡矢量或振动失量CA；2
对应转子安装在180°位置的剩余不平衡矢量或振动矢量CB；2
对应转子安装在0°位置测得的平均不平衡矢量或平均振动矢量A系统误差失量OC；
对应转子安装在180°位置测得的平均不平衡矢量或平均振动失量0B图3测得的平均剩余不平衡矢量或振动矢量和系统误差标绘图5
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:20126综合误差的评定
量值和相位角已知的系统误差是能够消除的（例如：在平衡过程中，通过在工艺装备或转子上施加临时校正质量或数学修正结果来实现）。如果无法或不可能对系统误差进行修正，则对于每个测量平面，宜应用式（3)或式（4)将这些系统误差合成为随机变动误差和标量误差。式（3）给出了最差情况下评定的未修正的综合误差值△U，以克毫米（g·mm）表示：.(3)
式中：
AU：|一来自任一误差源i的未经修正的误差值，单位为克毫米（gmm）。式（3）确保即使在最不利的误差合成的条件下，只要满足第7章的要求，转子就是合格的。式（3）是基于全部未修正误差的相位角的方向都相同并且是在将它们的绝对值相加这样最不利的假设条件下建立的。
应用式（3）后，若发现未修正的综合误差会引起转子超差，则宜设法减小其中较大的误差在某些情况下，可以使用一种较为实际的方法，该方法基于如下考虑：即不同来源所有误差相位角的方向不可能同向，但综合误差的量值△U可用式（4)予以评定，以克毫米（g·mm）表示：AU=
/21U,2
+.（4）
在适当条件下，通过测定有代表性的转子样品能够对误差进行评定。因而可以假设：用量值相同的误差来代表所有以相同方法制造和组装的相似转子的误差。对于做过质量校正的转子，供需双方需要商定一个确定综合误差的基本统计方法。7验收规则
如果评估的参量为各充差平面的剩余不平衡量（对于具有挠性特性的转子为剩余等效振型不平衡量），若一个（或各个)允差平面[或者一个或各个)等效振型不平衡量满足式（5)中U的条件，则进行转子平衡的一方应考虑接受转子平衡的结果。U是依据单一读数测得的每个允差平面的剩余不平衡量值；或对于具有性特性的转子是基于单一数据组测得的剩余等效振型不平衡量值，以克毫米（g·mm）表示。
UrmUperAU
式中：
Uper——从ISO1940-1或ISO11342获得的许用剩余不平衡量值，单位为克毫米（g·mm）；AU第6章定义的综合误差值，单位为克毫米（g·mm）。若当AU小于5%Uper时，可以将其忽略。（5）
当用户进行后续平衡检查时，若满足式（6)的条件，应接受转子平衡的结果。用作这种检查的平衡机应具有平衡此类转子的资格，即表明所检查的平衡误差应远小于平衡允差。UrUper+AU
如果不满足式（6）给出的条件，则平衡程序可能需要复审或重新评估。.（6)
如果评估参数是振动量，通过更换Uper、U和△U有关的振动变量能够采用同样的方法处理。还宜考虑转子在运输过程中不平衡量是否有变化。6
A.1辅助设备产生的误差
A.1.1概述
附录A
（资料性附录）
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012误差及其识别和评定的示例
本章描述了与剩余不平衡量相关且来源于辅助设备误差的示例，并列于表A.1（参见图A.1、图A.2和图A.3）。
A.1.2固有不平衡和偏心引起的误差在诸如驱动部件或心轴上的这些误差能够用转位平衡法予以评定。由于机械装配的不可重复性（参见A1.4）和工件误差（参见A，2），能使该评定程序复杂化A.1.3轴承引起的误差
平衡机中装配了滚动轴承，当进行平衡操作时将引入一个与轴承内圈（及其滚道）的偏心或角偏差以及转子质量成比例的误差，该误差能通过将轴承外圈在其安装表面转位180°进行测定。注：假设偏心是由径向和（或）轴向跳动产生的。A.1.4机械装配引起的误差
机械装配可能是一种潜在的误差源（例如：零件的重新装配能引起不平衡量的变化），并且可能产生许多误差源（例如：由存在的径向间隙、过盈太大或连接螺栓与螺栓孔错位等产生的）。由装配的不可重复性引起的分散性宜通过调整不同角度位置的间隙反复地重新装配进行测定。对于每次重新装配，读取每次的不平衡量或振动量的读数并计算其平均值。A.1.5与平衡设备质量有关的误差为了减小由定心接口间隙或跳动引起的误差，宜将平衡用的旋转工装（但不一定是心轴）的质量减至最小。
减小心轴的质量将会提高软支承平衡机的灵敏度，但通常对硬支承平衡机益处不大A.2工件引起的误差
A.2.1概述
本章描述了与剩余不平衡量有关且来源于工件误差的示例，并列于表A.1（参见图A.2）A.2.2零件松动引起的误差
零件松动引起的误差能通过启动或停止转子进行测定，测定时，要确保每次启动平衡机进行平衡操作时要以不同的角位置安装转子，并记录每一次的不平衡读数。用5.5描述的方法能够测出误差和平均值。在某些情况下，改变平衡机上转子的旋转方向可能是有益的但是要慎重操作。宜注意的是在实际工作条件下某些平衡机仅仅零件松动这一项影响就可能是显著的。7
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012A.2.3由液态或小颗粒沾染物引起的误差出现液态或小颗粒沾染物的情况虽是可预见的且是不可避免的，这种情况下宜使转子在其0°位置垂直向上保持一段时间，再启动，然后读取一个读数。依次使转子在其90°、180°和270°位置，在每次操作开始前也垂直向上重复上述操作。应用5.5描述的方法能够找出误差和不平衡量的平均值。宜对试验结果进行分析研究，以避免与诸如转子静止了一段时间所产生的热效应相混，见A.2.4。
表A.1误差示例及误差评估和减小的方法误差
平衡机
误差源的描述
测量设备的系
统与随机误差
驱动部件不
心轴（或端轴）
引起的不平衡
驱动部件的径
向和轴向跳动
心轴(或端轴）
的径向与轴向
从动滚动轴承
的偏心
零件松动：如
压缩机转子叶片
液态或小颗粒
沾染物
热效应和重力
减小不平衡
误差的方法
检查机器的校准和操
作；必要时进行修正、重新
校准或修理平衡机
平衡辅助设备
更精细地平衡心轴（或
端轴)或其他辅助设备。
减轻辅助设备的质量
平衡或修理驱动部件
用偏置质量或补偿器修
正或补偿
用主动轴承平衡就位
若要求装人轴承座的转子
组件可拆卸，则要给轴承
内圈和轴标上匹配的标记
进行多次启动一停止操
作，取平均矢量；修正平
去除液态或小颗粒沾染
物；若无法实现，进行多次
启动一停止操作并修正平
均不平衡量
平衡前运行转子使其达
到稳定状态。不允许转子
在平衡机上长期保持静止
系统误差
实验方法
可使用。
将转子相对
驱动部件或心
轴转位180°可
测得总误差值
和相位
可使用。
转位180°时
再重新装配
不平衡误差的评估
随机误差
实验方法
其他方法
见ISO21940-21
有可能使用。
但转位平衡
法更经济适用
可使用。
每次操作要
在不同的停止
位置上启动
可使用。
每次运行操
作之间要大约
停机30min
可使用。
尽最大可能
减少这些效应
通过对项目分
别平衡，测量误
差值和相位
相关条
的编号
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机械振动转子平衡
第14部分：平衡误差的评估规程Mechanical vibration-Rotor balancingPart 14:Procedures for assessing balance errors（ISO21940-14:2012.IDT)
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平衡误差源
误差的评估
综合误差的评定
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第2部分：词汇2；
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差》，与GB/T9239.2一2006相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：范围扩展到包括具有挠性特性的转子（见第1章，2006年版的第1章）；删除了资料性附录B（见2006年版的附录B)。本部分使用翻译法等同采用ISO21940-14：2012《机械振动转子平衡第14部分：平衡误差的评估规程》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：GB/T6444一2008机械振动平衡词汇（ISO1925：1998IDT）GB/T9239.1一2006恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验(ISO1940-1:2003,IDT)
GB/T6557—2009挠性转子机械平衡的方法和准则（ISO11342:1998,IDT）本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：长春机械科学研究院有限公司、上海申克机械有限公司、上海辛克试验机有限公司、孝感松林国际计测器有限公司、郑州机械研究所、北京北重汽轮电机有限责任公司。本部分主要起草人：王学智、王雷、孙华刚、郭强、张世民、黄润华、安胜利。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T9239.2—2006。
1）修订GB/T29714—2013
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机械振动
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机械振动
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恒态（刚性）转子平衡品质要求第2部分：平衡误差。平衡机的描述检验与评定
平衡机
修订GB/T19874—2005
修订GB/T169081997
防护罩和测量工位的其他保护措施。机械振动
机器不平衡敏感度和不平衡灵敏度。机械振动
轴与配合件平衡的键准则
GB/T9239.14—2017/ISO21940-142012引言
转子平衡品质按ISO1940-1或ISO11342的要求通过在转子上测量进行评估。这些测量可能包含着许多误差源。在这些误差足够大的情况下，要按要求确定转子的平衡品质时，就宜考虑这些误差国际标准ISO1940-1或ISO11342都没有详尽地考虑平衡误差，而且更重要的是没有考虑对平衡误差的评估。因此本部分给出了产生典型误差的示例，并提供了推荐的误差评定规程。IV
1范围
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012机械振动转子平衡
第14部分：平衡误差的评估规程GB/T9239的本部分规定了以下要求：a）识别在转子不平衡测量过程中的误差；b）评估识别出的误差；
c）重点考虑的误差。
本部分以直接平衡后的剩余不平衡量和用户后期检查确定的平衡品质规定了平衡的验收准则。本部分附录A列出了减小主要典型误差的方法。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO1925机械振动平衡词汇（MechanicalvibrationBalancingVocabularyl)）ISO1940-1机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验（Mechanical vibation-Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state-Part l:Specifi-cation and verification of balance tolerancesl2)ISO11342机械振动挠性转子机械平衡的方法和准则（Meanicalvibration一Methodsandcriteria for themechanical balancing of flexible rotorsl3)ISO21940-21机械振动转子平衡第21部分：平衡机的描述检验与评定（Mechanicalvibra-tion-Rotor Balancing-Part 21:Description and evaluation of balancing machines)3术语和定义
ISO1925界定的术语和定义适用于本文件。4平衡误差源
4.1一般要求
平衡机的平衡误差分为：
a）系统误差：误差的量值及其相角能通过计算或测量进行评价；b）
随机变动误差：在相同条件下进行若干次测量，误差的量值及相角的变化是不可预见的；11)
修订后标准编号为ISO21940-2。修订后标准编号为ISO21940-11
修订后标准编号为ISO21940-12。1
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:2012标量误差：能对误差的最大值进行评价或估计但无法确定其相角c
根据所使用的制造工艺过程，相同的误差可能被划分为一个或多个类别。4.2、4.3和4.4列出了可能产生误差源的示例。附录A对这些误差中的某些误差进行了较为详细的研究4.2
2系统误差
平衡机系统误差源举例如下：
驱动轴的固有不平衡量；
b）心轴的固有不平衡量；
转子主轴轴线上的驱动部件径向和轴向跳动；被平衡的转子组件安装后平衡时产生的径向和轴向跳动（见5.3）或平衡机心轴的径向和轴向跳动；
平衡过程中轴颈和所用支承面间的同轴度不好：平衡机用于支承转子的滚动轴承的径向和轴向跳动；平衡后装配的滚动轴承的内圈（及其滚道)的径向和轴向跳动；键和键槽装配不平衡；
转子或心轴中的剩磁；
重新组装产生的误差；
平衡设备和平衡仪表产生的误差；工作主轴直径与平衡心轴直径的偏差；万向联轴器的缺陷；
转子平衡过程中的暂时性弯曲；转子平衡后的永久弯曲。
随机变动误差
平衡机随机变动误差源举例如下：a)
松动的零件；
液态或固态沾染物；
热效应引起的畸变；
风力影响：
使用了间隙配合的驱动部件；
转子静止时，重力效应引起卧式转子的瞬态弯曲。标量误差
平衡机标量误差源举例如下：
在平衡工艺以后，进行拆卸时接口间隙的变化；a）
b）万向联轴器的间隙过大；
心轴或主轴的间隙过大；
设计和制造公差；
平衡机支承工件的滚轮直径和转子轴颈直径，当二者相同、或几乎相同或它们的比值成整数倍时而引起的滚轮跳动。
5误差的评估
5.1总则
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012在某些情况下，设计的转子是平衡的，材料是均质的，并且机械加工的公差很严，那么这样的转子制成后不需要平衡。若转子的初始不平衡量超过ISO1940-1或ISO11342规定的允许值，则应对转子进行平衡。
5.2平衡设备和仪器仪表引起的误差平衡设备和仪器仪表所产生的平衡误差会随着不平衡量的出现而增大。通过对设计阶段不平衡原因的研究表明，某些误差源能够完全被消除（例如：将几个零件组成一个部件）或减小（例如：减小规定的充差）。为减小不平衡量而加严配合公差的代价必然会导致成本增加。当不平衡的原因不能消除或无法将它们减小到可忽略的水平时，则宜采用数学的方法进行评价。5.3零部件径向和轴向跳动产生的平衡误差当将一个完全平衡的转子组件安装后，若偏离了转子主轴轴线，其结果就会使该组件产生静不平衡量U，以克毫米（gmm）表示，见式（1）：U.=mxe
式中：
m——转子组件质量，单位为克（g）；e一转子组件相对于转子主轴轴线的偏心距，单位为毫米（mm）。（1）
注：转子组件质量通常以千克表示（kg），而偏心距常以微米（μum）表示，但是静不平衡量习惯以克毫米（g：mm）表示。
组件的静不平衡会使组装成的转子产生与其相等的静不平衡量。若转子组件安装得偏心与转子的质心不在一个平面上，则将引起一个附加的矩不平衡。偏心平面距离质心愈远，产生的矩不平衡愈大。如果一个完全平衡好的组件安装后其主惯性轴偏离了转子主轴轴线，产生的矩不平衡结果见图1。对应转子组件主惯性轴与转子主轴轴线间的这个小倾斜角△，所产生的矩不平衡量P，单位为克平方毫米（g·mm），约等于通过组件质心α轴惯性矩I与其轴主惯性矩I之差乘以倾斜角△Y，以弧度表示，其表达式见式（2）：P)
式中：
Ix一通过组件质心横轴z轴惯性矩，单位为克平方毫米（g·mm\）：I，一主惯性轴轴惯性矩，单位为克平方毫米（g·mm）；-对应转子组件主惯性轴与转子主轴轴线间的小倾斜角，单位为弧度(rad）)。AY
.（2)
只有当转子组件对称于其旋转轴线时式（2）才成立，并且特别适合平衡装在心轴上的盘状转子。能够分别计算出安装在转子上的组件的径向和轴向跳动量对于具有刚性特性的转子，能够单独将不平衡组件的不平衡量分配到支承平面或校正平面上，然后进行失量合成
对于具有挠性特性的转子，可能还保留刚性的平衡品质，但是由于累计轴向圆盘跳动误差（常常称为倾斜）能够导致由倾斜圆盘产生的矩不平衡而引起显著的振动。3
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:2012，
说明：
转子平面，垂直于转子主轴轴线：1
2——组件平面免费标准下载网bzxz
X—转子主轴横轴轴线；
转子主轴横轴轴线；
Z转子主轴轴线；
组件横轴轴线；
组件横轴轴线；
组件主惯性轴：
组件主惯性轴相对转子主轴轴线的倾斜角。图1组件轴线倾斜于转子主轴轴线的转子主轴轴线与组件轴线的坐标5.4平衡过程中的误差评估
平衡的目的是使制造的转子的剩余不平衡量或振动量在规定的限值内。因此，为确保满足所设定的各类限值，就需要控制并重视各种误差。当操作平衡机时，存在着各种误差源，例如：a）欲平衡转子的类型；
b）用于支承或者驱动转子的工艺装备；c）平衡机的支承结构（例如平衡机的轴承和摆架等）；d）平衡机测控系统；
电子设备和指示装置。
然而，重要的是在出现上述误差的情况下，要通过计算考虑修正前测得的剩余不平衡量及其所报告的修正值。
宜使用消除了所有系统误差或校正后的平衡机。当以具有刚性特性的转子的平衡转速对其平衡时要满足ISO21940-21的要求。
5.5随机变动误差的实验评估
5.5.1一般要求
在实际应用中，如果觉得存在较大的随机变动误差时，则需要进行若干次测量操作以评估误差的大小
当进行测量操作时，重要的是确保随机误差本身在每次操作时都是随机产生的（即：确认每次运行启动时转子的角位置是不同的）。对获得的测量结果利用标准统计技术能够评价随机误差的大小。因此，在大多数情况下，按5.5.2规定的步骤进行误差评估是可行的。5.5.2步骤
对应全部测量操作标绘出已测得的剩余不平衡或振动失量，并求出平均量OA（见图2）。以A为圆心画包围所有测量点的最小圆。矢量OA代表了所测得的剩余不平衡或振动的估测量，而圆的半径4
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012代表了每个点读数的最大允许误差的估测值。通常随着进行平衡操作次数的增加，这些测量结果的不确定度就会减小。
注：在某些情况下，特别是当一个点与其他各点之差十分显著时，则估测出来的误差可能会大得使人难以接受。在这种情况下，为了测定误差需要做一个更详细的误差分析。说明：
表示标绘的若干次测量的剩余不平衡失量或振动失量。图2测得的剩余不平衡失量或振动矢量（随机变动误差）的标绘图5.6系统误差的实验评估
在许多情况下，使用转位平衡的方法能够发现大多数系统误差。通过以下步骤，能进行转位平衡：a）相对所研究的特定误差源的项目在0°和180°的位置交替安装转子；b）在两个位置分别测量剩余不平衡量或振动量若干次。如图3所示，设OA和OB分别代表转子安装在0°和180°位置时测得的平均剩余不平衡矢量或平均振动失量，对应每个测量平面能够绘制出失量图，点C是距离AB的中点。失量OC代表特定的系统误差，矢量CA和CB分别代表转子在0°和180°位置的剩余不平衡矢量或振动矢量。注：在上述情况下，已假设转子是相对于参考相位进行转动的。但是，如果参考相位相对转子保持固定不变，则矢量OC代表转子的剩余不平衡失量或振动矢量；CA和CB分别代表在0°和180°参考相位上特定的系统误差。1
说明：
对应转子安装在0°位置的剩余不平衡矢量或振动失量CA；2
对应转子安装在180°位置的剩余不平衡矢量或振动矢量CB；2
对应转子安装在0°位置测得的平均不平衡矢量或平均振动矢量A系统误差失量OC；
对应转子安装在180°位置测得的平均不平衡矢量或平均振动失量0B图3测得的平均剩余不平衡矢量或振动矢量和系统误差标绘图5
GB/T9239.14—2017/IS021940-14:20126综合误差的评定
量值和相位角已知的系统误差是能够消除的（例如：在平衡过程中，通过在工艺装备或转子上施加临时校正质量或数学修正结果来实现）。如果无法或不可能对系统误差进行修正，则对于每个测量平面，宜应用式（3)或式（4)将这些系统误差合成为随机变动误差和标量误差。式（3）给出了最差情况下评定的未修正的综合误差值△U，以克毫米（g·mm）表示：.(3)
式中：
AU：|一来自任一误差源i的未经修正的误差值，单位为克毫米（gmm）。式（3）确保即使在最不利的误差合成的条件下，只要满足第7章的要求，转子就是合格的。式（3）是基于全部未修正误差的相位角的方向都相同并且是在将它们的绝对值相加这样最不利的假设条件下建立的。
应用式（3）后，若发现未修正的综合误差会引起转子超差，则宜设法减小其中较大的误差在某些情况下，可以使用一种较为实际的方法，该方法基于如下考虑：即不同来源所有误差相位角的方向不可能同向，但综合误差的量值△U可用式（4)予以评定，以克毫米（g·mm）表示：AU=
/21U,2
+.（4）
在适当条件下，通过测定有代表性的转子样品能够对误差进行评定。因而可以假设：用量值相同的误差来代表所有以相同方法制造和组装的相似转子的误差。对于做过质量校正的转子，供需双方需要商定一个确定综合误差的基本统计方法。7验收规则
如果评估的参量为各充差平面的剩余不平衡量（对于具有挠性特性的转子为剩余等效振型不平衡量），若一个（或各个)允差平面[或者一个或各个)等效振型不平衡量满足式（5)中U的条件，则进行转子平衡的一方应考虑接受转子平衡的结果。U是依据单一读数测得的每个允差平面的剩余不平衡量值；或对于具有性特性的转子是基于单一数据组测得的剩余等效振型不平衡量值，以克毫米（g·mm）表示。
UrmUperAU
式中：
Uper——从ISO1940-1或ISO11342获得的许用剩余不平衡量值，单位为克毫米（g·mm）；AU第6章定义的综合误差值，单位为克毫米（g·mm）。若当AU小于5%Uper时，可以将其忽略。（5）
当用户进行后续平衡检查时，若满足式（6)的条件，应接受转子平衡的结果。用作这种检查的平衡机应具有平衡此类转子的资格，即表明所检查的平衡误差应远小于平衡允差。UrUper+AU
如果不满足式（6）给出的条件，则平衡程序可能需要复审或重新评估。.（6)
如果评估参数是振动量，通过更换Uper、U和△U有关的振动变量能够采用同样的方法处理。还宜考虑转子在运输过程中不平衡量是否有变化。6
A.1辅助设备产生的误差
A.1.1概述
附录A
（资料性附录）
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012误差及其识别和评定的示例
本章描述了与剩余不平衡量相关且来源于辅助设备误差的示例，并列于表A.1（参见图A.1、图A.2和图A.3）。
A.1.2固有不平衡和偏心引起的误差在诸如驱动部件或心轴上的这些误差能够用转位平衡法予以评定。由于机械装配的不可重复性（参见A1.4）和工件误差（参见A，2），能使该评定程序复杂化A.1.3轴承引起的误差
平衡机中装配了滚动轴承，当进行平衡操作时将引入一个与轴承内圈（及其滚道）的偏心或角偏差以及转子质量成比例的误差，该误差能通过将轴承外圈在其安装表面转位180°进行测定。注：假设偏心是由径向和（或）轴向跳动产生的。A.1.4机械装配引起的误差
机械装配可能是一种潜在的误差源（例如：零件的重新装配能引起不平衡量的变化），并且可能产生许多误差源（例如：由存在的径向间隙、过盈太大或连接螺栓与螺栓孔错位等产生的）。由装配的不可重复性引起的分散性宜通过调整不同角度位置的间隙反复地重新装配进行测定。对于每次重新装配，读取每次的不平衡量或振动量的读数并计算其平均值。A.1.5与平衡设备质量有关的误差为了减小由定心接口间隙或跳动引起的误差，宜将平衡用的旋转工装（但不一定是心轴）的质量减至最小。
减小心轴的质量将会提高软支承平衡机的灵敏度，但通常对硬支承平衡机益处不大A.2工件引起的误差
A.2.1概述
本章描述了与剩余不平衡量有关且来源于工件误差的示例，并列于表A.1（参见图A.2）A.2.2零件松动引起的误差
零件松动引起的误差能通过启动或停止转子进行测定，测定时，要确保每次启动平衡机进行平衡操作时要以不同的角位置安装转子，并记录每一次的不平衡读数。用5.5描述的方法能够测出误差和平均值。在某些情况下，改变平衡机上转子的旋转方向可能是有益的但是要慎重操作。宜注意的是在实际工作条件下某些平衡机仅仅零件松动这一项影响就可能是显著的。7
GB/T9239.14—2017/ISO21940-14:2012A.2.3由液态或小颗粒沾染物引起的误差出现液态或小颗粒沾染物的情况虽是可预见的且是不可避免的，这种情况下宜使转子在其0°位置垂直向上保持一段时间，再启动，然后读取一个读数。依次使转子在其90°、180°和270°位置，在每次操作开始前也垂直向上重复上述操作。应用5.5描述的方法能够找出误差和不平衡量的平均值。宜对试验结果进行分析研究，以避免与诸如转子静止了一段时间所产生的热效应相混，见A.2.4。
表A.1误差示例及误差评估和减小的方法误差
平衡机
误差源的描述
测量设备的系
统与随机误差
驱动部件不
心轴（或端轴）
引起的不平衡
驱动部件的径
向和轴向跳动
心轴(或端轴）
的径向与轴向
从动滚动轴承
的偏心
零件松动：如
压缩机转子叶片
液态或小颗粒
沾染物
热效应和重力
减小不平衡
误差的方法
检查机器的校准和操
作；必要时进行修正、重新
校准或修理平衡机
平衡辅助设备
更精细地平衡心轴（或
端轴)或其他辅助设备。
减轻辅助设备的质量
平衡或修理驱动部件
用偏置质量或补偿器修
正或补偿
用主动轴承平衡就位
若要求装人轴承座的转子
组件可拆卸，则要给轴承
内圈和轴标上匹配的标记
进行多次启动一停止操
作，取平均矢量；修正平
去除液态或小颗粒沾染
物；若无法实现，进行多次
启动一停止操作并修正平
均不平衡量
平衡前运行转子使其达
到稳定状态。不允许转子
在平衡机上长期保持静止
系统误差
实验方法
可使用。
将转子相对
驱动部件或心
轴转位180°可
测得总误差值
和相位
可使用。
转位180°时
再重新装配
不平衡误差的评估
随机误差
实验方法
其他方法
见ISO21940-21
有可能使用。
但转位平衡
法更经济适用
可使用。
每次操作要
在不同的停止
位置上启动
可使用。
每次运行操
作之间要大约
停机30min
可使用。
尽最大可能
减少这些效应
通过对项目分
别平衡，测量误
差值和相位
相关条
的编号
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