現(xiàn)代的動平衡技術(shù)概念和必要性
發(fā)布時間: 2011-03-04 點(diǎn)擊次數(shù): 3226次
常用機(jī)械中包含著大量的作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的零部件,例如各種傳動軸、主軸、電動機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子等,統(tǒng)稱為回轉(zhuǎn)體。在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時與不旋轉(zhuǎn)時,對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的,這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。但工程中的各種回轉(zhuǎn)體,由于材質(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差,甚至設(shè)計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素,使得回轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時,其上每個微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消,離心慣性力通過軸承作用到機(jī)械及其基礎(chǔ)上,引起振動,產(chǎn)生了噪音,加速軸承磨損,縮短了機(jī)械壽命,嚴(yán)重時能造成破壞性事故。為此,必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡,使其達(dá)到允許的平衡精度等級,或使因此產(chǎn)生的機(jī)械振動幅度降在允許的范圍內(nèi)。
現(xiàn)代,各類機(jī)器所使用的平衡方法較多,例如單面平衡(亦稱靜平衡)常使用平衡架,雙面平衡(亦稱動平衡)使用各類動平衡試驗機(jī)。靜平衡精度太低,平衡時間長;動平衡試驗機(jī)雖能較好地對轉(zhuǎn)子本身進(jìn)行平衡,但是對于轉(zhuǎn)子尺寸相差較大時,往往需要不同規(guī)格尺寸的動平衡機(jī),而且試驗時仍需將轉(zhuǎn)子從機(jī)器上拆下來,這樣明顯是既不經(jīng)濟(jì),也十分費(fèi)工(如大修后的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子)。特別是動平衡機(jī)無法消除由于裝配或其它隨動元件引發(fā)的系統(tǒng)振動。使轉(zhuǎn)子在正常安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行平衡通常稱為“現(xiàn)場平衡”?,F(xiàn)場平衡不但可以減少拆裝轉(zhuǎn)子的勞動量,不再需要動平衡機(jī);同時由于試驗的狀態(tài)與實際工作狀態(tài)二致,有利于提高測算不平衡量的精度,降低系統(tǒng)振動。標(biāo)準(zhǔn)l940一1973(E)“剛體旋轉(zhuǎn)體的平衡精度”中規(guī)定,要求平衡精度為G0.4的精密轉(zhuǎn)子,必須使用現(xiàn)場平衡,否則平衡毫無意義。
現(xiàn)代的動平衡技術(shù)是在本世紀(jì)初隨著蒸汽透平的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機(jī)械逐步向精密化、大型化、高速化方向發(fā)展,使機(jī)械振動問題越來越突出。機(jī)械的劇烈振動對機(jī)器本身及其周圍環(huán)境都會帶來一系列危害。雖然產(chǎn)生振動的原因多種多樣,但普遍認(rèn)為“不平衡力”是主要原因。據(jù)統(tǒng)計,有50%左右的機(jī)械振動是由不平衡力引起的。因此,有必要改變旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動部分的質(zhì)量,減小不平衡力,即對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。
造成轉(zhuǎn)子不平衡的因素很多,例如:轉(zhuǎn)子材質(zhì)的不均勻性,聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對稱,轉(zhuǎn)子加工誤差,轉(zhuǎn)子在運(yùn)動過程中產(chǎn)生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素造成的不平衡量一般都是隨機(jī)的,無法進(jìn)行計算,需要通過重力試驗(靜平衡)和旋轉(zhuǎn)試驗(動平衡)來測定和校正,使它降低到允許的范圍內(nèi)。應(yīng)用Z廣的平衡方法是工藝平衡法和整機(jī)現(xiàn)場動平衡法。作為整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)的一個重要分支,在線動平衡技術(shù)也正處于蓬勃發(fā)展之中,很有前途。由于工藝平衡法是起步Z早的一種經(jīng)典動平衡方法。
整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)是為了解決工藝平衡技術(shù)中存在的問題而提出的。
工藝平衡法的測試系統(tǒng)所受干擾小,平衡精度高,效率高,特別適于對生產(chǎn)過程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械零件作單體平衡,目前在動平衡領(lǐng)域中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用,汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)普遍采用這種平衡方法。但是,工藝平衡法仍存在以下問題:
?。?)平衡時的轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速不一致,造成平衡精度下降。例如:有不少轉(zhuǎn)子屬于二階臨界轉(zhuǎn)速的擾性轉(zhuǎn)子,由于平衡機(jī)本身轉(zhuǎn)速有限,這些轉(zhuǎn)子若采用工藝平衡,則無法有效的防止轉(zhuǎn)子在高速下發(fā)生變形而造成的不平衡。
?。?)平衡機(jī)(特別是高速立式平衡機(jī))價格昂貴。
?。?)在動平衡機(jī)上平衡好的轉(zhuǎn)子,裝機(jī)后其平衡精度難以保證。因為動平衡時的支承條件不同于轉(zhuǎn)子在實際工作條件下的支承條件,且轉(zhuǎn)子同平衡裝置之間的配合也不同于轉(zhuǎn)子與其自身轉(zhuǎn)軸之間的配合條件,即使出廠前已在動平衡機(jī)上達(dá)到高精度平衡的轉(zhuǎn)子,經(jīng)過運(yùn)輸、再裝配等過程,平衡精度在使用前難免有所下降,當(dāng)處于工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時,仍可能產(chǎn)生不允許的振動。
?。?)有些轉(zhuǎn)子,由于受到尺寸和重量上的限制,很難甚至無法在平衡機(jī)上平衡。例如:對于大型發(fā)電機(jī)及透平一類的特大轉(zhuǎn)子,由于沒有相應(yīng)的特大平衡裝置,往往會造成無法平衡;對于大型的高溫汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,一般易發(fā)生彈性熱翹曲,停機(jī)后會自動消失,這類轉(zhuǎn)子需進(jìn)行熱動態(tài)平衡,用平衡機(jī)顯然是無法平衡的。
(5)轉(zhuǎn)子要拆下來才能進(jìn)行動平衡,停機(jī)時間長、平衡速度慢、經(jīng)濟(jì)損失大。
為了克服上述工藝平衡法的缺點(diǎn),人們提出了整機(jī)現(xiàn)場動平衡法。
將組裝完畢的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在現(xiàn)場安裝狀態(tài)下進(jìn)行的平衡操作稱為整體現(xiàn)場平衡。這種方法是機(jī)器作為動平衡機(jī)座,通過傳感器測的轉(zhuǎn)子有關(guān)部位的振動信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以確定在轉(zhuǎn)子各平衡校正面上的不平衡及其方位,并通過去重或加重來消除不平衡量,從而達(dá)到高精度平衡的目的。
有于整機(jī)現(xiàn)場動平衡是直接接在整機(jī)上進(jìn)行,不需要動平衡機(jī),只需要一套價格低廉的測試系統(tǒng),因而較為經(jīng)濟(jì)。此外,由于轉(zhuǎn)子在實際工況條件下進(jìn)行平衡,不需要再裝配等工序,整機(jī)在工作狀態(tài)下就可獲得較高的平衡精度。
砂輪在線動平衡的意義
磨床是精密機(jī)械加工*的工作母機(jī),為了適應(yīng)日趨精密的工作精度需求及不斷追求的率和低成本的目標(biāo),的磨床制造業(yè)都在不懈地致力于:提高機(jī)床的幾何精度,剛性和性能穩(wěn)定性。
*,砂輪是磨床的必要工具。想要讓砂輪磨削出準(zhǔn)確的尺寸和光潔的表面,必須防止磨削過程中的振動。砂輪的結(jié)構(gòu)是由分布不均的大量顆粒組成,先天的不平衡無法避免,這必然會引起一定的偏心振動。而砂輪安裝的偏心度、砂輪的厚度不均、主軸的不平衡及砂輪對冷卻液的吸附等,會使振動更加增大。這些振動不僅僅影響到磨床的加工質(zhì)量,還會降低磨床的主軸壽命、砂輪壽命,增加砂輪修正次數(shù)及修整金剛石的消耗等。