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      現代的動平衡技術概念和必要性

      發布時間: 2011-03-04  點擊次數: 2792次
        常用機械中包含著大量的作旋轉運動的零部件,例如各種傳動軸、主軸、電動機和汽輪機的轉子等,統稱為回轉體。在理想的情況下回轉體旋轉時與不旋轉時,對軸承產生的壓力是一樣的,這樣的回轉體是平衡的回轉體。但工程中的各種回轉體,由于材質不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產生的誤差,甚至設計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素,使得回轉體在旋轉時,其上每個微小質點產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械及其基礎上,引起振動,產生了噪音,加速軸承磨損,縮短了機械壽命,嚴重時能造成破壞性事故。為此,必須對轉子進行平衡,使其達到允許的平衡精度等級,或使因此產生的機械振動幅度降在允許的范圍內。
        
        現代,各類機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。靜平衡精度太低,平衡時間長;動平衡試驗機雖能較好地對轉子本身進行平衡,但是對于轉子尺寸相差較大時,往往需要不同規格尺寸的動平衡機,而且試驗時仍需將轉子從機器上拆下來,這樣明顯是既不經濟,也十分費工(如大修后的汽輪機轉子)。特別是動平衡機無法消除由于裝配或其它隨動元件引發的系統振動。使轉子在正常安裝與運轉條件下進行平衡通常稱為“現場平衡”?,F場平衡不但可以減少拆裝轉子的勞動量,不再需要動平衡機;同時由于試驗的狀態與實際工作狀態二致,有利于提高測算不平衡量的精度,降低系統振動。標準ISOl940一1973(E)“剛體旋轉體的平衡精度”中規定,要求平衡精度為G0.4的精密轉子,必須使用現場平衡,否則平衡毫無意義。
        
        現代的動平衡技術是在本世紀初隨著蒸汽透平的出現而發展起來的。隨著工業生產的飛速發展,旋轉機械逐步向精密化、大型化、高速化方向發展,使機械振動問題越來越突出。機械的劇烈振動對機器本身及其周圍環境都會帶來一系列危害。雖然產生振動的原因多種多樣,但普遍認為“不平衡力”是主要原因。據統計,有50%左右的機械振動是由不平衡力引起的。因此,有必要改變旋轉機械運動部分的質量,減小不平衡力,即對轉子進行平衡。
        
        造成轉子不平衡的因素很多,例如:轉子材質的不均勻性,聯軸器的不平衡、鍵槽不對稱,轉子加工誤差,轉子在運動過程中產生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素造成的不平衡量一般都是隨機的,無法進行計算,需要通過重力試驗(靜平衡)和旋轉試驗(動平衡)來測定和校正,使它降低到允許的范圍內。應用Z廣的平衡方法是工藝平衡法和整機現場動平衡法。作為整機現場動平衡技術的一個重要分支,在線動平衡技術也正處于蓬勃發展之中,很有前途。由于工藝平衡法是起步Z早的一種經典動平衡方法。
        
        整機現場動平衡技術是為了解決工藝平衡技術中存在的問題而提出的。
        
        工藝平衡法的測試系統所受干擾小,平衡精度高,效率高,特別適于對生產過程中的旋轉機械零件作單體平衡,目前在動平衡領域中發揮著相當重要的作用,汽輪機、航空發動機普遍采用這種平衡方法。但是,工藝平衡法仍存在以下問題:
        
       ?。?)平衡時的轉速和工作轉速不一致,造成平衡精度下降。例如:有不少轉子屬于二階臨界轉速的擾性轉子,由于平衡機本身轉速有限,這些轉子若采用工藝平衡,則無法有效的防止轉子在高速下發生變形而造成的不平衡。
        
       ?。?)平衡機(特別是高速立式平衡機)價格昂貴。
        
       ?。?)在動平衡機上平衡好的轉子,裝機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子在實際工作條件下的支承條件,且轉子同平衡裝置之間的配合也不同于轉子與其自身轉軸之間的配合條件,即使出廠前已在動平衡機上達到高精度平衡的轉子,經過運輸、再裝配等過程,平衡精度在使用前難免有所下降,當處于工作轉速下運轉時,仍可能產生不允許的振動。
        
       ?。?)有些轉子,由于受到尺寸和重量上的限制,很難甚至無法在平衡機上平衡。例如:對于大型發電機及透平一類的特大轉子,由于沒有相應的特大平衡裝置,往往會造成無法平衡;對于大型的高溫汽輪機轉子,一般易發生彈性熱翹曲,停機后會自動消失,這類轉子需進行熱動態平衡,用平衡機顯然是無法平衡的。
        
       ?。?)轉子要拆下來才能進行動平衡,停機時間長、平衡速度慢、經濟損失大。
        
        為了克服上述工藝平衡法的缺點,人們提出了整機現場動平衡法。
        
        將組裝完畢的旋轉機械在現場安裝狀態下進行的平衡操作稱為整體現場平衡。這種方法是機器作為動平衡機座,通過傳感器測的轉子有關部位的振動信息,進行數據處理,以確定在轉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,從而達到高精度平衡的目的。
        
        有于整機現場動平衡是直接接在整機上進行,不需要動平衡機,只需要一套價格低廉的測試系統,因而較為經濟。此外,由于轉子在實際工況條件下進行平衡,不需要再裝配等工序,整機在工作狀態下就可獲得較高的平衡精度。
        
        砂輪在線動平衡的意義
        
        磨床是精密機械加工*的工作母機,為了適應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,的磨床制造業都在不懈地致力于:提高機床的幾何精度,剛性和性能穩定性。
        
        *,砂輪是磨床的必要工具。想要讓砂輪磨削出準確的尺寸和光潔的表面,必須防止磨削過程中的振動。砂輪的結構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量,還會降低磨床的主軸壽命、砂輪壽命,增加砂輪修正次數及修整金剛石的消耗等。
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