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    現代的動(dòng)平衡技術(shù)概念和必要性

    發(fā)布時(shí)間: 2011-03-04  點(diǎn)擊次數: 2966次
      常用機械中包含著(zhù)大量的作旋轉運動(dòng)的零部件,例如各種傳動(dòng)軸、主軸、電動(dòng)機和汽輪機的轉子等,統稱(chēng)為回轉體。在理想的情況下回轉體旋轉時(shí)與不旋轉時(shí),對軸承產(chǎn)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(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差,甚至設計時(shí)就具有非對稱(chēng)的幾何形狀等多種因素,使得回轉體在旋轉時(shí),其上每個(gè)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(guò)軸承作用到機械及其基礎上,引起振動(dòng),產(chǎn)生了噪音,加速軸承磨損,縮短了機械壽命,嚴重時(shí)能造成破壞性事故。為此,必須對轉子進(jìn)行平衡,使其達到允許的平衡精度等級,或使因此產(chǎn)生的機械振動(dòng)幅度降在允許的范圍內。
      
      現代,各類(lèi)機器所使用的平衡方法較多,例如單面平衡(亦稱(chēng)靜平衡)常使用平衡架,雙面平衡(亦稱(chēng)動(dòng)平衡)使用各類(lèi)動(dòng)平衡試驗機。靜平衡精度太低,平衡時(shí)間長(cháng);動(dòng)平衡試驗機雖能較好地對轉子本身進(jìn)行平衡,但是對于轉子尺寸相差較大時(shí),往往需要不同規格尺寸的動(dòng)平衡機,而且試驗時(shí)仍需將轉子從機器上拆下來(lái),這樣明顯是既不經(jīng)濟,也十分費工(如大修后的汽輪機轉子)。特別是動(dòng)平衡機無(wú)法消除由于裝配或其它隨動(dòng)元件引發(fā)的系統振動(dòng)。使轉子在正常安裝與運轉條件下進(jìn)行平衡通常稱(chēng)為“現場(chǎng)平衡”?,F場(chǎng)平衡不但可以減少拆裝轉子的勞動(dòng)量,不再需要動(dòng)平衡機;同時(shí)由于試驗的狀態(tài)與實(shí)際工作狀態(tài)二致,有利于提高測算不平衡量的精度,降低系統振動(dòng)。標準l940一1973(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(chǎng)平衡,否則平衡毫無(wú)意義。
      
      現代的動(dòng)平衡技術(shù)是在本世紀初隨著(zhù)蒸汽透平的出現而發(fā)展起來(lái)的。隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展,旋轉機械逐步向精密化、大型化、高速化方向發(fā)展,使機械振動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越突出。機械的劇烈振動(dòng)對機器本身及其周?chē)h(huán)境都會(huì )帶來(lái)一系列危害。雖然產(chǎn)生振動(dòng)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(dòng)是由不平衡力引起的。因此,有必要改變旋轉機械運動(dòng)部分的質(zhì)量,減小不平衡力,即對轉子進(jìn)行平衡。
      
      造成轉子不平衡的因素很多,例如:轉子材質(zhì)的不均勻性,聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對稱(chēng),轉子加工誤差,轉子在運動(dòng)過(guò)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的,無(wú)法進(jìn)行計算,需要通過(guò)重力試驗(靜平衡)和旋轉試驗(動(dòng)平衡)來(lái)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(chǎng)動(dòng)平衡法。作為整機現場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)的一個(gè)重要分支,在線(xiàn)動(dòng)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(dòng)平衡方法。
      
      整機現場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是為了解決工藝平衡技術(shù)中存在的問(wèn)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(chǎn)過(guò)程中的旋轉機械零件作單體平衡,目前在動(dòng)平衡領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)相當重要的作用,汽輪機、航空發(fā)動(dòng)機普遍采用這種平衡方法。但是,工藝平衡法仍存在以下問(wèn)題:
      
     ?。?)平衡時(shí)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(wú)法有效的防止轉子在高速下發(fā)生變形而造成的不平衡。
      
     ?。?)平衡機(特別是高速立式平衡機)價(jià)格昂貴。
      
     ?。?)在動(dòng)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(dòng)平衡時(shí)的支承條件不同于轉子在實(shí)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(chǎng)前已在動(dòng)平衡機上達到高精度平衡的轉子,經(jīng)過(guò)運輸、再裝配等過(guò)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(shí),仍可能產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。
      
     ?。?)有些轉子,由于受到尺寸和重量上的限制,很難甚至無(wú)法在平衡機上平衡。例如:對于大型發(fā)電機及透平一類(lèi)的特大轉子,由于沒(méi)有相應的特大平衡裝置,往往會(huì )造成無(wú)法平衡;對于大型的高溫汽輪機轉子,一般易發(fā)生彈性熱翹曲,停機后會(huì )自動(dòng)消失,這類(lèi)轉子需進(jìn)行熱動(dòng)態(tài)平衡,用平衡機顯然是無(wú)法平衡的。
      
     ?。?)轉子要拆下來(lái)才能進(jìn)行動(dòng)平衡,停機時(shí)間長(cháng)、平衡速度慢、經(jīng)濟損失大。
      
      為了克服上述工藝平衡法的缺點(diǎn),人們提出了整機現場(chǎng)動(dòng)平衡法。
      
      將組裝完畢的旋轉機械在現場(chǎng)安裝狀態(tài)下進(jìn)行的平衡操作稱(chēng)為整體現場(chǎng)平衡。這種方法是機器作為動(dòng)平衡機座,通過(guò)傳感器測的轉子有關(guān)部位的振動(dòng)信息,進(jìn)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(guò)去重或加重來(lái)消除不平衡量,從而達到高精度平衡的目的。
      
      有于整機現場(chǎng)動(dòng)平衡是直接接在整機上進(jìn)行,不需要動(dòng)平衡機,只需要一套價(jià)格低廉的測試系統,因而較為經(jīng)濟。此外,由于轉子在實(shí)際工況條件下進(jìn)行平衡,不需要再裝配等工序,整機在工作狀態(tài)下就可獲得較高的平衡精度。
      
      砂輪在線(xiàn)動(dòng)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(yè)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(guò)程中的振動(dòng)。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(wú)法避免,這必然會(huì )引起一定的偏心振動(dòng)。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(huì )使振動(dòng)更加增大。這些振動(dòng)不僅僅影響到磨床的加工質(zhì)量,還會(huì )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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