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現(xiàn)場動平衡的概念和必要性和設(shè)備的應(yīng)用

　現(xiàn)場動平衡的概念和必要性,現(xiàn)場動平衡設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)場動平衡的概念和必要性

 

　　在我們?nèi)粘C(jī)械中包含著大量旋轉(zhuǎn)運動的零部件，例如各類傳動軸、主軸、電動機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子等，統(tǒng)稱為回轉(zhuǎn)體。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)。轉(zhuǎn)子動平衡和靜平衡的區(qū)別：

 

　　1、定義

 

　　1)靜平衡

 

　　在轉(zhuǎn)子一個校正面上進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在靜態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為靜平衡又稱單面平衡。

 

　　2)動平衡

 

　　在轉(zhuǎn)子兩個校正面上同時進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為動平衡又稱雙面平衡。

 

　　2、轉(zhuǎn)子平衡的選擇與確定

 

　　如何選擇轉(zhuǎn)子的平衡方式，是一個關(guān)鍵問題。其選擇有這樣一個原則：只要滿足于轉(zhuǎn)子平衡后用途需要的前提下，能做靜平衡的，則不要做動平衡，能做動平衡的，則不要做靜動平衡。原因很簡單，靜平衡要比動平衡容易做，省功、省力、省費用。

 

　　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[1])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。國際標(biāo)準(zhǔn)ISOl940一1973(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)用最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最早的一種經(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：

 

　　(1)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。

 

　　(2)平衡機(jī)(特別是高速立式平衡機(jī))價格昂貴。

 

　　(3)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)速下運轉(zhuǎn)時，仍可能產(chǎn)生不允許的振動。

 

　　(4)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，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)械加工必不可少的工作母機(jī)，為了適應(yīng)日趨精密的工作精度需求及不斷追求的高效率和低成本的目標(biāo)，全球的磨床制造業(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。

 

　　眾所周知，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。?