动平衡技术在机械设备转子中的应用

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  摘 要:随着科技的发展,对机械设备的要求也越来越高,为了达到高速、精密的机械水平,同时解决机械过渡震动带来的损害,可利用硬支承平衡机,对失衡转子采取配重法进行校正,减少换机以及设备外送维修平衡的费用,同时增加了配件的循环利用。
  关键词:转子;动平衡技术;重心转移
  1.前言
  科学技术的发展推动者机械产业的进步,随着机械化的进程逐步推进,伴随而来的诸多问题也成立现代机械需要努力克服的问题。机械在运行过程中通常都会用一定的震动,弱震动过于激烈,则会对设备本身以及生产经营都产生不利影响。机械之所以会产生震动,较为普遍的观点认为是机械不平衡的原因。贺淑君等的统计研究表明,有50%的机械震动是由不平衡力造成的。因此未来延长机械设备的使用年限,以及消减震动多使用效果的影响,保持转子的平衡是非常重要的。
  2.转子的静平衡与动平衡
  一般的机械设备中都装配有大量旋转活动零件,包括主轴、汽轮机、转动轴、电动机等转子,在机械学中称之为“回转体”,理想的回转体运动状态应该是无论是否运行,其对连接轴的压力都应是均匀的,但在实际运行中并不是如此。在实际的机械运动中,由于材质本身的摩擦、加工工艺的偏差、零件设计不平衡等因素的影响,导致回转体在运行过程中对连接轴的压力不断变化,这使得回转体在运行过程中的离心力不能相互消除,这就使得机械运行过程中内部受力不平衡,从而引起震动[1]。机械运行震动不仅会产生巨大的噪音,还会加速设备的磨损,是设备的使用年限缩短,对生产经营产生不利影响。因此,必须要定期对设备的平衡进行校对,以控制机械振动幅度,减小不平衡力引起的震动。转子不平衡力的计算公式: (kg)
  公式中,G为转子的质量;w为转子的角速度;n为转子的转速;e为转子重心偏心距;g=9.8 m/ 。从公式可以看出,高速运转中的转子只要出现极小的偏心距e,也会产生极大的偏心惯性力,对机械设备的影响非常大,是引发机械磨损、震动以及噪音的主要原因。这也就是为什么机械在装配以及运行一段时间后需要对转子进行平衡校对的原因。
  通常转子的平衡的状况有两种:静平衡和动平衡。静平衡及机械在静止状态下主轴与旋转轴相平行的状态,如果两者不能平行重合,那么就意味着转子出现静不平衡,这就会使得转子在运行过程中产生不平衡离心力,静不平衡在实际运行中其实也是不可避免的,由于设备的工艺或材料等原因,主轴与旋转轴不可能达到完全平衡状态。动平衡就是指机械在运行过程中,旋转轴对主轴的压力始终保持均匀,各个方向的离心惯性力能相互抵消的状态,但动平衡只是一种理想状态,实际的运行中是不可能达到的[2]。因此转子在运行过程中必然存在动不平衡状态,而动不平衡的存在会是机械在运行过程中产生偏心距,从而引起巨大的离心惯性力,对机械的磨损及震动等,造成影响。大部分机械设备都存在静不平衡和动不平衡两种问题,也就是处于动静不平衡状态。
  3.校验动平衡的技术方法
  对动平衡的校验主要通过以下几个点技术方法:(1)首先要选择适合的万向节传动轴和滚轮架,大小应按照转子轴颈来选择。(2)对轴承之间的距离进行测量,并依照测量数据对支承架间的距离进行尺寸的调节,保证支承架和万向节传动轴以适合的尺寸连接,并且使其紧固,然后调节并固定滚轮架,注意尺度要与转子轴相符合.(3)转子安装到支承架后,调节可逆轮扳手,知道转子与万向节转动轴想吻合,检查同心度无误后,使用螺丝固定。(4)连接万向节传动轴与转子需要选用质量和长度都一致的螺栓,保证连接的紧固,并安装安全罩。(5)确定上述各个环节都无误后,到操作台设置好公差、转数等。(6)转数的设定要根据转子的质量、出师不平衡值、最大外径等因素进行适当的选择,注意进行较正式要在低速状态进行。(7)调节好转数后,启动开关,并缓慢调节转速按钮,由低到高逐渐加速,转速大于100r/min后,显示屏会自动显示转速,继续调高转数,达到预设转数的95%后,设备会自动进行检测,连续检测一段时间,显示屏会自动显示检测数据。检测数据出现后,逐渐扭动调速按钮,慢慢是转子回到将至状态[3]。(8)转子停止运行后,对显示数据进行研究,并按显示位置对转子进行调整配重。(9)进行多次测试和调配,直到数据显示的不平衡状态达到允许的范围为止。
  4.动平衡技术的应用范围
  机械设备的损坏大多是转子动不平衡引起的,由于运行中不平衡惯性力的作用,使得转子与连接轴之间形成巨大作用力,导致庄子磨损或冲蚀等情况的发生,最终造成设备的损坏。尤其是一些大型的转动设备,必须要进行平衡校对,由于大型设备的质量和尺寸比较大,产生的作用力也要大很多,如果不进行平衡校对,可能或造成较大的损坏或者事故[4]。通常情况下,若厂家要校对设备的平衡,往往要将设备运输到厂家进行维修,且通常维修费用也比较高,并且还会对生产造成较大的影响。而使用平衡机能节省运输和维修的费用,并且能减短维修时间,使设备早日恢复运行。另外平衡机还能定期对设备进行检查,技术人员只需要加强对设备的校对和维护,就能有效避免设备因磨损或冲蚀而发生事故,并且延长设备的使用时间,为厂商节约资源。
  5.结束语
  送平衡技术已经在实际运用中获得了一定的认可,在生产设备中安装动平衡机,哪呢过有效检测设备的运行状况,减小设备的磨损程度。同时工程只需要有自己的技术人员,就能在厂内对设备进行维护,不必运送到厂家,不仅节省了维修成本,还保证了设备尽快恢复运行,减小了设备维修对生产活动的影响。目前,机械发展越来越讲究精准化、高速化、以及大型化,这就对运行的误差有了新的要求,动平衡技术能帮助机械设备减小精度差,是一种值得广泛推广使用的技术。
  参考文献:
  [1]张志新.风机现场整机动平衡仪的开发与应用[J].机电工程,2010,12(06):1-3.
  [2]贺淑君.400MW燃气轮发电机转子动平衡试验方法[J].东方电机,2011,10(16):14-17.
  [3]曹雏清.刚性转子现场动平衡仪的设计与开发[J].机械制造,2012,05(18):69-72.
  [4]唐一科.高精度现场动平衡智能测试系统的开发与研究[J].机床与液压,2010,08(21):75-77.
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