(浙江大学化机研究所杭州,310027)摘要提出一种具有弹性支承悬臂高速转子如碟片式分离机)的快速整机动平衡技术的原理和方法。在理论上分析了这类转子进行振型分理平衡的可行性,并给出了满足平衡一、二阶振型在转鼓上、下加重面上加重的比例。经此方法平衡的离心机,平衡精度高,能在整个操作转速的范围内平稳运行。关键词:平衡理论;振动;高速转子;整机平衡中图分类号:877化工、医药、食品机械中广泛使用分离机,其转子为上悬臂结构,在轴系中采用弹性支转速大多在4000我国有能力制造这类分离机,但由于转子结构特无法在普通卧式动平衡机上进行动平衡,因而这类分离机械主要依靠国外进口。显然,这类转子应尽可能在支承条件相似的情况下做动平衡。本文提出了整机振型平衡的方法。经过理论分析,实验研究,成功地应用于碟片分离机的平衡,平衡后,机器的振动达到了瑞典同类产品的水平。基本原理如图所示为碟片分离机转子系统的力学模型。设转子单位长度的质量为2Z平面的投影。的作用下,当不考虑阻尼作用时,转轴的稳态运动微分方程为且模态函数满足正交条件。若设转子的不平衡量由分布不平衡量组成,并把分布不平衡量按主模态形式展开,浙江省自然科学基金资助项目(编号:595073)收稿日期:1998209214;修改稿收到日期:1999202223显然,转子达到平衡的条件是使转子的挠曲度为零,实际上,对于大多数转子不会超过第阶临界转速,所以高于阶模态,现把集中质量分成两部分,一为转子本身存在的集中不平衡量表明:要平衡个集中校正面,并可由式解出校正质量的大小和位置。虽然用个平面来平衡挠性转子,会有可能引起新的动反力。实践证明,只要振型平衡得当,可使动反力很小,尤其对弹支结构动反力的影响就更小。实际转子中的应用本分离机转子是属于挠性转子,其动挠度曲线是一条随转速而变的空间曲线,在某一恒定转速下,这条空间曲线是稳定的。转子的动挠度曲线,可按各阶主振型展开,当转速在第一阶临界转速附近运行时,转子主要是以第一阶主振型的振动出现,由于该类转子上支承是由弹簧支承,这时转子的动挠度很小,振幅主要是由静力不平衡量引起,弹支的变形远大于挠曲变形,随着转速的增加,第一阶主振型的影响相对减少,第二阶主振型逐渐占主导地位,这类转子的模型结构和振型如图所示。在升降速过程中上轴承处和转鼓顶处测得的相位变化曲线如图中也可以看出,在低速时上轴承和转鼓顶以同相位形式出现,说明转子是以静力不平衡为主,振型近似于一条直线以后,上轴承和转鼓顶处的相位出现反相,说明第二阶振型已占了主导地位。由实测相频曲线可选择对这类机器进行振型平衡的转速。机器的工作转速在二阶临界转速以下,可认为三阶模态振型对机器振动的影响不大,需要考虑平衡一、二阶振型,由于机器只能在转鼓底部和鼓盖上两个平面作为校正面,面平衡法。由前面理论分析知,根据式所示,为了达到分理平衡效果,在转鼓底部和鼓盖是同相地加重量矩上悬臂带弹支的高速转子振型平衡方法135若要使所加的不平衡量只对一阶振型平衡起作用,而对二阶振型无影响,必须满足相频曲线从模型图上可以看出,这类转子的不平衡量主要集中在转鼓上,并以分布不平衡量的形式存在于转鼓中,故不考虑转子本身存在的集中不平衡量为平衡二阶振型,可在转鼓底和鼓盖上反相加重量矩平衡振型图即两校正面上所加的校正量之比为式加重,高速平衡(一般在工作转速下进行)按照可得到分理平衡的结果。利用振型分理平衡的原理,对国产四台2395胶乳分离机进行了整机现场平衡,平衡结果列于表410A同类型机作比较,可见国产机的动平衡精度均不同程度地超过了进口机,平衡效果平衡结果比较瑞典产2410A国产2395机型振幅/Λm18.1512十分显著。利用振型分理平衡后的机器在整个升降过程中的振动都非常小。从理论分析和实验结果看,整机动平衡为具有上悬臂弹支特殊结构的挠性转子动平衡问题提供了一种简便又可靠的方法。不需要专用动平衡机,能分别进行低速和高速平衡,并达到高的平衡精度。在振型分理平衡中,所需的模态函数值可通过由计算机计算得到的振型值。由于悬臂端的转鼓刚性很大,并根据图的频响曲线,两校正面在高速时反相加重,低速时同相加重则可用单测点测量振动信号的方法来平衡挠性转子,从而使平衡方法和测量装置更为简单。碟片式分离机临界转速计算方法的修正.化工与通用机械,1982;17—21汤姆逊W振动理论及应用.煤炭工业出版社,1980转子动力学理论基础.北京:科学出版社,1990odeBalanighSpeedRotorithSprstituteachinery,Zhholeachinebalancingtechiquefoileveredighspeedrolasticsuppoingcendesctheoreanalysis,thfeasibil2itybalancingthibraresentedingrabalancingthirstsecondifugebalancedadvancingac2
