碟片分離機快速高精度現(xiàn)場動平衡技術(shù)的研究
技術(shù)支持
碟片分離機廣泛應(yīng)用于石油化工、橡膠、食品、醫(yī)藥等工業(yè)部門，是一種高分離因數(shù)的分離機械。這種分離機同其他類型分離機械的差別有兩點：一是轉(zhuǎn)速高（通常在4000～8000r/min之間），為撓性轉(zhuǎn)子；二是分離機轉(zhuǎn)鼓是由一百多只零件組裝而成的組合件。由于該機存在上述兩個特點，故其動平衡方法也就不同于其他分離機械。首先，因為它是撓性轉(zhuǎn)子，所以不能采用通常的剛性轉(zhuǎn)子平衡方法；其次，因轉(zhuǎn)子是組合件，故須保證多次裝拆后裝配條件不變。本文針對這類分離機研究了一種新的現(xiàn)場動平衡方法，該方法既不同于使用高速立式動平衡機的平衡方法，也不同于現(xiàn)有的整機平衡方法，而是現(xiàn)有整機動平衡方法的新拓展。
1 原理和方法
轉(zhuǎn)鼓的不平衡通過軸承傳遞到機殼上。機殼的振動由傳感器測得，并把機械量轉(zhuǎn)換為電量送至振動測試分析儀后將振動信號放大。由于機殼處測得的振動包括了轉(zhuǎn)鼓、電機和橫軸系統(tǒng)的多種振動，如不把轉(zhuǎn)鼓以外的振動信號從總的振動信號中消除，則會因為信噪比的減小而影響平衡工作的進行。故儀器設(shè)置了選頻電路，它能把不平衡產(chǎn)生的振動信號以外的振動信號，從總的振動信號中濾除。將選頻后的振動信號經(jīng)過放大、限幅、微分、整流以后，可獲得每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的一個脈沖信號。此脈沖信號觸發(fā)閃光燈瞬間閃光。如果預(yù)先在轉(zhuǎn)鼓上等分地標(biāo)上數(shù)字，則可清楚地看到轉(zhuǎn)鼓上一個不動的數(shù)字，此數(shù)字的位置即為對應(yīng)于機殼測到振幅極值時的轉(zhuǎn)鼓位置。此時對應(yīng)的選頻振幅即為轉(zhuǎn)鼓不平衡產(chǎn)生的振幅。測得了選頻振幅即為轉(zhuǎn)鼓不平衡產(chǎn)生的振幅。測得了選頻振幅和閃光燈照到的相對相位角后，只要通過試加重就能確定出轉(zhuǎn)鼓的不平衡量及其所在位置。由于碟片分離機屬于撓性轉(zhuǎn)子，其工作轉(zhuǎn)速在一階和二階臨界轉(zhuǎn)速之間，因而需要兩個平衡校正面和兩個平衡轉(zhuǎn)速。對于碟片分離機來說，加重平衡校正面是可以根據(jù)實際情況來確定的，而去重平衡校正面通常是規(guī)定的，不允許隨意確定。
這種現(xiàn)場動平衡方法同使用高速立式動平衡機相比，其優(yōu)點是十分明顯的：一是高速立式動平衡機價格昂貴，而此現(xiàn)場動平衡方法成本較低；二是現(xiàn)場平衡是在整機的實際運轉(zhuǎn)條件下進行的，因而可達到相當(dāng)高的實際平衡精度，而在高速立式動平衡機上平衡后的轉(zhuǎn)鼓，當(dāng)放到整機上去的時候，由于支承以及配合條件多少有些差別，會使平衡精度有所下降。
2 測試實例和分析
（1）平衡前一些常見故障的排除
現(xiàn)場平衡僅能消除轉(zhuǎn)鼓組件不平衡引起的振動，而其他原因引起的振動不僅不能消除，還會干擾現(xiàn)場平衡的進行。平衡前須排除的常見故障大致有三類：
①轉(zhuǎn)鼓與主軸的配合面貼合不良，不能保證同樣條件下測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性，從而嚴重影響現(xiàn)場平衡數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確程度。例如，一臺TA60型碟片分離機，同樣條件，兩次低速下測試的振幅和相位嚴重不重復(fù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該機轉(zhuǎn)鼓和主軸的貼合面貼合僅40%左右，而且偏向一邊。將舊軸換掉，并將一根預(yù)先檢查過的，與轉(zhuǎn)鼓貼合良好的主軸裝上，數(shù)據(jù)嚴重不重復(fù)的問題即得到克服。
②轉(zhuǎn)鼓組件在每次裝拆后，或每次升降速時配合條件發(fā)生變化。為了保證每次裝配條件的一致，各零件的尺寸要求很嚴格，裝配方向和次序也有嚴格規(guī)定。但分離機經(jīng)長期運轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)鼓會發(fā)生一些變形，碟片在軸向的彈性也會下降而產(chǎn)生塑性變形，從而使碟片因不能充分壓緊導(dǎo)致一定程度的徑向移動。這種徑向移動帶有相當(dāng)大的隨機性，致使測試數(shù)據(jù)不重復(fù)。對于這種故障有一個簡易的判斷方法，即嚴密監(jiān)視升速過程中振動值是否有突然跳躍現(xiàn)象，達到工作轉(zhuǎn)速后振幅值是否會隨時間延續(xù)而逐漸增大，升速和降速時對應(yīng)于各轉(zhuǎn)速的振幅值是否基本一致。
③機械傳動部分的故障。例如齒輪磨損造成嚙合情況變差，軸承失效，摩擦輪損壞等。這類故障除軸承失效以外，大都會產(chǎn)生比工作轉(zhuǎn)速頻率低得多的振動。例如，電機輸入的轉(zhuǎn)速為1500r/min，僅為工作轉(zhuǎn)速的37.5%，因而振動的特征是通頻振幅比選頻振幅要大好幾倍，但在機殼處測到的振動速度卻沒有成倍或成幾倍地增長，這也說明了造成振幅變大的因素其頻率都不很高。例如，在對一臺TA60進行整機平衡時，發(fā)現(xiàn)起動時間大大增長，而且測得工作轉(zhuǎn)速下的選頻振幅為17.1μ，而通頻振幅卻達到61～80μ，且振動量不穩(wěn)定。停機檢查，發(fā)現(xiàn)傳動用的摩擦塊掉了兩塊，造成啟動困難以及轉(zhuǎn)速1500r/min時摩擦輪的失衡，從而導(dǎo)致通頻振幅大大增加。修復(fù)摩擦輪后工作即趨于正常。
在現(xiàn)場平衡之前，仔細地檢查并排除影響平衡工作正常進行的故障是十分重要的。
（2）平衡的效果
通過現(xiàn)場平衡之后，機器從啟動一直到達工作轉(zhuǎn)速，其振幅都大幅度地下降了，提高了機器運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。
3 結(jié)語
（1）本文介紹的碟片分離機現(xiàn)場動平衡方法不需用動平衡機，只需有一臺振動測試分析儀就能進行，因而適于推廣，特別是碟片分離機的使用工廠。
（2）此現(xiàn)場平衡方法同現(xiàn)有整機平衡法相比，不需事先對碟片分離機作任何機械加工，因而特別適用于在役的機器進行平衡，即只需停機極短時間便可恢復(fù)正常使用。
（3）此現(xiàn)場平衡測試（包括去重）大約有一天時間即可，且平衡精度很高，是一種快速高精度的動平衡方法。
（4）使用現(xiàn)場動平衡方法對碟片分離機進行平衡后，由于易損件壽命大大提高，既節(jié)約了維修費用又大大減少了機器的維修時間，提高了機器的利用率。
