LBW400型卧式螺旋卸料沉降离心机整机动平衡试验研究

来源：发布时间：2014-07-25 11:36:51点击率：

　　具体介绍和分析了LBW400型卧螺离心机的双转子系统，提出了通过整机动平衡校验减小拍振的办法，经过实机试验，采取单一转子的振动响应，按一般整机平衡方法，对该机进行动平衡校验，取得了较好效果。

　　【关键词】离心机双转子系统拍振动平衡校验

　　一、概述

　　旋转机械的转子经动平衡校验后，装配调试时整机振动及噪声超标现象常有发生，其主要原因是装配产生的误差，各部分组合后形成的累积误差以及平衡效应所产生的不平衡响应。为避免此种情况的产生，国内外许多制造厂家除对转子本身进行动平衡校验外，还针对各自产品的结构和振动特性，采用实际工况下的整机平衡方法进行动平衡校验，甚至有的直接在零部件组装后，进行额定工况下的整机全速动平衡校验，大大缩短了生产周期，降低了成本，同时也保证了产品质量。

　　整机全速动平衡校验运用于LBW400型卧螺离心机时，慎重拟定了平衡校验方案，考虑到卧螺离心机的结构特点，平衡校验的试验步骤是：先采用整机平衡方法进行试验，力求获得必要的基本试验数据，在掌握大量手数据后，进行认真分析，然后再对动平衡校验方案进行调整，希望获得较满意的试验结果。

　　LBW400型卧螺离心机有关技术参数为：

　　转鼓大外径为φ4800mm、长度为1500mm、转速为3500r/min。

　　螺旋推料器大直径为φ400mm、长度为1200mm螺旋推料器转速大于转鼓转速。

　　转鼓和螺旋推料器均绕同一轴心线，以不同转速运转。

　　分析双转子系统在转差较小的情况下拍振的形成原理，并通过试验，采取拍振中单一转子振动响应，将一般整机平衡方法运用于该机，取得了较满意的结果。此种方法校验的卧螺离心机目前已投入用户生产线，并经受了耐久试验考核，顺利通过了产品国家鉴定。

　　二、LBW400型卧螺离心机结构简述

　　卧螺离心机的转子系统主要由转鼓、差速器、带轮和螺旋推料器组成。差速器外壳和带轮被固定在转鼓上，组成一个转子;螺旋推料器在转鼓内腔通过花键轴和另一个带轮及差速器内部组件形成另一个转子。两个转子以一定的转差绕同一轴心线同向旋转，差转速为16-26r/min。

　　这样即构成了一个由带轮、差速器外壳、转鼓组成的A转子以及由螺旋推料器等组成的B转子的双转子旋转系统。其结构简图如图1。

　　三、双转子旋转系统的振动分析及采取的对策

　　从双转子的振动特性看，是以A转子与B转子的振动响应合成的形式出现，即相似于简谐振动过程，但两者的振幅与初相位随时间在改变，其振幅曲线从大到小又从小到大，有规律的变化。这种规则的振动变化一般称之为“拍”，通常也有称之为“周期”的。在实际试验过程中也证明了这一点，卧螺离心机运行过程中可以观察到这种周期性振动现象，这种双转子旋转系统振动合成后的大幅值，即不平衡所产生的振动响应，对左、右主轴承的寿命有很大影响，“拍”的波形图如图2所示。

　　从双转子旋转系统的振动分析和实际试验中所观察到的现象，要改善主轴承的受力状态并延长其使用寿命，必须想办法使双转子振动响应的大幅值控制在尽可能小的范围内。因此，对卧螺离心机这样具有双转子旋转系统的振动处理，应提出较高的动平衡精度要求，这样做对机器整机质量的提高和保持其可靠性是大有好处的。

　　目前我国行业标准规定：卧螺离心机零部件(指旋转部件)动平衡精度等级为G6.3级，整机的振动烈度指标空载为7.1mm/s，负载为11.2mm/s现将整机动平衡校验试验的目标值定为比标准规定值优一个等级即振动烈度指标控制在4.5mm/s内，并按此设想进行试验准备，制定详细试验方案和实施步骤。

　　目前国外发达国家利用先进的频谱分析仪、可调频滤波器、积分振动仪等测试仪器，采用相关滤波原理提取并分离拍振中单一转子的振动响应，取得动平衡校验中的主要关键参数即平衡转速、不平衡响应幅值和相位，对转子系统进行整机平衡校验。因受条件限制，决定采用转鼓和螺旋推料器分开试验，用较简单实用的一般试验仪器提取拍振中单一振子的振动响应来进行试验工作。

　　四、试验步骤、试验仪器及平衡试验实例

　　试验工作在卧螺机试车台位上进行，试验仪器采用了动平衡测量箱、位移振幅测量仪、闪光测相仪、光电头、数字测振仪等。振动传感器布置在左、右轴承座、差速器处，并以此部位测得的振动信息作为平衡的主要依据;光电头置放于转鼓大端外径相近处，并与相位测量装置和测振仪相联接。其联接示意图如图3所示。

　　整个现场平衡过程可分为如下三个步骤：

　　(1)首先测出转子在原始失衡状态下左、右轴承座处各自的振幅和相位角。

　　(2)然后在转子左端侧面上加一试验配重，重新测出左、右轴承座处各自振幅和相位角。

　　(3)再取下左侧面上所加的试验配重，在转子右侧面加一试验配重，再测出左、右轴承座处各自振幅和相位角。

　　试验配重根据现场测试所得数据分析处理后确定。

　　这样，有了振幅、相位角、试验配重等数据，经过分析整理和适当计算，即可确定左、右侧面上配重的平衡量大小和相位。

　　试验时机器工作转速定为3000r/min，差转速为16r/min，有关数据如下表：

　　试验结果证明，采用以上做法是可行的，但存在的不足之处是：由于卧螺离心机转子从理论上讲属于刚性转子范畴，其左、右轴承座的结构布置使振动传感器得到的反应信号较弱，加大了信号处理的难度，这就需要操作和试验人员有相当的实践经验进行正确判读，作出准确处理。

　　为了证明这种方法的可靠性和实用性，在整机平衡工作结束后，对机器在额定工况下的整机振动烈度进行了测定，结果试验机振动烈度为左轴承座处水平方向4.1mm/s垂直4.4mm/s;右轴承座水平方向4.5mm/s，垂直5.1mm/s空载状态)。达到或优于标准规定的要求，机器振动比试验时的初始状态大为减小，整机动平衡校验及其试验结果，令人满意。

　　五、试验结果讨论

　　通过LBW400型卧螺离心机整机动平衡试验的实践过程，初步得到了如下结论：

　　(1)整机现场平衡对具有双转子旋转系统的卧螺离心机不失为一种好的方法，但要将机器动平衡校验到较好水平，则必须具备必要的测试手段、制作专门的工装以及具有一定专业经验的工程技术人员。

　　(2)在进行整机动平衡试验过程中，与卧螺离心机转子相联接的差速器质量对整机振动的影响很大，试验中发现机器运行过程中振动指标值波动经查明系差速器所引起，就此采取了针对性措施，消除了波动，收到了效果。

　　(3)螺旋推料器、转鼓、差速器三者联接的同轴度以及各自内部组件的形位公差控制对振动的影响也是不可忽视的，因为整机平衡的前提之一，就是零部件的制造质量和关键的形位公差要求必须在制造加工时就要严格控制，否则将对整机平衡带来不利，特别是试验数据的重复性难以保证，从而大大影响整机平衡效果。

　　(4)不同转速下进行平衡校验，平衡效果基本一致。

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