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转子找平衡一、静平衡与动平衡通风机转子的平衡校正，分为静平衡校正和动平衡校正两种。一般的要求是：经过静平衡校正后，还须再作动平衡校正。但对于符合某些条件的罢转子，也可仅作静平衡校正。须作动平衡校正或仅作静平衡校正，取决于通风机的转速n，以及通风机叶片最大长度L与叶轮外圆直径D之比L／D的大小。这种关系示于图5-8。图中a线的下方为静平衡适用范围；b线的上方为动平衡适用范围；在a线和b线之间的区域，对于重要设备配套的通风机须作动平衡，对于一般通风机仅作静平衡即可。必须指出，图中的规定只是概略值，实际上只要方法正确，在某些条件下以精密静平衡校正来代替动平衡校正，是可以取得良好的结果的。例如，对于叶轮直径不大于0．6～1米，叶轮宽度小于直径一半的转子的动不平衡度是不大的，在检修中采用简单的动平衡校正方法，很难获得满意的结果，若作精密的静平衡校正，反可获得良好的结果。作精密的静平衡校正时，是将叶轮、皮带轮等分别作平衡校正，如果通风机有两个叶轮，也分别作校正。待全部校正部件装配后，再作最后一次的静平衡校正。图5-8静平衡与动平衡的分界应该说明，在任何情况下进行平衡校正以前，必须先测量一下叶轮的径向跳动和端面跳动。只有在跳动符合要求时，方可进行平衡校正工作。通风机的许用不平衡度M(克力·厘米)是以所平衡的转子重量G(公斤力)和精密度ρ(微米)的乘积来表示的。因此，许用不平衡度也叫做“重径积”。这种关系如下式所示。式中下角字母j表示静平衡，d表示动平衡。例如，如时G=60公斤力，ρj=50微米则Mj=0．1X50X60=300克力·厘米通风机许用不平衡度的合理制定，需要考虑很多因素，一般都由通风机的设计者确定。对于检修部门来说，如果没有通风机产品证明书所规定的数值，可参考图5-9，查得精密度ρ后，用公式(6-1)或公式(6-2)计算出许用不平衡度。二、静平衡的校正方法转子的静不平衡度是以精密度ρj，来衡量的。静平衡机所能校正的最大ρj值称为静平衡机的灵敏度。简单的静平衡机中，以轨道平衡机的灵敏度较高，而且结构也很简单，应用最为普遍。下面将这种平衡机的结构加以说明。图5-20轨道平衡机轨道平衡机由两条轨道固定在两个支架上组成，如图5-10所示。轨道断面有圆形、梯形或棱形等多种形状，由高碳钢制成，平顶表面要求硬度很高。圆形轨道的直径D=50～60毫米，常用以平衡重量不大于100公斤力的小机件。具有平顶宽度b的轨道，用以平衡较大的重物。b值可按下式近似选取：式中：G——转子的重量(公斤力)；d——放置轨道上的轴颈直径(毫米)。轨道平衡机的平顶表面光洁度不低于▽8，安装后两轨道的平顶不水平度(用水准仪测量)允差为0．05毫米／米，轨道间的不平行度允差为2毫米／米，轴颈d的径向跳动允差为0．005～0．01毫米。轨道平衡机的轨道长度L应不小于7d。当d170～200时，通常取L=1．2～1．5米。转子放在轨道平衡机上，必须保持水平位置。若转子两端轴径粗细不同时，应设法加上轴套，使其两端的水平位置一样。装有滚动轴承的转子，可直接在通风机的轴承箱上进行静平衡。这种方法不适用于两端轴颈不同的转子，对于悬臂式转子的重心在两轴承外的转子，更为有利。所谓静平衡校正法，是以试加配重来找出机件或转子所需的静平衡重量的大小和位置的方法。这种方法通常包括三个步骤：平衡、检查、校正。但是，实际上并不一寂都要经过这三个步骤。例如，对于n700转／分的转速较高的转子，由于必须进行修正，故必进行检查；对于n≤700转／分的转速较低的转子，如经检查合格，就不需要再进行修正。下面将在轨道平衡机上进行转子静平衡校正的三个步骤分别加以说明。1．平衡平衡的一般程序是：1)将转子轻放在轨道上，使转子的水平轴线垂直于轨道轴线，并将转子沿轨道全长上滚几次，使表面能互相吻合。2)在叶轮的一侧面(选定作加配重块的一侧面)靠近外圆周处，划一如图5-1l所示的配重圆。图5-11静平衡配重位置对于单吸叶轮一般在叶轮圆盘端面上划配生圆；对于双吸叶轮可在选定的一盖盘端面上划配重圆。3)使转子能自动停稳，用粉笔在配重圆上的最低点作一记号，并标以A(如图5-1la中所示)。最低点A的找法是，首先轻推转子沿轨道滚动，等停止滚动后，在所划圆的最低点作记号。然后在相反方向上重复上述操作，如此反复3～4次，取各记号的平均点就是最低点A的位置。4)将转子滚动90○角，使A点滚到和轴心处在同一水平中心线的位置上(如图5-11b所示)。5)在A点直径的对称位置的配重圆上的B点，安放一个试加配重块W(克力)。W值由试验来确定其大小，直到使转子保持不向任一方向滚动的平衡状态为止。试加配重块W可用铁块，也可用油腻或油泥粘土。6)将转子继续转60○，120○，1800，240○，及360○，确定转子在所有这些位置上是否都能处于相同的平衡状态。如果不能达到相同的平衡状态，则应分别挪动或增减试加配重块的位置或重量，直到获行转子转动到任何位置都能及时停止为止。2．检查检查上述平衡结果是否符合要求，是用检查块2W0来进行的。W0由下式求出：(克力)（5-4）式中pj——转子的静平衡精确度(微米)，可由图5-9查得；r——试加配重圆半径(毫米)；G——转子的重量(公斤力)。检查的方法是，将配重圆周分为八等分点，并分别作上记号。在八等分点的每—点上，轮流上同一检查块2W0，试验转子开始转动的情况。转子的检查块的作用下，如果每点都能开始滚动，找平衡工作就算完成。如果不是每点都能开始滚动，并且滚的角度也不相同时，就必须进行修正操作，来作最后的校正。3．校正校正的一般程序是：1)在配重圆的八等分点上，按顺序分别标上1、2、3、……、8，并使1点滚到和轴心处在同一水平中心线的位置上，如图5-12。2)将稍大于2Wo的试加配重块固定在1点上，此时应增加或减少配重块重量，一直到转子由平衡位置开始滚动时为止。然后取下并称出其重量W1(克力)，记于l点附近。3)将2、3、……、8、等各点分别置于轴心水平中心线上，重复上述作法，求出并记不各点的重量W2、W3、……、W8。在进行试加配重块时应注意：在每一点上加配重块时，转子的流动轴颈都应地轨道上的同一位置(作记号)上开始滚动；加配重使转子开始滚动时的各点上，旋转角度应大致相等，方向相同。4)将所得的各点上的W值，用直角坐标系作出光滑有曲线图如图5-]2。图中纵坐标表示开始滚动重量W(克力)，横坐标表示配重圆周的等分点。由图可见，精确平衡结果所作出的曲线是正弦曲线。5)曲线最高点(图6-12中的M点)，即平衡配重的位置；曲线最低点(图中的K点)，即平衡重量的位置。6)平衡配重的重量P(克力)由下式求出：式中Wmax——曲线上的最高点(M点)值(克力)；Wmin——曲线上的最低点(K点)值(克力)。7)如果不进一步找动平衡，则应用加重法或去重法来消除静不平衡度。找多级转子的每一个叶轮的静平衡时，应先消除静不平衡度，再找动平衡。三、动平衡的校正方法通风机的动平衡校正方法通常有下列两种：1)把转子转速降低到临界转速的条件下进行动平衡校正；2)在工作转速的情况下进行动平衡校正。第一种平衡法，平衡校正的精度较高，需要在专门的动平衡机上进行。动平衡机结构、制造复杂，操作也行依靠专业人员进行。因此，此法一般只使用在通风机制造厂家，而使用、检修通风机的工厂很少采用。第二种平衡法，一般在使用现场进行，操作简单，容易掌握，不需要漆制专用平衡设备。虽然其平衡校正的精度够高，所费的时间也较长，但由于简单易行，又能满足检修的要求，切合实用，因此在通风机检修中广泛采用。采用第二种平衡法，即在通风机机体上找动平衡时，应该注意下列事项：1)在找动平衡之前，转子上的零件必须全部装上，盖上轴承盖并固定好，并取出机壳中的密封装置。如果将机壳上部盖上时，对于一般通风机，气体管道阀门必须打开1/3～1/4；对于煤气通风机，气体管道阀门必须关严，将通向大气的旁路阀门全打开，以免在机壳内产生气体涡流，影响平衡工作的正确性。2)测量振动应该每开车一次测量一次，且须在转数稳定后由专人负责测量。3)必须用可拆卸的连接方法，把试加配重牢固地固定于平衡槽或特制平衡孔内，以免高转速时飞出伤人或损坏设备。4)进行转子动平衡时，有时只须在转子的一端进行校正即可(如联轴器传动的悬臂式转子)；有时需要分别在转子的两端进行校正；当第二端校正好了，再在第—端进行校正，如此反复数次，直到两端都符合要求为止。因此，按这些简单方法校正动平衡时，有时需要开动十几次到几十次。在通风机机体上进行动平衡校正的常用方法有：周移配重法，标线法和综合法。1．周移配重法找动平衡首先在工作转数下测量通风机轴承中的最大振幅SAO对于悬臂式转子，一般靠近叶轮一端的轴承振幅最大。如果是在纵向、横向和轴向等三个方向测量轴承振动时，则应取纵向或横向中的最大值。通风机停机后，在靠近振动最大的轴承一侧的轮盘上划一个配重圆。如图5-13所示。将所划的圆分成六等分(或八等分)，并按顺序在各等分点上标以l、2、……、6等号码。然后，按下列经验公式近似地求出试加配重W(克力)；≤式中SA——未加配重时的最大初振幅(毫米)；G——转子的重量(公斤力)；D——配重圆直径(毫米)；n——转子公称转(转／分)。将所求得的试加配重W(不许用软金属)，用可卸的、牢固可靠的方法固定在1点上。注意不允许固定在叶片上。这时，启动通风机，测出并记录轴承的振幅Sl。按照这种办法，依次将W移至其余各点，测出并记录每点的轴承振幅S2、S、……、S6，最后取下W。根据测量振幅的记录，以振幅S为纵坐标，以配生圆等分点为横坐标，在直角坐标上绘制一光滑曲线(见图5-14)。可见，精确测量结果所作出的曲线为正弦曲线，且Smax和Smin应在转子直径的对称位置上。图5-14周移配重的振幅曲线如果采用加重法，则曲线上的Smin(图中的M点)为加平衡配重的位置；如果采用去重法，则Smax点(图中的K点)为除去不平衡重量的位置。试加配重量件完以后，再件配重。为求出平衡配重P1(克力)，需按下式先求出平均振幅SP(毫米)：当SP≤SA时当SP＞SA时取P1和稍大或稍小于P1的若干块不同的重量的配重P1、P2、P3……Pn。每开动一次转子，轮流地将各配重固定在图5-13的M点上，并测量加各个配重时的振幅S1、S2、S3、……Sn。然后以配重P为横坐标，以振幅S为纵坐标，绘出如图5-15的曲线。由图可见，两直线的交点S处的配重Ps和振幅Ss即为所求的平衡配重和振幅。图5-15平衡配重与振幅如所求的振幅Ss符合要求时，应按上述操作程序在另一端反复操作，一直到转子两端的轴承上的振幅都同是符合要求为止。下面通过一个例题来说明试加配重与平衡配重及其振幅的求法。[例题]己知某通风机转子重G=500公斤力，配重圆直径D=1000毫米，转子转速n=3000转／分，初振幅SA=0.32毫米。试用周移配重法找动平衡。解：由公式(5-6)计算出试加配重W为：(克力)将试加配重40克力置于各点后，所测得的振幅绘于图5—14，由图中查得Smin=0.03毫米，Smax=0.48毫米。于是，由公式(5—7)可计算出平均振幅SP，(毫米)因Sp≤SA，由公式(5—8)可求平衡配重P1，(克力)取P2=50克力，P3=52克力，P4=54克力，P1=56克力，P5=58克力，P6=60克力，P7=62克力，测得的振幅S绘于图5-15，两直线的交点S处的配重55克力的振幅0.04毫米即为所结果。将55克力加于图5-13的M点上，然后启动通风机验证振幅值是否符合要求。2．标线法找动平衡标线法找动平衡时，首先在振动较大的轴承附近的轴上，选择长约60毫米一段光滑的裸露轴，检查这一段轴的椭圆度和径向跳动，如过大，应予修好，并清除光洁，然后涂一层均匀面临稀薄的白垩水(或粉笔水)。启动通风机，将转子转到正常工作的转速。这时，用磨尖的绘图铅笔(或划线针)在已涂白的一段轴上划出8～12条标线。标线之间的距离为5～7毫米。划线时须遵守下列要求：1)铅笔和手均须支持在与通风机隔离的，受振动影响很小的固定大支