馬晉川 杜仲

摘 要：變距螺旋槳現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡通過(guò)多次不平衡振動(dòng)測(cè)試，了解各校正平面質(zhì)量分布與各測(cè)振點(diǎn)的關(guān)系，從而計(jì)算出不平衡校正的配重，然后將校正配重施加到轉(zhuǎn)子的各校正平面上，最后使不平衡振動(dòng)達(dá)到允許范圍內(nèi)。在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中，不平衡振動(dòng)測(cè)試和不平衡質(zhì)量校正是現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的主要工作，所以，在實(shí)際工作中有必要系統(tǒng)地了解不平衡振動(dòng)測(cè)試和質(zhì)量校正的一般性問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)測(cè)量；相位；配重；基準(zhǔn)點(diǎn)

1 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡振動(dòng)測(cè)量不同于在平衡機(jī)上的測(cè)量，也不同于一般的振動(dòng)測(cè)量。現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡振動(dòng)測(cè)量是以現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡為目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量，有其本身的獨(dú)特性?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡振動(dòng)測(cè)量包括混頻振動(dòng)測(cè)量和基頻振動(dòng)測(cè)量?jī)刹糠?，一般需要測(cè)量軸承振動(dòng)，對(duì)大型關(guān)鍵設(shè)備還需要測(cè)量轉(zhuǎn)子軸。

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的大部分工作是解決正在運(yùn)行的或者檢修設(shè)備的振動(dòng)不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)不可能是單一頻率的振動(dòng)，它或多或少包含除了基頻之外的其他頻率分量，是各種頻率分量的合成振動(dòng)，而且機(jī)器運(yùn)行振動(dòng)的考核標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)是以通頻振動(dòng)作為參量。所以，為了解決設(shè)備振動(dòng)問(wèn)題和評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，通頻振動(dòng)測(cè)量是完全有必要的。由于轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)主要發(fā)生在軸承位置上，所以振動(dòng)測(cè)量平面通常選在軸承上。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械需要進(jìn)行下列振動(dòng)測(cè)量：

1.1 絕對(duì)軸承振動(dòng)測(cè)量

絕對(duì)軸承振動(dòng)測(cè)量是將傳感器固定在支承轉(zhuǎn)子上的軸承座上，測(cè)量軸承的絕對(duì)振動(dòng)。絕對(duì)軸承振動(dòng)是轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)于精致參考點(diǎn)的振動(dòng)。一般一個(gè)軸承需要在3 個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量，如圖1所示。軸承垂直振動(dòng)測(cè)點(diǎn)是在軸承上蓋的上面的正中位置，垂直向下放置傳感器；水平振動(dòng)測(cè)點(diǎn)是在軸承中分面正中位置，傳感器水平放置；軸向振動(dòng)測(cè)點(diǎn)是在軸承蓋上方與轉(zhuǎn)子軸線平行；由于軸承結(jié)構(gòu)的限制，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的位置可以偏移，但是測(cè)量方向決不能偏斜。

1.2 相對(duì)軸振動(dòng)測(cè)量

相對(duì)軸振動(dòng)的全稱是轉(zhuǎn)軸徑向相對(duì)振動(dòng)，是指轉(zhuǎn)軸橫截面中心相對(duì)于軸承在某一半徑方向的振動(dòng)。實(shí)際上，并不能直接測(cè)量到軸心的振動(dòng)，所能測(cè)量到的是轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)表面在某一半徑方向的振動(dòng)，作為相對(duì)軸振動(dòng)。一般采用電渦流傳感器測(cè)量相對(duì)軸振動(dòng)，在一個(gè)軸向平面放置兩個(gè)電渦流傳感器，如圖2所示。

一般采用兩個(gè)45°方向測(cè)量，如圖2（a）所示。如有特殊要求或結(jié)構(gòu)原因可以采用垂直、水平兩個(gè)方向測(cè)量，如圖2（b）所示。

用電渦流振動(dòng)位移傳感器測(cè)量相對(duì)軸振動(dòng)的信號(hào)作為動(dòng)平衡計(jì)算參數(shù)時(shí)，還有一個(gè)“Run out”的問(wèn)題，即振擺信號(hào)，指的是當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸不存在徑向相對(duì)振動(dòng)時(shí)，傳感器輸出的波動(dòng)電壓信號(hào)，也稱作慢轉(zhuǎn)速偏差，在不平衡未產(chǎn)生較大震動(dòng)的低轉(zhuǎn)速時(shí)，由轉(zhuǎn)子表面測(cè)得的總偏差值中與轉(zhuǎn)速同頻的分量。

2 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的校正

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的質(zhì)量校正是動(dòng)平衡的另一方面工作。大多數(shù)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)平衡測(cè)試后，基本上需要進(jìn)行動(dòng)平衡校正工作。質(zhì)量校正就是在轉(zhuǎn)子的校正平面上進(jìn)行配重。校正平面是指垂直于轉(zhuǎn)子軸線，在其上通過(guò)增加或減少材料調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布的方法校正不平衡的平面，注意不能把校正平面與測(cè)量平面混在一起。轉(zhuǎn)子校正平面上，通過(guò)加重或減重的方法，減少在某一要求位置預(yù)測(cè)出的不平衡，稱之為配重。配重相位是在校正平面上加或減配重塊的角度位置。注意不能把配重相位和振動(dòng)相位混在一起。

2.1 在校正平面上加配重塊的方式

（1）在已加工的圓周環(huán)形槽中加特制的配重塊，如圖3（a）所示，根據(jù)平衡槽的截面形狀，有各種不同形狀的配重塊。一種形狀的配重塊最好有不同質(zhì)量大小的配重塊，這樣有利于精確配重。

（2）在已加工的螺紋孔中加配重螺釘，如圖3（b）所示。同樣配重螺釘也要準(zhǔn)備不同質(zhì)量的螺釘，以備精確配重使用。

（3）采用焊接等方法將配重塊固定在校正面上。這種方法隨意性比較大，操作方便。但是一定注意轉(zhuǎn)子校正面的可焊性，并且特別注意在進(jìn)行焊接操作時(shí)的防火措施，保證安全生產(chǎn)。

（4）去除配重的方法有手工鉆孔、磨削或銑削加工等方法。去除材料的配重的方法比較費(fèi)時(shí)，去除的質(zhì)量不能精確計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡使用的比較少。

2.2 動(dòng)平衡配重的合成與分解

在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中經(jīng)常需要進(jìn)行平衡配重的合成和分解計(jì)算。這些計(jì)算是根據(jù)平行四邊形法則進(jìn)行的矢量計(jì)算，一般采用圖解法手工計(jì)算。如果在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀中編入程序計(jì)算，就更方便快捷而準(zhǔn)確了。

2.3 配重塊安裝相位的測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡配重的一個(gè)非常重要的問(wèn)題是在轉(zhuǎn)子的校正面上找準(zhǔn)配重塊的安裝角度。測(cè)量配重塊的安裝相位首先要確定安裝相位的基準(zhǔn)點(diǎn)和相位的計(jì)量方向。平衡配重相位與不平衡振動(dòng)相位是不相同的，不能將其混為一談。配重基準(zhǔn)點(diǎn)最好使用測(cè)振基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣便于總結(jié)動(dòng)平衡規(guī)律。也可以不使用測(cè)振基準(zhǔn)點(diǎn)，而在校正平面任意確定一個(gè)零度起點(diǎn)。在一臺(tái)機(jī)器上，配重基準(zhǔn)點(diǎn)最好只取一個(gè)，為了方便相位測(cè)量也可以在每個(gè)校正平面上設(shè)置被平面的零度起點(diǎn)，這樣在動(dòng)平衡過(guò)程中容易造成混亂。基準(zhǔn)零度最好是永久性的，以便下次重新動(dòng)平衡時(shí)減少機(jī)器的啟動(dòng)次數(shù)。確定配重相位的計(jì)量方向一般以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閰⒖迹簿褪谴_定是按順轉(zhuǎn)向分度還是按逆轉(zhuǎn)向分度。

參考文獻(xiàn)

[1]安勝利，楊黎明編著.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

[2]周仁睦編著.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡：原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

（作者單位：中國(guó)民航飛行學(xué)院廣漢分院）