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      动平衡机该如何进行校验

      日期:2021-09-07 浏览:
      近年来,工业生产中逐步普及了旋转零部件的应用。旋转零部件中,倘若出现旋转轴不对称分布的情况,会产生能导致机械设备出现振动、噪声的同期性离心力,进而降低本身的寿命与稳定性。而当前正处于高精化、高效化和高速化发展的时代,有关重大设备及关键产品的质量性能方面,旋转机械动平衡问题发展为关键性的制约因素。为了保障各产品的质量、稳定性,有必要研究动平衡机校验方法。
       
      1  动平衡机工作原理和类别
      从结构来看,动平衡机包含车式与离车式两种;从测量原理来看,包含硬、软支撑两种;从实际应用来看,包含卧式和立式、专用和通用两大类。常见的卧式动平衡机主轴设置为水平方向,机械结构简单,成本不高,且传感设施也不复杂,然而却不具备较高的测量灵敏度,一般维持在5~10g,数显设备分辨度最低为5g[1];垂直放置主轴的立式动平衡机,装有水平传感器两个,灵敏度优良,能够实现较高精度的测量,最高可达1g。图1呈现了动平衡机工作原理图。定轴转动刚体的动平衡理论是动平衡机的赖以实施的核心所在,在机电转换设备的运用下将不平衡量向电子信号转化,通过系统完成测量与计算工作后,输送至仪表设备同时显示不平衡量值,检测工作就此完成。
       图1  平衡机原理示意图
      图1  平衡机原理示意图
      2  动平衡机校验性能指标
      2.1  最小可达剩余不平衡质量校验
      该性能指标表示在动平衡机检测平衡的过程中,可将动不平衡质量默认不存在。然而,会剩余平衡机无法检测的极其微小的不平衡质量,即为最小可达剩余不平衡质量。具体仪器校验期间,首先需要完成被校验动平衡机上标准校验转子的安装与固定,同时将以被校验动平衡机最小可达剩余不平衡质量为参照,对剩余动不平衡质量调整控制,使动平衡机仪器出现为零的显示数值。通过在加一试重后的装载,将标准校验转子试重质量控制在同等于动平衡机最小可达剩余不平衡质量的水平上,观察动平衡机上是否出现了始终不平衡质量数值。
       
      2.2  动平衡机示值误差校验
      校验动平衡机时,一般会将两个校验平面上有大小相同的8~12个孔的校验转子当作待测对象,具体校验期间可进行标准试重砝码的添加。首先,将校验转子通过定位孔安装在动平衡测量主轴上,结合粘橡皮泥或加平衡块等方式将剩余动不平衡量消除,待动平衡机显示零后,即可实施校验工作[2]。具体校验中,通过按动平衡机,以10倍最小可达剩余不平衡质量的标准控制其质量,并在校验转子两侧校验平面上加载10e倍的标准试重砝码2个,保障处于相同圆孔位置处,读取记录动平衡机数值显示情况。调整砝码位置,分别记录数值显示情况,以相应公式为根据展开计算,并以计算结果为依据对动平衡机状况进行判定,各个测量值均不超过规定数值时,即可确定设备与相关要求相符合。
       
      2.3  主轴转准确性和稳定性校验
      不平衡力的高低很大程度上取决于偏心半径与质量、旋转角速度等因素,例如在对车轮平衡进行测量时,由于不平衡偏心半径与质量是明确的,所以动平衡机主轴旋转角速度基本上取决于被平衡车轮平衡准确性。具体仪器校验中,需要严格规定主轴转速准确性、稳定性,结合手持式数字转速表测量动平衡机主轴转速并进行校正,校正标准以主轴标准转速为主。
       
      2.4  校验分离比
      测试动平衡机时,会有不平衡变化出现在被测转子校正面一侧,且同时会有不平衡示值变化情况出现在较正面另一侧,体现了较正面一侧对校正面另一侧干扰能力,当分离比数值越小时,即代表抵抗能力更强,具体校正期间动平衡机具备更高的平衡效率。校验动平衡机示值误差时,可计算分离比,将试重砝码装置在校验转子校验平面左侧,对动平衡机左右示值分别进行记录,以相关公式为根据对分离比展开计算。同样,在校验转子右侧安置砝码,以示值为根据完成分离比的计算。分离比表示给定转子两校验正平面A与B干扰比,即IAB和IBA。

      式中,UAB和UBB对应的是将规定的不平衡量加在校验正平面B上后,A、B面上不平衡量的指示值;UBA和UAA对应的是将规定的不平衡量加在校验正平面A上后,B、A面上不平衡量的指示值。B面对A面的分离比由IAB表示,A面对B面的分离比由IBA表示。10倍试验下的A、B两台平衡机质量为120g,表1、表2分别为两者试验数据。A台动平衡机计算结果IAB=0,IBA=1∶19;B台动平衡机计算结果IAB=1∶6,IBA=1∶7,根据相关规程要求得知,A台分离比不合格,B台合格。
       表2 B动平衡机分离比测试数据
      2.5  最小分辨力对重复性误差影响
      e=M*eper/2R
      根据公式,转子质量M=20Kg,半径R=356mm,eper=0.3emar=60??芍猠≈3.37g,也就是示值误差不超过3.37g,重复性误差与规范要求相符合[3]。然而,目前最小分辨率能达到1g的仅有个别较高精度的立式动平衡机,其余大部分都是5g,无法将真实重复性误差值显示,以致实际校验中有误差存在。实际情况中,可能存在误差与标准要求相符合(未超过3.37g),但由于分辨力的缘故,测得数据经四舍五入后有5g的显示结果,与规范要求不符合。
       
      2.6  相位误差校验
      相位误差显示的数值对应调整不平衡中不平衡质量所处相位与实际的偏离。该性能指标相当重要,具体校验中需将铅块加载在被测对象最高点,对误差大小进行判定。倘若偏心重量位置有偏差的情况出现,相位差会高出标准转子15°,具体操作中倘若未能合理加载铅块,不平衡余量值会进一步增加,影响效率的同时导致校验后会有新不平衡量产生[4]。在相位误差校验中,还能完成动平衡机示值误差的校验,读取剩余动不平衡质量与相位后,能够测试相位实际差异,并检验是否满足规定要求。该性能指标校验中,通常采取专业量具或目测等方式对相位值读取,为了将目测中可能存在的误差规避,可将一把精确值0.1°精度的万能角度尺加载在标准器中,确保相位记录的准确性。
       
      3  结语
      综上所述,由于转子仅是仪器校验过程中的一个实验载体,其本身平衡与否基本上不会影响校验结果,故而无需平衡校验转子。同时,校验期间由于校验转子上加载孔大小会对校验准确度构成直接影响的缘故,所以检测时要着重关注校验转子上加载孔半径大小,避免动平衡机校验结果出现误差。在遵循相关规范要求的基础上,严格开展各个流程环节校验工作,方可为仪器校验结果提供准确性保障。

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