水泥廠旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡對本體以及相關(guān)設(shè)備的影響

摘要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械在工業(yè)中的地位不斷增強(qiáng)，質(zhì)量要求也不斷提高。轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的常見問題，也是誘發(fā)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的主要原因之一。本文便從動平衡技術(shù)出發(fā)，著重研究水泥廠旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡對本體以及相關(guān)設(shè)備的影響。

關(guān)鍵詞：水泥廠；旋轉(zhuǎn)設(shè)備；動平衡；影響

一、動平衡基本概念

1.動平衡的定義

動平衡是轉(zhuǎn)子動力學(xué)的一個研究內(nèi)容，是指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的不平衡量的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量會引起轉(zhuǎn)子的橫向振動 ，并使轉(zhuǎn)子受到不必要的動載荷，這不利于轉(zhuǎn)子正常運轉(zhuǎn)。所以，大多數(shù)轉(zhuǎn)子應(yīng)該進(jìn)行動平衡。在機(jī)器制造或維修中，動平衡成為一道工序。一般來說，動平衡可以進(jìn)行如下分類：

2.動平衡的作用

一個不平衡的轉(zhuǎn)子在其旋轉(zhuǎn)過程中對其支承結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生一個壓力，并導(dǎo)致振動。因此，對轉(zhuǎn)子的動平衡是十分必須的。平衡機(jī)就是對轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行動平衡校驗，動平衡的主要作用有：（1）提高轉(zhuǎn)子及其構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)量；（2）減小噪聲；（3）減小振動；（4）提高支承部件（軸承）的試用壽命；（5）降低使用者的不舒適感；（6）降低產(chǎn)品的功耗。

二、對旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡的分析

1.旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡不良或故障

旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡不良或故障通常是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量相對于旋轉(zhuǎn)軸的軸心發(fā)生偏心時所引起異常振動。動平衡不良表現(xiàn)出來的特征及動平衡不良對設(shè)備的影響有如下幾個方面：（1）降低設(shè)備的預(yù)期使用壽命，特別表現(xiàn)在軸承的早期損壞；（2） 縮短設(shè)備的保養(yǎng)周期；（3）增加設(shè)備維護(hù)成本；（4）影響產(chǎn)品質(zhì)量；（5）惡化工作環(huán)境等。

2.動平衡不良時的注意事項

既然動平衡不良對設(shè)備有如此嚴(yán)重的影響，在設(shè)備存在動平衡不良時，我們就必須對其進(jìn)行動平衡矯正，但在動平衡矯正前，分析鑒別引起動平衡不良原因是我們進(jìn)行動平衡矯正的首要步驟，以下從不平衡的振動特征和一些已經(jīng)驗證過的分析技巧來論述如何鑒別不平衡：（1）頻譜的一倍轉(zhuǎn)速振幅大且諧波非常??；（2）重大振幅中不夾帶其他峰值；（3）運用高解析度放大或用時間同步平均方法證實精確的一倍轉(zhuǎn)速特征；（4）一倍轉(zhuǎn)速頻率的振幅在水平和垂直方向沒有巨大差異，除非在結(jié)構(gòu)上存在不對稱的鋼性特征；

3.引起不平衡的基本原因

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為滿足機(jī)械在高速度、高能量和高應(yīng)力狀態(tài)下的工作要求，控制機(jī)械振動己成為機(jī)械設(shè)計、制造及使用中的重要課題。而機(jī)器中回轉(zhuǎn)體的質(zhì)量分布不平衡是引起機(jī)器振動的主要原因之一。引起不平衡的基本原因，可歸結(jié)為如下四個方面：

（1）設(shè)計方面：旋轉(zhuǎn)體幾何形狀設(shè)計的不對稱，或尺寸參數(shù)選擇的不合理；旋轉(zhuǎn)體上有未加工的毛面（質(zhì)量面不均勻）；結(jié)構(gòu)上用撓性軸，因微小不平衡引起彈性彎曲變形，或因局部受熱（磨碰）引起的熱彎曲破壞原有的平衡。

（2）材料方面：組織不均勻（鑄造縮孔等）；性能差，因變形磨損，疲勞斷裂造成零件飛落。

（3）制造工藝：加工誤差造成重心偏移；裝配造成質(zhì)量偏心，或引起松動；整機(jī)安裝時，軸承偏心引起旋轉(zhuǎn)軸線偏移。

（4）運轉(zhuǎn)中平衡狀態(tài)的改變：葉片上附著物或不均勻腐蝕，組織不均勻，熱膨脹不均勻；組裝件松動或裂紋造成熱阻不均勻，受熱不均勻或冷卻不均勻；熱彎曲；零件松動、飛落。

由以上原因引起的轉(zhuǎn)子不平衡，附加動載荷將通過軸承傳到機(jī)器上，輕則引起整個機(jī)器的振動，產(chǎn)生噪音，加速軸承的磨損，降低機(jī)器壽命，重則使機(jī)器失控，發(fā)生嚴(yán)重事故，不平衡的轉(zhuǎn)動質(zhì)量所引起的劇烈振動還將使地腳螺栓過載和斷裂，使工業(yè)建筑的樓板受到破壞，使機(jī)器基礎(chǔ)下沉不均，使操作人員收到傷害以及發(fā)生各類重大事故。在生產(chǎn)中，許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械如風(fēng)機(jī)、高速水泵、發(fā)電機(jī)組等都對振動有嚴(yán)格的要求。

三、旋轉(zhuǎn)設(shè)備不平衡常用的校正方法

平衡試驗中測得的不平衡，是通過測量后的校正操作加以消除。一般采用加減部分重量來實現(xiàn)，極少數(shù)情況如風(fēng)扇葉片可以通過葉片的彎曲，也就是改變轉(zhuǎn)子的形狀來達(dá)到平衡。增重和去重常見的各有如下幾種機(jī)械加工方法：

1.在不平衡的相反方向上配置校正重塊

（1）焊接。通過焊接的方法進(jìn)行平衡校正時，一般采用凸焊。使用的焊板有一定的寬度和厚度，長度隨不平衡量的大小而定。平衡時，應(yīng)將焊接頭設(shè)在平衡機(jī)的校正平面上，以便不平衡測量結(jié)束后立即進(jìn)行校正。

（2）錫焊。平衡小型電機(jī)轉(zhuǎn)子，有時采用錫焊。焊錫的大小要由不平衡量來選定，也可以預(yù)先準(zhǔn)備不同的焊錫。

（3）鉚接。即把鉚釘當(dāng)作平衡塊來使用，比錫焊等方法比，一般能做到準(zhǔn)確校正。校正時，在轉(zhuǎn)子上先預(yù)打鉚釘孔，一般為三個以上，少時采用分力校正法，多則采用極坐標(biāo)法。

（4）專用校正塊。根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀和結(jié)構(gòu)，有時可以在線槽的燕尾槽中，按不平橫的大小插入或者擰入不同的長度方銅。

2.在不平衡方向上去重

（1）鉆孔。該方法容易使校正作業(yè)簡單又準(zhǔn)確。鉆孔時一般使用一定直徑的鉆頭，鉆孔深度則按不平衡量的大小來改變。

（2）鎖削。校正效果與鉆孔相同，該方法用于不平衡量非常大的大型減速齒輪的粗平衡中，在精密平衡中則幾乎不被使用。

（3）銑削。是目前自動去重比較常見的方法。銑削法克服了鉆削法的缺點，而且提高了電機(jī)性能。

四、旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡對相關(guān)設(shè)備的影響

旋轉(zhuǎn)設(shè)備不平衡會對其相關(guān)設(shè)備造成較大的影響。以吸塵罩為例，對旋轉(zhuǎn)設(shè)備吸塵罩的設(shè)計，首先要充分了解旋轉(zhuǎn)設(shè)備的氣流情況。旋轉(zhuǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生渦流，當(dāng)材料加工和轉(zhuǎn)輪旁設(shè)置吸塵罩時，氣流將變得更復(fù)雜。沒有吸塵罩空轉(zhuǎn)的磨輪產(chǎn)生的氣流是流向磨輪的側(cè)表面，由于離心力的作用，空氣被拋向四周，從而形成邊緣彌漫的扁平射流。在磨輪周圍表面產(chǎn)生邊界層，形成渦流后沿著切線方向離開磨輪。此外，還得充分熟悉產(chǎn)生有害物的特性及其散發(fā)情況，了解旋轉(zhuǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其使用操作特點等，再確定吸塵罩的型式。

五、總結(jié)語

總之，水泥廠旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動平衡問題不容忽視，旋轉(zhuǎn)設(shè)備如果產(chǎn)生不平衡問題，必然會對本體和其他相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生重大的影響，甚至?xí)绊懙秸麄€集團(tuán)的發(fā)展，所以，必須嚴(yán)格排查不平衡問題，確保旋轉(zhuǎn)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

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作者簡介：梅玉亮，1984年7月，?？?，洛陽理工學(xué)院 內(nèi)蒙古通遼市開魯縣