軌道交通裝備用通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡校正綜述

王瑋　包明冬

[摘要]闡述了軌道交通裝備用通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡方式，轉(zhuǎn)子的平衡條件、平衡類型。同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的靜平衡和動(dòng)平衡的校正方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述，對(duì)軌道交通裝備用通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子平衡校正提供了一定的理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]軌道交通 通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子 平衡校正

一、前言

軌道交通移動(dòng)裝備用風(fēng)機(jī)中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件稱為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在理想情況下，質(zhì)量分布均勻、制造和裝配均滿足要求，其運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)該是平穩(wěn)的。但是當(dāng)材料組織的不均勻、零件外形的誤差（尤其具有非加工部分）、裝配誤差以及結(jié)構(gòu)形狀局部不對(duì)稱等原因，使得通過轉(zhuǎn)子質(zhì)心的慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合，從而產(chǎn)生的離心慣性力或慣性力偶矩。這些力或力偶矩將通過軸承傳遞到風(fēng)機(jī)上，引起整個(gè)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)、產(chǎn)生噪聲。轉(zhuǎn)子在不平衡的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)加速軸承的磨損，降低風(fēng)機(jī)的壽命，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。根據(jù)轉(zhuǎn)子的工作狀態(tài)和力學(xué)特性，從平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，常把轉(zhuǎn)子分成兩類：剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子。

二、平衡校正方法的確定

軌道移動(dòng)裝備用通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般為剛性轉(zhuǎn)子，即其工作轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子的一階臨界速度。所以對(duì)軌道移動(dòng)裝備用通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子來說，對(duì)其進(jìn)行平衡校正的方法分為靜平衡（單面平衡）和動(dòng)平衡（雙面平衡）。

（一）采用單面靜平衡的條件

靜平衡是當(dāng)轉(zhuǎn)子的不平衡量近似處于轉(zhuǎn)子質(zhì)心所在的平面上，用一個(gè)校正平面通過重力場(chǎng)內(nèi)的擺動(dòng)進(jìn)行平衡的方法。采用靜平衡的條件為：

（1）當(dāng)轉(zhuǎn)子的最高工作轉(zhuǎn)速n<1500 r/min、葉輪（或帶輪）寬度B與葉輪（或帶輪）直徑D之比小于或等于0.2時(shí)。

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)子最高工作轉(zhuǎn)速n≥1500 r/min、葉輪（或帶輪）寬度B與葉輪（或帶輪）直徑D之比小于或等于0.1時(shí)。

（3）靜平衡設(shè)備可以滿足所要求的轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)等級(jí)且只能進(jìn)行單面（靜）平衡時(shí)。

其中葉輪寬度B是指葉輪在軸線上投影的最大距離，葉輪直徑D是指葉輪的最大外圓直徑。

（二）采用雙面動(dòng)平衡的條件

動(dòng)平衡是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用兩個(gè)校正平面進(jìn)行平衡的方法。采用動(dòng)平衡的條件為：不符合2.1所述的條件者；圖紙上技術(shù)要求中明確規(guī)定須進(jìn)行雙面（動(dòng)）平衡；機(jī)組運(yùn)行中軸承的振動(dòng)值超過允許值時(shí)。

三、轉(zhuǎn)子的單面（靜）平衡

（一）初始不平衡量的確定

（1）將專用靜平衡軸裝入轉(zhuǎn)子軸套中，注意鍵的鏈接，鎖緊轉(zhuǎn)子后，轉(zhuǎn)子和靜平衡軸之間應(yīng)無相對(duì)竄動(dòng)或擺動(dòng)現(xiàn)象。放置轉(zhuǎn)子和平衡軸到導(dǎo)軌上時(shí)，應(yīng)輕輕放下以防止沖擊。

（2）輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子自由轉(zhuǎn)動(dòng)。待轉(zhuǎn)子自行靜止，在轉(zhuǎn)子最上方做標(biāo)記。按照此方法重復(fù)三次以上，確定轉(zhuǎn)子最上方位置，并明確標(biāo)記。此處即轉(zhuǎn)子最輕點(diǎn)位置。

（3）在標(biāo)記點(diǎn)（即配重點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的輪轂位置上，粘上一定質(zhì)量的橡皮泥，然后按照?qǐng)D1所示，配重點(diǎn)在左側(cè)、左側(cè)上45°、右側(cè)上45°、右側(cè)四個(gè)位置都應(yīng)平衡靜止。若不能平衡，應(yīng)改變橡皮泥的質(zhì)量，重新檢驗(yàn)直至平衡，測(cè)量出橡皮泥的總質(zhì)量，既是轉(zhuǎn)子的初始不平衡質(zhì)量。

（4）一般內(nèi)燃機(jī)車?yán)鋮s風(fēng)扇的配重質(zhì)量不超過200g，如果配重質(zhì)量超過該值的10%，也對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行相應(yīng)修整，使配重質(zhì)量，滿足要求。

（二）校正方法

轉(zhuǎn)子靜平衡的校正方法有兩種：配重法和去重法。

（1）配重法。配重法是通過在轉(zhuǎn)子輪轂位置上裝配平衡塊，使轉(zhuǎn)子達(dá)到靜平衡要求的方法。

（2）去重法。去重法是通過去除材質(zhì)質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子達(dá)到靜平衡要求的方法。去重的位置應(yīng)滿足產(chǎn)品圖紙或技術(shù)規(guī)范的要求。

四、轉(zhuǎn)子的雙面（動(dòng)）平衡

（一）不平衡量及不平衡位置的確定

（1）先將待檢測(cè)的風(fēng)機(jī)葉輪與專用動(dòng)平衡軸進(jìn)行裝配：將專用動(dòng)平衡軸裝入風(fēng)機(jī)葉輪軸套中，注意鍵的連接。再將鎖緊螺母套上，擰緊螺母?？捎勉~棒輕敲平衡軸軸端，邊敲邊擰緊螺母，直至鎖緊葉輪。葉輪和動(dòng)平衡軸之間應(yīng)無相對(duì)竄動(dòng)或擺動(dòng)現(xiàn)象。

（2）將裝配好的葉輪和軸放置在動(dòng)平衡軸支撐上，確定好葉輪位置，將皮帶壓到動(dòng)平衡軸上。輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪，確定葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無障礙，再將皮帶壓緊。在平衡軸兩端中心孔中裝入鋼珠，并用頂桿頂住。

（3）參數(shù)設(shè)定：測(cè)量?jī)啥酥吸c(diǎn)至兩測(cè)量面（去重面）的距離；

（4）啟動(dòng)動(dòng)平衡機(jī)，勻速提高葉輪轉(zhuǎn)速，使葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在測(cè)試轉(zhuǎn)速下。測(cè)量葉輪兩測(cè)量面上的動(dòng)不平衡量及相應(yīng)位置。

（二）校正方法

轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡的校正方法同樣有兩種：去重法和配重法。

（1）去重法。如測(cè)量面上的初始動(dòng)不平衡量超過規(guī)定數(shù)值時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行校正。校正方法為去重法。一般在進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)留有專門進(jìn)行去重的去重區(qū)域，根據(jù)動(dòng)平衡測(cè)量結(jié)果，確定在去重面上相應(yīng)的去重點(diǎn)和相應(yīng)的去重量，并做好標(biāo)記。將葉輪從動(dòng)平衡機(jī)上抬下，放置在專用的臺(tái)架上進(jìn)行去重。去除材料的工具為手握銑刀、銼刀或其他磨削工具。去除材料時(shí)應(yīng)集中均勻，去重后的表面要平滑，無毛刺，尖角要導(dǎo)鈍，葉輪表面的屑末應(yīng)去除干凈。重復(fù)上述步驟，直至葉輪的動(dòng)不平衡量滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）配重法。配重塊焊接法。在由動(dòng)平衡機(jī)確定的配重位置上焊接一塊重量和不平衡量相同的配重塊，但要注意配重塊的重量不宜過大。配重螺栓法。在轉(zhuǎn)子加工時(shí)，在轉(zhuǎn)子的兩面留下配重孔（一般適用于離心式轉(zhuǎn)子），根據(jù)動(dòng)平衡機(jī)的測(cè)試結(jié)果，在需要配重的位置使用螺栓、墊片和螺母進(jìn)行配重。應(yīng)注意，使用螺栓配重后，應(yīng)使用平鏟把螺栓尾部鏟平以防止其松動(dòng)。

五、結(jié)論

本文對(duì)軌道交通行業(yè)用通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡校正進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。介紹了轉(zhuǎn)子的平衡方法、轉(zhuǎn)子平衡的條件及不平衡類型和轉(zhuǎn)子的平衡等級(jí)從而引出了轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡校正的方法，并對(duì)兩種平衡方法（靜平衡和動(dòng)平衡）進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。