隔膜泵主動軸部裝靜平衡仿真試驗研究

摘 要：本文研究對象為大型隔膜泵動力端主動軸部裝。通過CAD軟件計算方法對雙缸雙作用隔膜泵的偏心輪連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行了配重計算，通過對左右偏心輪的配重來保證整個偏心輪部裝的靜平衡，獲得了偏心輪靜平衡時的配重結(jié)構(gòu)。所得結(jié)論對隔膜泵動力端相關(guān)零部件的設(shè)計研發(fā)具有一定的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：隔膜泵；主動軸；仿真試驗

1回轉(zhuǎn)體靜平衡的定義

當(dāng)回轉(zhuǎn)件的寬度與直徑之比（寬徑比）小于0.2時，其所有的質(zhì)量都可以看作分布在垂直于軸線的同一個平面內(nèi)。如果回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心位置不在回轉(zhuǎn)軸線上，則當(dāng)回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動時，其偏心質(zhì)量就會產(chǎn)生離心慣性力，從而在運動副中引起附加動壓力。因為不平衡現(xiàn)象在回轉(zhuǎn)件靜止時就能顯示出來，故稱為靜不平衡。

2回轉(zhuǎn)體靜不平衡的危害

機械運轉(zhuǎn)時各運動構(gòu)件將產(chǎn)生大小及方向均發(fā)生周期性變化的慣性力，這將在運動副中引起附加動壓力，增加摩擦力而影響構(gòu)件的強度。這些周期性變化的慣性力會使機械的構(gòu)件和基礎(chǔ)產(chǎn)生振動并使支撐承受不必要的沖擊力，從而降低機器的工作精度、機械效率及可靠性，縮短機器的使用壽命。尤其當(dāng)振動頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時會引起共振，造成重大損失。

3 回轉(zhuǎn)體靜平衡的測試方法

為了減小旋轉(zhuǎn)件由于靜不平衡對旋轉(zhuǎn)機械造成的損壞，需要對回轉(zhuǎn)體的靜平衡進(jìn)行檢測，找出偏心重量與偏心距及偏心方位。在此基礎(chǔ)上可以通過加重與減重法而去除偏心量，保證旋轉(zhuǎn)物體的重心在其旋轉(zhuǎn)軸線上，而減小振動保證轉(zhuǎn)動的平衡性。目前，檢測回轉(zhuǎn)件的靜不平衡質(zhì)量的大小和方位的方法有：靜平衡試驗和CAD軟件計算的方法。其中試驗方法可以考慮到回轉(zhuǎn)件因制造誤差、材質(zhì)不均等原因引起的慣性力不平衡，由于無法通過計算來確定平衡質(zhì)量的大小和方位，靜平衡試驗對這種情況具有良好的適應(yīng)性；CAD軟件計算方法相對試驗方法具有方法簡單易行、需要的成本低等優(yōu)點。

4 主動軸部裝靜平衡仿真試驗

通過CAD軟件計算方法對雙缸雙作用隔膜泵的偏心輪連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行了配重計算（如圖1），通過對左右偏心輪的配重來保證整個偏心輪部裝的靜平衡，獲得了偏心輪靜平衡時的配重結(jié)構(gòu)。

圖1 隔膜泵主動軸靜平衡試驗仿真界面

配重后的相關(guān)數(shù)據(jù)為

質(zhì)量：m=2912.89kg

重心：x=0.0012mm

y=0.0138mm

z=-18.4237mm

坐標(biāo)x、y是配重分析的目標(biāo)，計算x、y方向不平衡力矩為：

x：0.034N？m

y：0.394N？m

5 結(jié)論

由于坐標(biāo)x、y是配重分析的目標(biāo)，通過配重計算可以看到偏心輪連桿結(jié)構(gòu)重心在關(guān)心的方向上偏離坐標(biāo)軸的距離已經(jīng)很小，滿足回轉(zhuǎn)體靜平衡的要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郁永章.容積式壓縮機.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[3]成大先.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

作者簡介：

付鵬（1978- ），男，遼寧省沈陽市人，高級工程師，中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司副總工程師.