这个问题有点奇怪。你可能会说,如果低速平衡可以解决高速平衡的问题,那谁来做高速平衡呢?费时、费力、成本高。当然,你也可能会说,是的,国际标准ISO21940-12已经说过,一些柔性转子可以采用低速平衡方法进行平衡。
这两个答案当然都是正确的,但现实往往更加复杂。这里我们将针对具体问题,研究多盘转子的高速动平衡。
1.多盘转子,国际标准推荐的平衡方法
多级离心压缩机转子。这种类型的转子在化学工业中非常常用。它通常运行速度非常高,是最典型的柔性转子。超过一阶临界速度是肯定的,超过二阶临界速度也是常见的。
对于此类柔性转子,根据国际标准ISO21940-12的分类,其结构特点是:转子上有两个以上圆盘,所有圆盘(除一个)都是可拆卸的,推荐的平衡方法为低速动平衡方法B+C,或方法D,或方法E,如图所示。
方法1(B+C):首先单独平衡每个轮盘(方法C)。轮盘组件在轴上的形位公差是根据平衡精度要求确定的。组装后,将整个转子组装成低速双表面动平衡(方法B)。
方法2(D):各车轮单独平衡并组装成整体转子后,如果转子上的不平衡量超过某一规定值,则不能直接进行双面平衡,而是先在中间平面上进行校正。 30-60%的静态不平衡。如果有关于轴承和轴的刚度的可靠数据,最好首先对转子系统进行不平衡响应分析。然后做低速双面动平衡。
方法三(E),先平衡轴,然后每安装一个轮子就做一次平衡,并且只对最后安装的轮子测量和修正不平衡量,即以前安装的转子部分被视为最后一次平衡这个轮盘赌的工具。
这种平衡方法的理论基础是,如果沿轴向各平面(轮盘)上的不平衡量被测量并修正,并将残余不平衡量控制在规定的平衡精度内,则转子将旋转至其最大工作转速。速度。即使在临界速度下,不平衡引起的振动也会在可接受的水平内。
然而,理论虽然丰富,但现实往往很骨感。
2.现实中的平衡问题
上述标准中推荐的平衡方法在理论上当然是正确的,也是许多此类转子制造商所使用或仍在使用的制造和平衡工艺。但现实中,越来越多的厂家配备了高速动平衡机,对柔性转子整体进行高速动平衡和超速测试。造成这种发展趋势的主要原因是:
一是市场推广。这种类型的转子用于连续生产线。如果其中一个转子出现故障,整条生产线将无法投产或停产。用户和设备制造商都不希望这种情况发生。他们必须确保启动成功。如果没有事先进行高速动平衡,这是无法保证的。
其次,前面提到的低速动平衡方法看似简化了平衡工艺,但实际上对转子设计、制造、装配和平衡的各个工艺环节都提出了更为严格、近乎苛刻的要求,例如形位公差要求。配合部件。根据平衡精度要求确定,轮盘平衡工装引起的误差需要完全补偿。然而,在实践中,很难完全补偿工装的重复性误差。
第三,作为产品质量控制的一个环节,作为转子轴承系统动态设计的验证,还必须进行高速动平衡和超速试验。
因此,对于这种多盘转子,高速动平衡越来越成为必要的过程。这是一个趋势。
3、高速动平衡面临的新问题
引入高速动平衡技术足以解决问题吗?现实总是比理想复杂得多。
高速动平衡机多平面不平衡量的测量基于影响系数法理论。首先需要测量转子初始状态下摆架振动的大小和相位,然后尝试在每个校正面上依次添加已知大小和相位的不平衡量(加重或去加重),依次测量摆架振动的大小和相位,最后通过计算机(或手绘矢量图)得出影响系数,然后在每个校正平面上施加的校正质量的大小和相位为计算出来的。
对于多级离心压缩机等转子,由于其结构原因,不平衡的应用是通过修正面上的磨削和去除重量来实现的,包括每次不平衡的试加和最终的修正。不仅去重效率低,而且精度差。谁能准确知道磨光后的铁屑的质量及其质心位置?
所以这类转子的高速动平衡是一项非常烦人的工作。有没有更好的方法来改进这项工作?
4. 问题解答
答案是肯定的。为了让问题更具体、更有针对性、逻辑更严密,我们先概述一下此类转子的一些主要特点:
1)此类柔性转子一般会通过一阶或二阶临界转速,更高阶的在此不予考虑;
2)该型转子上至少有3个校正平面;
3)转子两端支撑,无悬臂端质量。这里不考虑悬臂端质量;
4)转子上的各个盘都经过了平衡,因此各个平面上剩余的不平衡量很小,各个平面上的不平衡量大小比较均匀,各个平面上的不平衡量的相位是随机的;
5)不平衡修正方法是通过抛光去除重量;
6)厂家配备低速平衡机。
我们针对这种情况的解决办法是:在完成前面方法C的低速动平衡并组装好转子后,不要简单地按照方法B做低速双面动平衡,而是进行三个平面的静耦合。不平衡量分别校正,即在中间平面校正静不平衡,在两端平面校正偶不平衡,仅校正70%左右,而不是完全校正。
根据低速动平衡理论,刚性转子上的不平衡量可以表示为两个平面上的动不平衡量,如下图的UI和UII向量,也可以表示为静不平衡量Us指定平面上的向量,以及a 分布在两个平面上的偶不平衡量U 和-U 向量之间的相互转换关系如图所示。这两种表达式可以在平衡机的测量仪器上随意转换。
这样平衡过的转子安装在高速动平衡机上,大概率可以测量运行一次,其振动值在允许水平之内。在少数情况下,需要进行少量的进一步修正。
该方法的理论依据是该类转子刚性状态下的静不平衡和偶不平衡与柔性状态下的一阶、二阶模态不平衡具有较高的吻合度。
5. 结论
回到本文的标题,根据具体情况,低速平衡方法有可能帮助解决高速平衡问题。
该方法为首次提出,是对国际标准推荐方法的改进和增强。从事此类转子高速动平衡工作的朋友不妨一试。希望对您的工作有所帮助。
您也可以尝试其他条件类似的转子,这也会有帮助,但首次成功的概率可能会较低。