探求風扇轉子動平衡原理

探求風扇轉子動平衡原理

摘要：本文主要論述了小型發(fā)動機風扇轉子的動平衡原理及工藝方法。

關鍵詞：發(fā)動機；轉子；動平衡

1概述

各類機械設備、交通工具、儀表裝置等轉動部件的振動是一種常見的現(xiàn)象。機械的振動不但影響本身的正常工作，還可能通過地基的振動傳播，影響其他機器的工作或對建筑產(chǎn)生不良的影響，此外，振動又是產(chǎn)生噪聲的根源，對操作者或鄰近的其他人員在生理上產(chǎn)生不良影響。

2平衡基本原理

不平衡的產(chǎn)生

一個質量M在R半徑處以角頻率ω旋轉，就會產(chǎn)生離心力F，在一個轉子中的不平衡的存在，是由于離心力沒有被消除，振動負荷和振動位移傳給軸承所造成的。

不平衡量

不平衡量定義為μ它直接決定離心的大小和方向，它的量是MR，但在平衡技術中是這樣表述的：μ=ur.

式中μ--不平衡量

u--不平衡量質量標量

r--半徑不平衡質量的重心與軸中心的距離

如果只告訴你不平衡量μ的值，你無法判斷出一個不平衡量值的優(yōu)劣。因為這個量對于一個小轉子來說那它的不平衡量值就太大了，而對于一個大轉子來說顯得很小可以忽略不計。這就引出了一個比不平衡量的單位。比不平衡量ee=ur/m。

它的物理意義是轉子的單位重量的不平衡量也就是不平衡量除以轉子重量，而且比不平衡量正好等于轉子的偏心距。

不平衡產(chǎn)生的原因

如果轉子的質量分布對其軸線而言，不均勻、不對稱，也即是其中心主慣性軸不與旋轉軸線重合，就會產(chǎn)生不平衡，它會對支撐架和基礎產(chǎn)生作用力，而且有時還會引起機械振動，振動的大小主要取決于不平衡量的大小及支撐架和基礎的剛度。

3結構分析

轉子重量10kg，發(fā)動機工作轉速30000轉/分；轉子平衡精度要求；轉子只有一個支點，為球軸承，軸承內(nèi)徑為φ40mm；支承軸徑φ80mm，套皮帶處軸徑φ30mm，最小軸徑φ30mm；工件最大外徑φ256mm，工件長度300mm。

4平衡試驗

存在難點

風扇轉子是外質心、懸臂、帶葉片的轉子，而且葉片在裝配時是間隙配合，這類轉子對動不平衡量會有很大影響；風扇轉子只有一個軸承，而且軸承沒有露出來，無法直接進行支承；風扇轉子只有一個軸承作為支承點，但是一個支點無法進行動平衡，所以還必須要選擇一點作為動平衡的支承點。

解決方案

對于外質心、懸臂的轉子來講，想完全克服其對動不平衡量造成的附加影響是不切實際的，只有在支承形式上控制其造成的影響，最好的解決方式就是兩支點均為軸承支承，再為軸承做特殊的壓具，這樣可以大大的降低由于質心在外對轉子的影響。

葉片松動對轉子的動平衡影響很大，假使葉片的松動帶來的圓周半徑為127mm處的質量變化量為，那么的質量引起的動不平衡量值為127×＝，而風扇轉子要求的動不平衡量是，＞，風扇轉子的平衡精度無法達到,所以準備在進行試驗的時候加一些密封膠，使葉片的間隙減小，提高風扇轉子平衡精度。

從風扇轉子的結構圖上可以看出，作為支點的軸承沒有露出來，這樣就需要設計制造一個精度高的軸承壓具，以保證整個轉子的動不平衡量；風扇轉子只有一個軸承作為支承點，必須選擇另一個合理的位置作為支承點，有兩種方案可行，一是直接在風扇軸外花鍵的退刀槽處，采用滾輪支承，滾輪帶壓蓋,二是利用風扇軸外花鍵，設計制造一個與之相配合的工裝，工裝為帶內(nèi)花鍵的套筒，要求套筒與花鍵軸之間為過盈配合，然后套筒上裝軸承進行動平衡，動不平衡量要保證小于，最后與風扇裝配進行動平衡。

動平衡

首先對原臺風扇轉子進行動平衡，一端支點為軸承，由軸承壓蓋壓緊，另一端由滾輪支承并壓緊，平衡數(shù)據(jù)見表1。動平衡機有補償功能，先對風扇轉子進行補償，通過補償可以看到轉子所能達到的最高精度。

考慮到支點與工裝會對平衡精度造成影響，所以先用內(nèi)花鍵套套在轉子的右端作為右支點，在平衡的過程中平衡飄移值～之間，但是考慮到風扇是外質心、懸臂轉子，工裝本身的同軸度以及與轉子的配合關系都對平衡精度有影響，而且軸承的影響量可能會很大，所以軸承的選用要合理，針對此問題更換了重新設計的工裝，工裝用的是雙排調心軸承，而且有與轉子配合時的定位面，會對平衡精度有所提高，進