微速差双转子系统智能化整机 平衡新原理及方法研究

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1、第!"卷第!期浙江大学学报&工学版’>).?!"@?!#$$%年"月()*+,-.)/01234-,56,472+849:&;,54,22+4,5<=42,=2’A-:#$$%微速差双转子系统智能化整机平衡新原理及方法研究周保堂I贺世正I张志新I严利华&浙江大学化学工程学系I浙江杭州!%$$#G’摘要B论述了微速差双转子系统整机平衡的新原理和方法I按此方法I微速差双转子系统的复合振动信号可以分解为两个转子各自的振动信号I每一只转子可按各自的振动信号分别进行平衡D研制一种能对微速差双转子系统实现快速J高精度平衡的仪器I并详细介绍了仪器的硬件和软件设计D通过对双转子系统平衡的实例I说明了此方法对于

2、提高此类转子系统的平衡精度和产品质量是非常有效的D关键词B双转子K智能化K整机平衡中图分类号BLM$"%?F文献标识码BN文章编号B%$$FCEG!O&#$$%’$!C$#E!C$"微速差的双转子系统在工业用螺旋卸料沉降离心机和航空发动机中均得到了广泛的应用D特别是近年来随着人类对环保的越来越重视I污泥和污水的处理量越来越大I这类离心机的优点也越来越突出D具有微小转速差的双转子系统在使用中存在的最大问题是内J外转子的不平衡会引起机组的强烈拍振I差不多有半数以上运行中的机组受到了此类振动的强烈困扰I振动强烈时还会产生周期性的吼叫声I严重影响机器的使用寿命和周围工作环境I因而不少机器不得不降低负荷

3、使用I从而对生产带来了严重影响D引起机组产生强烈拍振的主要原因是B&%’这种双转子系统的两只转子在组装前必须分别在动平衡机上进行平衡校正&即工艺平衡’D由于双转子系统的组装环节多而引起的一系列累积装配误差I会造成在动平衡机上已经达到的平衡精度I在实际装配支承条件下产生明显的下降D&#’经过工艺平衡的此类双转子系统的两只转子在工作一段时间后I由于腐蚀J磨损和变形等原因I会产生新的失衡D特别是作为内转子的螺旋输送器I其螺旋是由薄钢板卷焊而成I焊接应力会造成在使用过程中不断变形I从而使螺旋丧失其原有的平衡精度D&!’由于两只转子之间存在的微小转速差I当两只转子存在明显的不平衡时I周期性波动的合成振动

4、即所谓拍振I无论是对航空发动机还是对螺旋卸料沉降离心机来说都是极为有害的D到目前为止I在国外有关文献资料上I尚未见在解决此类转子系统因失衡而引起的振动问题上有什么新的方法和见解D近几年来I国内在这方面作了一些研究工作P#IQRI主要是利用相关滤波原理为基础来分解拍振信号I从而可将转鼓的振动信号从复合振动信号中提取出来I实现在整机上对转鼓象对单转子一样进行平衡D这种整机平衡方法的不足之处在于B&%’对于转速差很小的双转子系统I要从复合振动中提取出其中一个频率成分I必须使用高性能的相关分析仪I因而造成仪器复杂J价格昂贵以及使用不方便等缺点D&#’根据介绍此种动平衡方法的文献PQR记载I迄今为止I还

5、未见到能在整机上对螺旋实施平衡的报道D虽然在双转子机组中I通常转鼓产生的振动会大些I但在实际使用中I由于螺旋产生的变形和磨损会逐渐接近和超过转鼓D这样I这种动平衡方法就显得无能为力了D为此I从原理和方法上研究一种既能对内外转子均能实施整机平衡I又在原理和技术上更为先收稿日期B#$$$C$!C#$D基金项目B国家自然科学基金资助项目&"EFG"$GF’D作者简介B周保堂&%E!"H’I男I上海市人I浙江大学教授J博士生导师I主要从事化工机械和转子动力学研究工作D)^-浙江大学学报$工学版&)__%年进!操作上更加方便!在制造成本上更易于为用户所接受的新的双转子整机动平衡技术及其装置就显得十分必要

6、了"此新的双转子整机动平衡技术!必须在原理和方法上!解决如下三个问题#$%&提出一种不需’解拍(就能从测得的包括转鼓和螺旋在内的复合振动信号中!准确地分辨出转鼓和螺旋各自振动大小的机理和方法"$)&研究一种能从测得的复合振动信号中!分别求得转鼓和螺旋的相对相位角的新原理和方法"$*&提出一个集信号采集+数据处理和分析于一体的智能化测试分析系统!并能直接在仪器屏幕上分别显示出所求得的在转鼓和螺旋四个平衡校正面上的平衡校正量的大小和位置!以便实现快速和高精度的双转子整机平衡"%原理和方法J,J振幅测量卧螺离心机是微速差双转子系统的一种最常用的和典型的机械$如图%&"由于转鼓和螺旋之间存在着微小的速

7、差!形成了如图)所示的拍振"拍振的特性简述如下#$%&设转鼓和螺旋的振幅分别为K%!K)!由图)可知!转鼓和螺旋同相和反相时!合成振动%,转鼓),螺旋输送器*,差速器-,皮带轮振幅分别为KIGL!KI4;!并且有#.+/光电传感器01+2测振传感器KIGLMK%NK)!Q图%螺旋卸料沉降离心机的结构及现场测试系统P$%&KI4;MK%OK),R345,%6789:;<=>?9=4:;:@<:A4B