动平衡机支承系统的研究

　　随着工业生产和科学技术的飞速发展,各种旋转机械的工作转速愈来愈高,转动零件及转动机械的平衡校正问题就越发显得重要。因此,动平衡机在生产工程中将被更广泛应用。而支承系统又是动平衡机的关键部件,其动态特性影响动平衡机的精度和灵敏度。所以说,对支承系统动态特性的研究对动平衡系统设计有着重要的指导意义。

　　1　转子动平衡机的机理

　　由于材料密度分布不均匀和加工毛坯上的缺陷,以及加工、装配误差等原因都会使旋转部件的质心偏离回转轴心。在旋转时因受惯性的作用必然产生离心力,这种离心力将导致设备的振动和噪的声产生,加速支承的磨损,对设备的使用寿命和工作性能产生不良的影响,应予以消除。该离心力为:

　　不平衡量定义如下:

　　动平衡机是用于测定转子不平衡的机器,按其测量结果进行校正,以改善被平衡转子的质量分布。它主要由支承系统、驱动系统、测量系统、校正系统(有的动平衡机没有校正系统)等组成。支承系统的主要功用是支承转子,产生包含转子不平衡信息的振动信号,并将该振动信号传递给测量系统,从而起到信息传递的桥梁作用;驱动系统的主要功用是驱动转子,使转子在额定的平衡转速下旋转,从而使转子处于能够表征其不平衡状态的环境中;测量系统的主要功用是采集和处理从传感器获取的信号,并给出转子不平衡量所处的方位和大小;校正系统的主要功能是去除不平衡量。以上各系统共同作用,就形成一个有机的整体———动平衡机。

　　2　支承系统对动平衡机灵敏度的影响

　　2·1　工作原理

　　转子不平衡的可能情况有下列4种:

　　(1)主矢不为零,主矩为零。这种情况又称静不平衡,相当于把一个不平衡质量加在中心平面上。

　　(2)主矢和主矩均不为零,但相互垂直。这种情况应在一个特殊的平面上校正。

　　(3)主矢为零,主矩不为零。这种情况属于力偶不平衡,应在两个平面上校正。

　　(4)主矢和主矩均不为零,且不相互垂直。这种情况相当于静不平衡和偶不平衡的组合,称为动不平衡,必须在两个或多个平面上校正。

　　为简化起见,只讨论第一种情况,通常可用图1所示的简图表示。设图1中转子质量为M1,轴承、摆架等转子以外的质量(叫做寄生质量)为M₂,这些质量由弹性系数为K的弹簧支撑着。偏心距为e的转子以角速度ω旋转时其离心力为:

　　此时的运动方程式可写成如下:

　　式中, c为阻尼系数。令M=M₁+M₂,解方程(4)可得振幅与相角分别为: