一 高速離心機被應用在很多的領域,但他還有需要解決的問題,比如讓他的振動變小,噪音降低,運行穩定,本文上海安亭科學儀器廠淺談ZPJ-40型高速轉盤離心機的振動問題,探索減振的技術。離心機主機,采用上、下兩層結構布局形式。電氣控制系統內置于主機柜體,整機一體化、結構緊湊。上層也就是試驗腔室,主要用于安裝離心機的高速轉子系統,包括轉盤、夾具及輔助設施、試件、主軸系、減振緩沖系以及支撐座體等。工作時,試驗腔室必須抽真空,減少轉盤高速旋轉時的風阻,避免出現轉盤運動不穩和磨擦發熱。下層在試驗腔室以下,主要用于安裝離心機的高速電機-皮帶增速驅動系統、電機懸掛架、減震器、潤滑系統、抽真空系統、電氣控制系統等。主機臺面上安裝有液晶觸摸屏,用于試驗控制參數的輸入,而且可實時顯示試驗速度、恒加速度值、升降速時間等。
1 離心機的減振
該離心機作為高速旋轉設備,加工精度和裝配質量嚴格控制,但由于轉子不可避免地存在質量偏心,使得通過轉子的主慣性軸與旋轉軸線不重合,因而設備運轉會產生由不平衡力引起的振動,并隨著轉速的提高,振動振幅不斷增大,工作噪音不斷增加,嚴重影響設備的可靠性。對于這些振動,如不加以控制,不僅離心機運行不穩定、噪音大,而且會出現主軸折彎,甚至斷裂的重大事故。為此,該離心機采用主動減振和被動減振兩種減振技術,將振動振幅控制在較小范圍內,確保離心機轉子在高速下安全穩定運行。
2 主動減振
主動減振包括采用工作轉速遠高于臨界轉速的柔性轉子和轉子精密動平衡。由于轉子的質心與幾何中心不可能完全對中,采用剛性轉子只圍繞幾何中心軸線旋轉,會產生無法消除的振動。因此采用柔性轉子,將驅動主軸設計成細長軸,材料采用特殊低碳鋼,經熱處理后強度及屈服極限均在1000MPa以上。這樣,一方面大大降低轉子的臨界轉速,轉子可盡早地通過臨界轉速,并工作在臨界轉速之上;同時,轉子受細長軸作用力小,可以自由微小擾動。工作狀態時,細長主軸輕微自然彎曲以適應轉子的不平衡量,轉子質心偏離幾何中心。當轉速進入定心區間時,主軸切換到圍繞著穿過轉子質心的慣性軸線旋轉,轉子達到自動調心狀態,并在高速下平穩地運轉。不過,這樣通過主軸的變形來抵消轉子的不平衡響應、以減小振動是有限的。因此,該離心機首先通過轉子精密動平衡來減少轉子的初始不平衡量。
3 被動減振
被動減振包括采用彈性阻尼支承、彈性聯接器和減振器。由于轉子工作于臨界轉速之上,在啟動、加速或停車、減速過程中必須通過臨界轉速。當轉子的不平衡與臨界轉速結合時,振動急劇放大,主軸惡劣偏斜和彎曲。為此,采用的彈性阻尼支承,將主軸的軸承座設計成撓性減振形式,利用支承中的粘彈性阻尼橡膠,將轉子系統的振動能量一部分由阻尼吸收耗散,另一部分由彈性變形吸收儲存,再以緩慢的速度釋放出來、作用于支座上。這樣振動能量經歷一個時間平均過程,振動峰值降低,從而削弱了轉子通過臨界轉速時產生的振幅和軸承動壓力,實現了轉子順利越過共振區而進入自動定心區,并在高速下穩定運行。
4 結論
該離心機作為高速旋轉設備,由不平衡力引起的振動不可避免。通過采用工作轉速遠高于臨界轉速的柔性轉子和轉子精密動平衡,以及橡膠彈性阻尼支承的減振技術,抑制了振動,并降低噪音,實現離心機轉子在高速下安全穩定運行。
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