變距螺旋槳現(xiàn)場動平衡的測試和校正

馬晉川 杜仲

摘 要：變距螺旋槳現(xiàn)場動平衡通過多次不平衡振動測試，了解各校正平面質(zhì)量分布與各測振點的關(guān)系，從而計算出不平衡校正的配重，然后將校正配重施加到轉(zhuǎn)子的各校正平面上，最后使不平衡振動達(dá)到允許范圍內(nèi)。在現(xiàn)場動平衡中，不平衡振動測試和不平衡質(zhì)量校正是現(xiàn)場動平衡的主要工作，所以，在實際工作中有必要系統(tǒng)地了解不平衡振動測試和質(zhì)量校正的一般性問題。

關(guān)鍵詞：振動測量；相位；配重；基準(zhǔn)點

1 現(xiàn)場動平衡的測量

現(xiàn)場動平衡振動測量不同于在平衡機上的測量，也不同于一般的振動測量?，F(xiàn)場動平衡振動測量是以現(xiàn)場動平衡為目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)機械振動測量，有其本身的獨特性?，F(xiàn)場動平衡振動測量包括混頻振動測量和基頻振動測量兩部分，一般需要測量軸承振動，對大型關(guān)鍵設(shè)備還需要測量轉(zhuǎn)子軸。

現(xiàn)場動平衡的大部分工作是解決正在運行的或者檢修設(shè)備的振動不達(dá)標(biāo)問題，現(xiàn)場機械設(shè)備運行振動不可能是單一頻率的振動，它或多或少包含除了基頻之外的其他頻率分量，是各種頻率分量的合成振動，而且機器運行振動的考核標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)是以通頻振動作為參量。所以，為了解決設(shè)備振動問題和評價現(xiàn)場動平衡，通頻振動測量是完全有必要的。由于轉(zhuǎn)子不平衡振動主要發(fā)生在軸承位置上，所以振動測量平面通常選在軸承上。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)機械需要進(jìn)行下列振動測量：

1.1 絕對軸承振動測量

絕對軸承振動測量是將傳感器固定在支承轉(zhuǎn)子上的軸承座上，測量軸承的絕對振動。絕對軸承振動是轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)相對于精致參考點的振動。一般一個軸承需要在3 個方向進(jìn)行測量，如圖1所示。軸承垂直振動測點是在軸承上蓋的上面的正中位置，垂直向下放置傳感器；水平振動測點是在軸承中分面正中位置，傳感器水平放置；軸向振動測點是在軸承蓋上方與轉(zhuǎn)子軸線平行；由于軸承結(jié)構(gòu)的限制，振動測點的位置可以偏移，但是測量方向決不能偏斜。

1.2 相對軸振動測量

相對軸振動的全稱是轉(zhuǎn)軸徑向相對振動，是指轉(zhuǎn)軸橫截面中心相對于軸承在某一半徑方向的振動。實際上，并不能直接測量到軸心的振動，所能測量到的是轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)表面在某一半徑方向的振動，作為相對軸振動。一般采用電渦流傳感器測量相對軸振動，在一個軸向平面放置兩個電渦流傳感器，如圖2所示。

一般采用兩個45°方向測量，如圖2（a）所示。如有特殊要求或結(jié)構(gòu)原因可以采用垂直、水平兩個方向測量，如圖2（b）所示。

用電渦流振動位移傳感器測量相對軸振動的信號作為動平衡計算參數(shù)時，還有一個“Run out”的問題，即振擺信號，指的是當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸不存在徑向相對振動時，傳感器輸出的波動電壓信號，也稱作慢轉(zhuǎn)速偏差，在不平衡未產(chǎn)生較大震動的低轉(zhuǎn)速時，由轉(zhuǎn)子表面測得的總偏差值中與轉(zhuǎn)速同頻的分量。

2 現(xiàn)場動平衡的校正

現(xiàn)場動平衡的質(zhì)量校正是動平衡的另一方面工作。大多數(shù)轉(zhuǎn)子經(jīng)過平衡測試后，基本上需要進(jìn)行動平衡校正工作。質(zhì)量校正就是在轉(zhuǎn)子的校正平面上進(jìn)行配重。校正平面是指垂直于轉(zhuǎn)子軸線，在其上通過增加或減少材料調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布的方法校正不平衡的平面，注意不能把校正平面與測量平面混在一起。轉(zhuǎn)子校正平面上，通過加重或減重的方法，減少在某一要求位置預(yù)測出的不平衡，稱之為配重。配重相位是在校正平面上加或減配重塊的角度位置。注意不能把配重相位和振動相位混在一起。

2.1 在校正平面上加配重塊的方式

（1）在已加工的圓周環(huán)形槽中加特制的配重塊，如圖3（a）所示，根據(jù)平衡槽的截面形狀，有各種不同形狀的配重塊。一種形狀的配重塊最好有不同質(zhì)量大小的配重塊，這樣有利于精確配重。

（2）在已加工的螺紋孔中加配重螺釘，如圖3（b）所示。同樣配重螺釘也要準(zhǔn)備不同質(zhì)量的螺釘，以備精確配重使用。

（3）采用焊接等方法將配重塊固定在校正面上。這種方法隨意性比較大，操作方便。但是一定注意轉(zhuǎn)子校正面的可焊性，并且特別注意在進(jìn)行焊接操作時的防火措施，保證安全生產(chǎn)。

（4）去除配重的方法有手工鉆孔、磨削或銑削加工等方法。去除材料的配重的方法比較費時，去除的質(zhì)量不能精確計量，現(xiàn)場動平衡使用的比較少。

2.2 動平衡配重的合成與分解

在現(xiàn)場動平衡中經(jīng)常需要進(jìn)行平衡配重的合成和分解計算。這些計算是根據(jù)平行四邊形法則進(jìn)行的矢量計算，一般采用圖解法手工計算。如果在現(xiàn)場動平衡儀中編入程序計算，就更方便快捷而準(zhǔn)確了。

2.3 配重塊安裝相位的測量

現(xiàn)場動平衡配重的一個非常重要的問題是在轉(zhuǎn)子的校正面上找準(zhǔn)配重塊的安裝角度。測量配重塊的安裝相位首先要確定安裝相位的基準(zhǔn)點和相位的計量方向。平衡配重相位與不平衡振動相位是不相同的，不能將其混為一談。配重基準(zhǔn)點最好使用測振基準(zhǔn)點，這樣便于總結(jié)動平衡規(guī)律。也可以不使用測振基準(zhǔn)點，而在校正平面任意確定一個零度起點。在一臺機器上，配重基準(zhǔn)點最好只取一個，為了方便相位測量也可以在每個校正平面上設(shè)置被平面的零度起點，這樣在動平衡過程中容易造成混亂。基準(zhǔn)零度最好是永久性的，以便下次重新動平衡時減少機器的啟動次數(shù)。確定配重相位的計量方向一般以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向為參考，也就是確定是按順轉(zhuǎn)向分度還是按逆轉(zhuǎn)向分度。

參考文獻(xiàn)

[1]安勝利，楊黎明編著.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[2]周仁睦編著.轉(zhuǎn)子動平衡：原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

（作者單位：中國民航飛行學(xué)院廣漢分院）