離心通風(fēng)器動(dòng)平衡離散度大的工藝分析

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摘要：離心通風(fēng)器的實(shí)測(cè)不平衡量值的分布范圍為10～110g•mm之間，遠(yuǎn)大于圖樣規(guī)定值，且離散度較大。對(duì)其影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，確定影響離心通風(fēng)器動(dòng)平衡值大的因素為平衡工裝的精度及平衡工藝。對(duì)離心通風(fēng)器的平衡工裝及工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的工藝能夠保證零件平衡結(jié)果的穩(wěn)定，且重復(fù)性較好。

關(guān)鍵詞：離心通風(fēng)器;動(dòng)平衡;離散度大;工藝優(yōu)化

0引言

在對(duì)多臺(tái)到壽及返廠修理的某型號(hào)機(jī)匣的離心通風(fēng)器進(jìn)行動(dòng)平衡量復(fù)測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)不平衡量值遠(yuǎn)大于圖樣要求值,同時(shí)對(duì)廠內(nèi)數(shù)件（包括未交庫(kù)、交庫(kù)未裝機(jī)、裝配進(jìn)行工廠試車后狀態(tài)的新品）離心通風(fēng)器進(jìn)行了動(dòng)平衡量測(cè)量，同樣存在動(dòng)不平衡量與圖樣要求值差異較大情況，且其量值與到壽、返修的離心通風(fēng)器基本相當(dāng)，出現(xiàn)不平衡量超出了規(guī)定值8g•mm的現(xiàn)象，實(shí)測(cè)不平衡量的分布范圍為10～110g•mm之間，離散度較大。急需確定導(dǎo)致離心通風(fēng)器出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因，并制定相應(yīng)的解決措施。

1原因分析

為盡快查找離心通風(fēng)器出現(xiàn)動(dòng)不平衡量大且離散度大的原因，對(duì)其加工工藝進(jìn)行了深入研究，對(duì)其實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行模擬分析，經(jīng)過(guò)對(duì)離心通風(fēng)器進(jìn)行高溫、熒光、鉻酸陽(yáng)極化和消除應(yīng)力等試驗(yàn)驗(yàn)證后，離心通風(fēng)器葉輪的動(dòng)平衡量變化值均較小，最大16g•mm，可以確定離心通風(fēng)器的加工過(guò)程對(duì)動(dòng)不平衡量影響較小，去重后也不存在因殘余應(yīng)力大而變形的問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)，基本找到了可能影響葉輪動(dòng)平衡的幾個(gè)因素：平衡工裝的精度、翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償、重復(fù)裝配、離心通風(fēng)器與平衡工裝間的配合間隙、零件安裝角度變化、工裝調(diào)整墊安裝角度的變化、光標(biāo)的變動(dòng)[1]。

1.1動(dòng)平衡芯軸

離心通風(fēng)器在動(dòng)平衡機(jī)上安裝位置簡(jiǎn)圖.將離心通風(fēng)器按實(shí)際要求裝配至平衡芯軸，動(dòng)平衡設(shè)備調(diào)整至動(dòng)平衡時(shí)狀態(tài)。在離心通風(fēng)器邊緣增加一定重量，檢查動(dòng)平衡量實(shí)際變化值，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用芯軸正常進(jìn)行平衡時(shí)，在增加1.05g重量后，動(dòng)不平衡量測(cè)量增加量0.75g，誤差為0.3g，換算為不平衡量為18.37g•mm，平衡芯軸本身的誤差可達(dá)18.37g•mm。將離心通風(fēng)器從平衡芯軸上分解下來(lái)后，重新進(jìn)行裝配，并保證零件間相對(duì)位置不變，重新測(cè)量數(shù)據(jù)分析，得出重復(fù)裝配誤差為0.32g，即19.68g•mm，且不平衡點(diǎn)角度變化較大。經(jīng)測(cè)量，離心通風(fēng)器與平衡芯軸間的配合間隙為0.1mm，將離心通風(fēng)器分別向心軸對(duì)稱方向擠壓至一側(cè)后,再次進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)量，得出零件與工裝配合間隙導(dǎo)致平衡誤差為0.104g，即6.4g•mm，角度變化較小。通過(guò)上述工藝試驗(yàn)，證明了動(dòng)平衡工裝精度對(duì)零件動(dòng)平衡量有一定影響，可達(dá)20g•mm左右，能夠與最初對(duì)零件反復(fù)測(cè)量中出現(xiàn)的誤差對(duì)應(yīng)。

1.2動(dòng)平衡工藝

動(dòng)平衡過(guò)程中，離心通風(fēng)器安裝角度變化、工裝調(diào)整墊安裝角度變化、測(cè)量光標(biāo)的變動(dòng)均會(huì)影響零件的最終動(dòng)平衡值。

1.2.1離心通風(fēng)器安裝角度

對(duì)離心通風(fēng)器進(jìn)行動(dòng)平衡補(bǔ)償，消除工裝系統(tǒng)不平衡量后，將離心通風(fēng)器翻轉(zhuǎn)不同角度進(jìn)行測(cè)量，查看不平衡量的變化值。在進(jìn)行動(dòng)平衡補(bǔ)償消除工裝系統(tǒng)不平衡量后，對(duì)離心通風(fēng)器角度進(jìn)行變化，在轉(zhuǎn)動(dòng)180°后，不平衡量變化值達(dá)到了17.2g•mm，角度與離心通風(fēng)器的翻轉(zhuǎn)角度基本一致。

1.2.2工裝調(diào)整墊安裝角度

選取合格零件，在進(jìn)行正常動(dòng)平衡補(bǔ)償后，僅翻轉(zhuǎn)調(diào)整墊的角度，查看動(dòng)不平衡量的變化值。在進(jìn)行動(dòng)平衡補(bǔ)償消除工裝系統(tǒng)不平衡量后，對(duì)調(diào)整墊角度進(jìn)行變化，在轉(zhuǎn)動(dòng)180°后，總不平衡量變化值達(dá)到了19.18g•mm，角度與調(diào)整墊的翻轉(zhuǎn)角度也相差較多。

1.2.3測(cè)量光標(biāo)

用合格葉輪正常進(jìn)行動(dòng)平衡補(bǔ)償后，調(diào)整光標(biāo)位置，查看不平衡量的變化值，試驗(yàn)結(jié)果顯示，動(dòng)平衡過(guò)程中光標(biāo)變化后，對(duì)動(dòng)平衡測(cè)量值影響較大，試驗(yàn)中在變化90°時(shí)，不平衡量變化值達(dá)到了43.58g•mm，角度與調(diào)整墊的翻轉(zhuǎn)角度也相差較多。

2工藝優(yōu)化

2.1平衡工裝整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

對(duì)離心通風(fēng)器的動(dòng)平衡工裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，平衡工裝分為初平衡工裝和終平衡工裝。將動(dòng)平衡工裝與離心通風(fēng)器的配合尺寸按葉輪配合內(nèi)徑的尺寸分級(jí)，每0.005分一級(jí)，裝配時(shí)與離心通風(fēng)器精密選配。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的工裝整體質(zhì)量減輕、精度提高，離心通風(fēng)器與工裝的總重量為0.9kg，滿足平衡機(jī)的承重范圍要求，保證了動(dòng)平衡的準(zhǔn)確性。為保證離心通風(fēng)器的動(dòng)平衡狀態(tài)與裝機(jī)狀態(tài)保持一致，離心通風(fēng)器裝配至芯軸后對(duì)螺母施加擰緊力矩，力矩大小與裝機(jī)狀態(tài)要求一致。在進(jìn)行動(dòng)平衡操作過(guò)程中要保證平衡工裝的壓板與芯軸之間的裝配位置保持不變。

2.2工裝與零件的配合

通過(guò)對(duì)原有平衡工裝的芯軸外徑、離心通風(fēng)器與工裝芯軸配合處的內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)原有平衡工裝的芯軸外徑比離心通風(fēng)器的內(nèi)徑小了0.1mm，此間隙可產(chǎn)生的附加不平衡量為315.2×0.05=15.76g•mm，該值與實(shí)測(cè)的波動(dòng)范圍吻合。為保證零件動(dòng)平衡質(zhì)量，在進(jìn)行動(dòng)平衡前，根據(jù)離心通風(fēng)器內(nèi)徑尺寸實(shí)際值對(duì)平衡工裝的芯軸進(jìn)行選配，保證離心通風(fēng)器與平衡的芯軸的配合不大于0.01mm。

2.3動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速確定

離心通風(fēng)器的工作轉(zhuǎn)速為9280r/min，按剛性轉(zhuǎn)子的低速平衡要求，其動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速應(yīng)在工作轉(zhuǎn)速的20%左右，即9280×20%=1856r/min。為保證離心通風(fēng)器在平衡機(jī)上以最穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行平衡工作，分別在1200r/min、1500r/min、1800r/min、2000r/min等4個(gè)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)論：4個(gè)轉(zhuǎn)速下零件的不平衡量差異在1～3g•mm之間，其中1500r/min轉(zhuǎn)速下的測(cè)量狀態(tài)比較穩(wěn)定。

2.4翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償

將光標(biāo)紙貼在平衡芯軸的軸端后用線號(hào)筆標(biāo)記光標(biāo)紙粘貼的位置，在整個(gè)動(dòng)平衡操作過(guò)程中，應(yīng)保證光標(biāo)紙的粘貼位置不變，如操作過(guò)程中光標(biāo)紙脫落且找不到原始的粘貼位置，需重新進(jìn)行翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償；在整個(gè)操作過(guò)程中，光電頭只允許微動(dòng)調(diào)整，不允許旋轉(zhuǎn)角度，如旋轉(zhuǎn)了角度需重新進(jìn)行翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償；每個(gè)離心通風(fēng)器進(jìn)行動(dòng)平衡前均需進(jìn)行翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償操作，動(dòng)平衡操作過(guò)程中如更改了平衡參數(shù)或調(diào)整了平衡機(jī)的擺架，均需重新進(jìn)行翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償操作。

3結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)試驗(yàn)，確定了影響葉輪動(dòng)平衡的因素：平衡工裝的精度、翻轉(zhuǎn)補(bǔ)償、重復(fù)裝配、離心通風(fēng)器與平衡工裝間的配合間隙、葉輪安裝角度變化、工裝調(diào)整墊安裝角度的變化、光標(biāo)的變動(dòng)。通過(guò)對(duì)離心通風(fēng)器的動(dòng)平衡工裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)動(dòng)平衡工藝及操作過(guò)程進(jìn)行完善，優(yōu)化后的動(dòng)平衡工裝及完善后的動(dòng)平衡工藝能夠滿足離心通風(fēng)器的動(dòng)平衡技術(shù)要求，且平衡結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性較好。

［參考文獻(xiàn)］

[1]馬浩,賈慶軒,曲慶文,等.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論分析[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2000,36(3):1-3.

[2]郎根峰,林京,廖與禾.全息動(dòng)平衡相位補(bǔ)償方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014,50(22):16-21.

作者:范慧芳 劉瑩 王育濤 單位:中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司