1 概述
旋轉機械的轉子經動平衡校驗后，裝配調試時整機振動及噪聲超標現象常有發(fā)生，其主要原因是裝配產生的誤差，各部分組合后形成的累積誤差以及平衡效應所產生的不平衡響應。為避免此種情況的產生，國內外許多制造廠家除對轉子本身進行動平衡校驗外，還針對各自產品的結構和振動特性，采用實際工況下的整機平衡方法進行動平衡校驗，甚至有的直接在零部件組裝后，進行額定工況下的整機全速動平衡校驗，大大縮短了生產周期，降低了成本，同時也保證了產品質量。
整機全速動平衡校驗運用于LWB400型臥螺離心機時，慎重擬定了平衡校驗方案，考慮到臥螺離心機的結構特點，平衡校驗的試驗步驟是：先采用整機平衡方法進行試驗，力求獲得必要的基本試驗數據，在掌握大量 手數據后，進行認真分析，然后再對動平衡校驗方案進行調整，希望獲得較滿意的試驗結果。
LWB400型臥螺離心機有關技術參數為：
轉鼓外徑為φ480mm、長度為1500mm、轉速為3500r/min。
螺旋推料器直徑為φ400mm、長度為1200mm、螺旋推料器轉速大于轉鼓轉速。
轉鼓和螺旋推料器均繞同一軸心線，以不同轉速運轉。
分析雙轉子系統(tǒng)在轉差較小的情況下拍振的形成原理，并通過試驗，采取拍振中單一轉子振動響應，將一般整機平衡方法運用于該機，取得了較滿意的結果。此種方法校驗的臥螺離心機目前已投入用戶生產線，并經受了耐久試驗考核，順利通過了產品 鑒定。
2 LWB400型臥螺離心機結構簡述
臥螺離心機的轉子系統(tǒng)主要由轉鼓、差速器、帶輪和螺旋推料器組成。差速器外殼和帶輪被固定在轉鼓上，組成一個轉子：螺旋推料器在轉鼓內腔通過花鍵軸和另一個帶輪及差速器內部組件形成另一個轉子。兩個轉子以一定的轉差繞同一軸心線同向旋轉，差轉速為16～26r/min。這樣即構成了一個由帶輪、差速器外殼、轉鼓組成的A轉子以及由螺旋推料器等組成的B轉子的雙轉子旋轉系統(tǒng)。
3 雙轉子旋轉系統(tǒng)的振動分析及采取的對策
從雙轉子的振動特性看，是以A轉子與B轉子的振動響應合成的形式出現，即相似于簡諧振動過程，但兩者的振幅與初相位隨時間在改變，其振幅曲線從大到小又從小到大，有規(guī)律的變化。這種規(guī)則的振動變化一般稱之為“拍”，通常也有稱之為“周期”的。在實際試驗過程中也證明了這一點，臥螺離心機運行過程中可以觀察到這種周期性振動現象，這種雙轉子旋轉系統(tǒng)振動合成后的幅值，即不平衡所產生的振動響應，對左、右主軸承的壽命有很大影響。
從雙轉子旋轉系統(tǒng)的振動分析和實際試驗中所觀察到的現象，要改善主軸承的受力狀態(tài)并延長其使用壽命，必須想辦法使雙轉子振動響應的幅值控制在盡可能小的范圍內。因此，對臥螺離心機這樣具有雙轉子旋轉系統(tǒng)的振動處理，應提出較高的動平衡精度要求，這樣做對機器整機質量的提高和保持其可靠性是大有好處的。
目前我國行業(yè)標準規(guī)定：臥螺離心機零部件（指旋轉部件）動平衡精度等級為G6.3級，整機的振動烈度指標空載為7.1mm/s，負載為11.2mm/s，現將整機動平衡校驗試驗的目標值定為比標準規(guī)定值優(yōu)一個等級即振動烈度指標控制在4.5mm/s內，并按此設想進行試驗準備，制定詳細試驗方案和實施步驟。
目前國外發(fā)達 利用 的頻譜分析儀，可調頻濾波器、積分振動儀等測試儀器，采用相關濾波原理提取并分離拍振中單一轉子的振動響應，取得動平衡校驗中的主要關鍵參數即平衡轉速、不平衡響應幅值和相位，對轉子系統(tǒng)進行整機平衡校驗。因受條件限制，決定采用轉鼓和螺旋推料器分開試驗，用較簡單實用的一般試驗儀器提取拍振中單一振子的振動響應來進行試驗工作。
4 試驗步驟、試驗儀器及平衡試驗實例
試驗工作在臥螺機試車臺位上進行，試驗儀器采用了動平衡測量箱、位移振幅測量儀、閃光測相儀、光電頭、數字測振儀等。振動傳感器布置在左、右軸承座、差速器處，并以此部位測得的振動信息作為平衡的主要依據；光電頭置放于轉鼓大端外徑相近處，并與相位測量裝置和測振儀相聯接。
整個現場平衡過程可分為如下三個步驟：
（1）首先測出轉子在原始失衡狀態(tài)下左、右軸承座處各自的振幅和相位角。
（2）然后在轉子左端側面上加一試驗配重，重新測出左、右軸承座處各自振幅和相位角。
（3）再取下左側面上所加的試驗配重，在轉子右側面加一試驗配重，再測出左、右軸承座處各自振幅和相位角。
試驗配重根據現場測試所得數據分析處理后確定。
這樣，有了振幅、相位角、試驗配重等數據，經過分析整理和適當計算，即可確定左、右側面上配重的平衡量大小和相位。
試驗時機器工作轉速定為3000r/min，差轉速為16r/min，有關數據如下表：
項目 | g/° | 左軸承處（μm/°） | 右軸承處（μm/°） |
原始 | 未加重（試重）狀態(tài) | 156/148 | 172/62 |
試重1 | 80/20 | 30/90 | 117/70 |
試重2 | 100/140 | 140/114 | 30/120 |
加重1 | 140/60 | 8/130 | 15/69 |
加重2 | 165/70 |
試驗結果證明，采用以上做法是可行的，但存在的不足之處是：由于臥螺離心機轉子從理論上講屬于剛性轉子范疇，其左、右軸承座的結構布置使振動傳感器得到的反應信號較弱，加大了信號處理的難度，這就需要操作和試驗人員有相當的實踐經驗進行正確判讀，作出準確處理。
為了證明這種方法的可靠性和實用性，在整機平衡工作結束后，對機器在額定工況下的整機振動烈度進行了測定，結果試驗機振動烈度為左軸承座處水平方向4.1mm/s，垂直4.4mm/s；右軸承座水平方向4.5mm/s，垂直5.1mm/s（空載狀態(tài)）。達到或優(yōu)于標準規(guī)定的要求，機器振動比試驗時的初始狀態(tài)大為減小，整機動平衡校驗及其試驗結果，令人滿意。
5 試驗結果討論
通過LWB400型臥螺離心機整機動平衡試驗的實踐過程，初步得到了如下結論：
（1）整機現場平衡對具有雙轉子旋轉系統(tǒng)的臥螺離心機不失為一種好的方法，但要將機器動平衡校驗到較好水平，則必須具備必要的測試手段、制作專門的工裝以及具有一定專業(yè)經驗的工程技術人員。
（2）在進行整機動平衡試驗過程中，與臥螺離心機轉子相聯接的差速器質量對整機振動的影響很大，試驗中發(fā)現機器運行過程中振動指標值波動經查明系差速器所引起，就此采取了針對性措施，消除了波動，收到了效果。
（3）螺旋推料器、轉鼓、差速器三者聯接的同軸度以及各自內部組件的形位公差控制對振動的影響也是不可忽視的，因為整機平衡的前提之一，就是零部件的制造質量和關鍵的形位公差要求必須在制造加工時就要嚴格控制，否則將對整機平衡帶來不利，特別是試驗數據的重復性難以保證，從而大大影響整機平衡效果。
（4）不同轉速下進行平衡校驗，平衡效果基本一致。
