专利名称：碟片分离机现场动平衡技术的制作方法
技术领域：
本发明是属于碟片分离机的动平衡技术，它是挠性转子动平衡的一种新方法，适用于在分离机使用现场或分离机制造厂对碟片分离机作整机平衡。
碟片分离机的转鼓是由100多只另件组装而成的部件，工作处于悬臂立式状态，其上轴承支承在六弹簧的挠性支承上，工作速度在4000转/分到7200转/分之间。
碟片分离机转鼓的平衡，通常是在卧式动平衡机，立式动平衡机或专用的高速立式动平衡机上进行的。为了消除转鼓在高转速下变形引起的不平衡，使用专用的高速立式动平衡机能达到较好的平衡效果，但是，这种平衡方法存在着下述缺点1.转鼓在高速立式动平衡机上达到的平衡精度同在整机上实际运转时的平衡精度不一致。其原因是在动平衡机上对分离机转鼓进行平衡时，并不是带着分离机的转轴一起进行的，而是将转鼓装在动平衡机主轴上进行平衡，动平衡机主轴同实际转轴的偏差也往往不一致，同转鼓之间的装配偏差也往往不一致，这会导致平衡精度的变化。
2.不能用于对分离机转鼓进行现场平衡。在生产现场使用一段时间以后的碟片分离机。由于更换碟片以及转鼓发生变形等原因，往往会造成新的不平衡，甚至产生强烈振动，这时就需对转鼓重新进行平衡校正。因专用的高速立式动平衡机每台价格高达数十万马克，一般分离机使用厂无条件购置，当发生上述情况后，只能将转鼓送至分离机制造厂重新进行平衡校正，从而增加了维修费用和严重影响生产。由本申请人提供的专利申请号为85106075，名称为立式蝶片分离机单侧点整机全速动平衡法，虽能克服在动平衡机上对转鼓进行平衡的一系列缺点，但是这种整机全速动平衡方法，对现场使用的碟片分离机进行平衡，存在如下所述的不足之处1.为了用传感器测得上轴承外圈处的振动，必须在上轴承座上打一个直径大于14mm的穿透孔，以安装非接触式的涡流传感器(见
图1A-A剖面假想线E所示位置)这会造成较长的停产时间，而对生产带来影响。
2.对于转鼓内径小于320mm的碟片分离机，由于上轴承座尺寸较小，不可能在相邻两只弹簧之间的轴承座上打出一个直径大于14mm的穿透孔，因而也就不可能采用此种平衡方法。
本发明克服了在安装传感器时必须在上轴承座上打一个直径大于14mm穿透孔的弊端，在大大减少停产时间条件下，即可对碟片分离机的转鼓进行快速和高精度的动平衡。
为了实现上述目的，本发明技术的主要特点是将测振传感器直接安置在接近上轴承的机壳上。由传感器1感受并发出的振动信号经与传感器相连的测振仪2及相位仪3，可测得振动速度和相位。经数据处理和换算后确定在平衡校正面上的去重量和位置，经过机械去重即可实现碟片分离机转鼓7的动平衡。
这样，本方法不必在上轴承座上打穿透孔条件下即可安置测振传感器，在分离机的工作现场，实现转鼓的整机快速和高精度的动平衡。
图1为本发明的动平衡测试装置示意图。将传感器1安装在接近上轴承6的机壳处，便能测得由于转鼓7的不平衡而产生的振动。
图2为图1中A-A剖面示意图。
图3为转子的振型示意图，图中(a)为一阶振型;(b)为二阶振型。
图4表示振动矢量三角形，图中(a)为低转速条件的矢量图;(b)为高转速条件下的矢量图。
按照振型分理平衡的原理，为了使一阶振型不平衡分量和二阶振型不平衡分量都得到很好的平衡，首先必须正确地作得此类悬臂挠性转子的一阶和二阶振型，见图2。
为使低转速时加重不影响高转速时的平衡，按振型分理平衡原理，对转鼓7的上加重面Ⅰ′和下加重面Ⅱ′同侧(对转鼓轴线来说)加重时，应满足Q1RY11+Q2RY12≠0Q1RY21-Q2RY22＝0 (1)式中Q1-低速时上加重面Ⅰ′的加重量Q2-低速时下加重面Ⅱ′的加重量R-加重处半径(假设上、下面加重半径相同)Y11，Y12，Y21，Y22-见图2所示。
则可消除一阶振型的不平衡分量，而对二阶振型的不平衡分量则基本上无影响，从而可确定在低速时，上、下加重面的加重比例为(Q1)/(Q2) ＝ (Y22)/(Y21) (2)为了使高速时的加重不影响低速时的平衡，在转鼓的上加重面Ⅰ′和下加重面Ⅱ′对侧加重时，应满足Q′1RY21+Q′2RY22≠0Q′1RY11-Q′2RY12＝0 (3)式中Q′1-高速时，上加重面Ⅰ′处的加重量Q′2-高速时，下加重面Ⅱ′处的加重量则可消除二阶振型的不平衡分量，而对一阶振型的不平衡分量基本上无影响。由此可确定在高速时，上、下加重面的加重比例为(Q1′)/(Q2′) = (Y12)/(Y11) (4)通常为了获得如图2所示的一阶和二阶振型曲线，必须通过繁复的计算，由计算机直接给出，但是，根据已经获得的大量振型曲线可发现在图2(a)所示的一阶振型曲线中，由于变形主要发生在弹簧上，轴线OD基本上是一根直线，在图2(b)所示的二阶振型曲线可见，虽然轴已发生明显的弯曲，但由于转鼓的刚性很大，转鼓的轴线CD基本上仍是一根直线，故利用图2(a)和图2(b)中的相似三角形关系，可分别求得
式中OC为转子下轴承至转鼓下加重面之间的距离;
OD为转子下轴承至转鼓上加重面之间的距离;
CG为转鼓重心至转鼓下加重面之间的距离;
DG为转鼓重心至转鼓上加重面之间的距离。
这四个距离尺寸均可直接测得，故 (Y12)/(Y11) 和 (Y22)/(Y21) 可求得。
关于在低速和高速下，上、下加重面的加重量和加重位置，可按下述方法确定。
首先在低速下测得机壳处的振动速度为V′1，相对相位角为∠α1，然后按式(2)的比例，在任意同一相位的上、下加重面处分别加试重G1和G2，使 (G1)/(G2) ＝ (Y22)/(Y21) ，并在同一转速下测得机壳处的振动速度为V″1，相对相位角为∠β1，最后根据上述测得的数据，通过作图或计算，来确定低速下的上、下加重面的加重量Q1和Q2，作图方法和步骤如下(见图3(a))。
1.以一定的比例作O1A1＝V′12.作O1B1＝V″1并∠A1O1B1＝∠β1-∠α13.连接A1B14.量出A1B1的长度和∠O1A1B15.求得为达到在低速下的平衡，上加重面的加重量为Q1＝G1
，下加重面的加重量为Q2＝G2
＝Q1(Y21)/(Y22) 。
6.将G1和G2从转鼓上取下，并将Q1和Q2分别加在由试重的位置从∠α向∠β的方向转过∠B1A1O1处，则低速平衡完成。
在低速平衡完成后，蝶式分离机从启动一直到1.5nk的转速范围内的振动可大幅度下降，直接进行高速平衡。在高速平衡时，首先在工作转速下测得机壳处的振动速度为V′2，相对相位角为α2，然后按式(4)的比例在上、下加重面处反向施加试重的G′1和G′2，使 (G1′)/(G2′) = (Y12)/(Y11) ，并在工作转速下再次测得机壳处的振动速度V″2，相对相位角为β2，最后根据上述测得的数据，用类似于上述低速平衡的作图方法和步骤〔见图3(b)〕则可确定在高速下的上、下加重面的加重量Q′1和Q′2，以及它们的施加的位置，则高速平衡完成，Q′1和Q′2的大小分别为
按上述方法确定的上、下加重面的在低速和高下的加重量，在各加重面上分别按矢量合成，然后换算到上、下平衡校正面上的去重量及位置，最后进行去重，则平衡完成。
下面简述平衡方法和步骤1.按图1所示完成仪器的接线，测振传感器1安置于机壳5上，接近上轴承位置的机壳处，并以该处的振动信息作为平衡的依据，振动速度由测振仪2测得，其相对相位角则由相位仪3显示，4为光电头或闪光灯，用以测相位。
2.升速到1500转/分，即在(1.5～2)nk下(nk为一阶临界转速)，测得该机壳处的振动速度V′1和相位相对角α1。
3.停机。
4.按 (G1)/(G2) = (Y22)/(Y21) 的比例，将试加重G1和G2分别加在同一相位的上、下加重面处，重复步骤2，测得机壳振动速度V″1和相对相位角β1。
5.按步骤2和4测得的振动信息，根据图3(a)所示的作图法或计算法，确定上、下加重面的加重量Q1和Q2及它的方位，并进行加重。
6.升速到工作转速，测得机壳的振动速度V′2和相对相位角α2。
7.停机。
8.按 (G1′)/(G2′) = (Y12)/(Y11) 的比例，将试加重G′1和G′2，分别反向地加在上、下加重面处。
9.重复步骤6，测得机壳的振动速度V″2和相对相位角β2。
10.按步骤6和8测得的振动信息，根据图3(b)所示的作图法或计算法，确定在高速时，上、下加重面的加重量Q′1和Q′2和它们的位置，并进行加重。
11.重复步骤2～10直到达到预定的动平衡精度标准。
12.将各加重量分别在上、下加重面按矢量合成，并换算到上、下平衡校正面的去重量。
13.进行机械去重。
14.复测。
15.动平衡完成。
若将上述动平衡步骤编成简易程序，则在进行动平衡时，只需将低速和高速下分别测得的振幅(振动速度)和相位，依次送入计算机，就能直接显示上、下加重面的加重量和加重位置。通常经第一次加重后，低速平衡已平衡，第二次测试仅需考虑高速平衡。
本发明的优点如下1.装置简单，安装传感器很方便。本发明仅需常规的测振仪和相位仪，故投资省，见效快，易于推广应用。
2.平衡精度高，并可消除其在高速立式动平衡机上的平衡所达到的平衡精度同实际平衡精度的不一致。
3.可用于现场平衡。本发明可以普遍应用于蝶片分离机的使用厂，对经过较长时间运转平衡精度发生变化以致产生不允许的振动的碟片分离机转鼓进行现场平衡，可及时改善分离机的动力性能，增长传动件的使用寿命，减少停工检修时间，提高分离机的使用率，本方法也同样适用在碟片分离机的制造厂对分离机产品进行整机平衡。
利用本发明的方法对碟片分离机转鼓进行平衡，取得了满意的效果，这可从下述应用的例子加以充分说明。
应用例应用本发明方法对某食品厂使用的一台3181M型碟片式奶油分离机进行了现场平衡，该分离机系瑞典α-Lanal公司生产，某食品厂在5年前从展览会上以廉价作为二手货购入，使用中由于产生剧烈振动导至铜齿轮严重磨损而报废，轴承也多次严重损坏而失败，将新的铜齿轮和轴承装上后，在工作转速下从机壳处测得振动速度达25mm/s，大大超过国际和国内合格品标准规定的振动速度值(7.1mm/s)，使用本发明方法进行现场平衡，无须在平衡前对机器作任何为满足测量需要的机械加工，仅需从图纸上量得为图2所示的OC、OD、CG、DG等尺寸就能对分离机实施现场平衡，仅经过2小时的测试分析，就完全确定了转鼓上存在的不平衡量和位置，并使振动速度降到5.5mm/s，低于该种型号碟片分离机在作为新机在出厂时整机振动指标5.6-7.1mm/s的振动值，使分离机恢复了正常而平衡的运转。
权利要求
一种碟片分离机的动平衡技术，是直接在工作现场进行动平衡，由传感器[1]发出振动信号，经与传感器相连的测振仪[2]及相位仪[3]，分别显示低速及高速条件下和相应的试加重后的振动速度和相位，通过数据处理，确定分离机转鼓上、下加重面处的加重量和位置，并换算到上、下平衡校正面上的去重量和位置，经机械去重达到分离机平衡，本发明的特征是传感器[1]安置在机壳[5]上，位于分离机的上轴承[6]的附近处。
全文摘要
碟片分离机现场动平衡技术是对采用立式悬臂挠性支承结构的分离机的一种新的动平衡方法，按此方法对分离机转鼓进行平衡时，仅需将置于靠近上轴承的机壳处的传感器在高速和低速下获得的振动信号送入常规的测振仪和相位仪，再进行数据处理，就能在生产现场方便而快速地对分离机转鼓实现高精度平衡。本发明的优点是测试速度快，平衡精度高，装置简单，投资省，便于在此类分离机的使用厂和生产厂对分离机进行整机平衡。
文档编号B04B9/14GK1055888SQ9110165
公开日1991年11月6日 申请日期1991年3月16日 优先权日1991年3月16日
发明者周保堂, 贺世正 申请人:浙江大学