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离心通风器动平衡离散度大的工艺分析

摘要:离心通风器的实测不平衡量值的分布范围为10~110g•mm之间,远大于图样规定值,且离散度较大。对其影响因素进行了系统的研究分析,确定影响离心通风器动平衡值大的因素为平衡工装的精度及平衡工艺。对离心通风器的平衡工装及工艺进行优化,优化后的工艺能够保证零件平衡结果的稳定,且重复性较好。

关键词:离心通风器;动平衡;离散度大;工艺优化

0引言

在对多台到寿及返厂修理的某型号机匣的离心通风器进行动平衡量复测时,发现动不平衡量值远大于图样要求值,同时对厂内数件(包括未交库、交库未装机、装配进行工厂试车后状态的新品)离心通风器进行了动平衡量测量,同样存在动不平衡量与图样要求值差异较大情况,且其量值与到寿、返修的离心通风器基本相当,出现不平衡量超出了规定值8g•mm的现象,实测不平衡量的分布范围为10~110g•mm之间,离散度较大。急需确定导致离心通风器出现上述问题的原因,并制定相应的解决措施。

1原因分析

为尽快查找离心通风器出现动不平衡量大且离散度大的原因,对其加工工艺进行了深入研究,对其实际工作状态进行模拟分析,经过对离心通风器进行高温、荧光、铬酸阳极化和消除应力等试验验证后,离心通风器叶轮的动平衡量变化值均较小,最大16g•mm,可以确定离心通风器的加工过程对动不平衡量影响较小,去重后也不存在因残余应力大而变形的问题。通过试验,基本找到了可能影响叶轮动平衡的几个因素:平衡工装的精度、翻转补偿、重复装配、离心通风器与平衡工装间的配合间隙、零件安装角度变化、工装调整垫安装角度的变化、光标的变动[1]。

1.1动平衡芯轴

离心通风器在动平衡机上安装位置简图.将离心通风器按实际要求装配至平衡芯轴,动平衡设备调整至动平衡时状态。在离心通风器边缘增加一定重量,检查动平衡量实际变化值,根据试验数据用芯轴正常进行平衡时,在增加1.05g重量后,动不平衡量测量增加量0.75g,误差为0.3g,换算为不平衡量为18.37g•mm,平衡芯轴本身的误差可达18.37g•mm。将离心通风器从平衡芯轴上分解下来后,重新进行装配,并保证零件间相对位置不变,重新测量数据分析,得出重复装配误差为0.32g,即19.68g•mm,且不平衡点角度变化较大。经测量,离心通风器与平衡芯轴间的配合间隙为0.1mm,将离心通风器分别向心轴对称方向挤压至一侧后,再次进行动平衡测量,得出零件与工装配合间隙导致平衡误差为0.104g,即6.4g•mm,角度变化较小。通过上述工艺试验,证明了动平衡工装精度对零件动平衡量有一定影响,可达20g•mm左右,能够与最初对零件反复测量中出现的误差对应。

1.2动平衡工艺

动平衡过程中,离心通风器安装角度变化、工装调整垫安装角度变化、测量光标的变动均会影响零件的最终动平衡值。

1.2.1离心通风器安装角度

对离心通风器进行动平衡补偿,消除工装系统不平衡量后,将离心通风器翻转不同角度进行测量,查看不平衡量的变化值。在进行动平衡补偿消除工装系统不平衡量后,对离心通风器角度进行变化,在转动180°后,不平衡量变化值达到了17.2g•mm,角度与离心通风器的翻转角度基本一致。

1.2.2工装调整垫安装角度

选取合格零件,在进行正常动平衡补偿后,仅翻转调整垫的角度,查看动不平衡量的变化值。在进行动平衡补偿消除工装系统不平衡量后,对调整垫角度进行变化,在转动180°后,总不平衡量变化值达到了19.18g•mm,角度与调整垫的翻转角度也相差较多。

1.2.3测量光标

用合格叶轮正常进行动平衡补偿后,调整光标位置,查看不平衡量的变化值,试验结果显示,动平衡过程中光标变化后,对动平衡测量值影响较大,试验中在变化90°时,不平衡量变化值达到了43.58g•mm,角度与调整垫的翻转角度也相差较多。

2工艺优化

2.1平衡工装整体结构的优化

对离心通风器的动平衡工装进行优化设计,平衡工装分为初平衡工装和终平衡工装。将动平衡工装与离心通风器的配合尺寸按叶轮配合内径的尺寸分级,每0.005分一级,装配时与离心通风器精密选配。优化设计后的工装整体质量减轻、精度提高,离心通风器与工装的总重量为0.9kg,满足平衡机的承重范围要求,保证了动平衡的准确性。为保证离心通风器的动平衡状态与装机状态保持一致,离心通风器装配至芯轴后对螺母施加拧紧力矩,力矩大小与装机状态要求一致。在进行动平衡操作过程中要保证平衡工装的压板与芯轴之间的装配位置保持不变。

2.2工装与零件的配合

通过对原有平衡工装的芯轴外径、离心通风器与工装芯轴配合处的内径进行测量,发现原有平衡工装的芯轴外径比离心通风器的内径小了0.1mm,此间隙可产生的附加不平衡量为315.2×0.05=15.76g•mm,该值与实测的波动范围吻合。为保证零件动平衡质量,在进行动平衡前,根据离心通风器内径尺寸实际值对平衡工装的芯轴进行选配,保证离心通风器与平衡的芯轴的配合不大于0.01mm。

2.3动平衡转速确定

离心通风器的工作转速为9280r/min,按刚性转子的低速平衡要求,其动平衡转速应在工作转速的20%左右,即9280×20%=1856r/min。为保证离心通风器在平衡机上以最稳定的转速进行平衡工作,分别在1200r/min、1500r/min、1800r/min、2000r/min等4个转速下进行了试验,试验结论:4个转速下零件的不平衡量差异在1~3g•mm之间,其中1500r/min转速下的测量状态比较稳定。

2.4翻转补偿

将光标纸贴在平衡芯轴的轴端后用线号笔标记光标纸粘贴的位置,在整个动平衡操作过程中,应保证光标纸的粘贴位置不变,如操作过程中光标纸脱落且找不到原始的粘贴位置,需重新进行翻转补偿;在整个操作过程中,光电头只允许微动调整,不允许旋转角度,如旋转了角度需重新进行翻转补偿;每个离心通风器进行动平衡前均需进行翻转补偿操作,动平衡操作过程中如更改了平衡参数或调整了平衡机的摆架,均需重新进行翻转补偿操作。

3结语

本文通过试验,确定了影响叶轮动平衡的因素:平衡工装的精度、翻转补偿、重复装配、离心通风器与平衡工装间的配合间隙、叶轮安装角度变化、工装调整垫安装角度的变化、光标的变动。通过对离心通风器的动平衡工装进行优化设计,对动平衡工艺及操作过程进行完善,优化后的动平衡工装及完善后的动平衡工艺能够满足离心通风器的动平衡技术要求,且平衡结果稳定,重复性较好。

[参考文献]

[1]马浩,贾庆轩,曲庆文,等.转子动平衡理论分析[J].机械工程学报,2000,36(3):1-3.

[2]郎根峰,林京,廖与禾.全息动平衡相位补偿方法[J].机械工程学报,2014,50(22):16-21.

作者:范慧芳 刘莹 王育涛 单位:中国航发哈尔滨东安发动机有限公司

 

  发布时间:2017/5/12 10:18:52  阅读人次