對于柴油發電機高速旋轉的零件如主軸、飛輪、傳動軸、皮帶輪轂等在裝配前應進行平衡試驗,檢驗其靜平衡與動平衡。零件不平衡將給零件本身和軸承造成附加載荷,使其在柴油發電機作業中發生震動,從而加載零件的磨損和損傷。故而零件和組合件在進行總裝前要進行平衡試驗,以提升修理質量和延遲總成的使用時限。零件和組合件的平衡分為靜平衡和動平衡兩種。產生不平衡的因由是零件的尺寸不精確、制造品質不均勻、因為安裝中的誤差,使零件的旋轉中心或軸線出現偏移。如零件的靜不平衡是因為零件的重心離開了零件的旋轉軸線而產生的,長形零件彎曲,質量沿長度分布不均勻而引起動不平衡。
在運轉步驟中,曲軸自身的不平衡量是影響主軸壽命和正常運轉的一個關鍵因素,而且這個因素也是較容易被忽略的。曲軸作為一個轉子圍繞軸線進行旋轉,其自身相對于軸線的質量分布不均勻而發生了離心力,這種離心力在主軸轉動流程中就發生了振動、噪聲,加載了軸承的磨損,以致嚴重影響產品的性能和壽命。為此,必須對柴油發電機曲軸進行動平衡校驗,使其達到允許的平衡精度等級,正常平穩的運轉使用。
動平衡是指旋轉體旋轉時圍繞軸心線的以外的由各偏心質點組成的旋轉品質裝置產生的旋轉慣性力合力及合力矩均等于零。因為柴油發電機是一個整體機構,在考慮其平衡性時,從曲柄連桿裝置的角度和主軸的角度考慮其平衡性。柴油發電機起動時轉速一般都不低于500轉每分鐘,于是對旋轉平穩性有一定要求,特別是高速柴油發電機,速度高離心力大可能導致較大振動,使軸承和支撐軸瓦過載損壞。
直列四沖程發電機主軸通常采用一四連桿與二三連桿呈現180度夾角的四拐五曲軸頸規劃,從理論布置是動平衡的,但由于材料密度,鑄造(鍛造)時存在尺寸區別,在實際操作中存在著一定量的不平衡量,為了改良主軸本身不平衡,降低曲軸承載荷,曲拐連接部位的功率力,需合理分布平衡塊,也稱配動塊。曲軸平衡配動塊主要功用是用來調整控制曲軸以軸心線為中心旋轉平穩性。
在硬支撐平衡機中,因為軸承支架剛性很大,故轉子不平衡量旋轉時產生的離心力,僅能使軸承支架產生微小擺動,因而轉子和軸承支架水平不產生振動偏移,這樣的作用力可以認為是功用在簡支架上的“靜力”,因此可用靜力學原理來解析轉子的動平衡要素。
對于一個動平衡剛性轉子,總可以在與旋轉軸線垂直而不與轉子重心相重合的兩個平面上減去或加上適當的毛重來達到動平衡。當轉子旋轉時,支架上的軸承會受到“不平衡”交變動壓力功能,這個動壓力就包含“不平衡”的大小和相位,因此,對這個動壓力經過轉換排查后,就可精確的得到轉子兩個較正面不平衡量的大小和相位。
因為探頭是安裝在支撐軸承處,而在實際對轉子的平衡中,并不是在轉子的任何位置都可以加重或去重的,因此,在平衡時應確定兩個工藝允許的較正面,就需要把軸承處檢測到的不平衡信號換算到兩個較正面上去,利用靜力學原理來實現,其機理見圖1、圖2。
根據靜力學原理,轉子處于平衡狀態須滿足EF=0;≥M=0;的初始條件,由此可得方程如下:
(1)a、b、c、rl、r2、W為已知,則調校面上應加(或減)的調校量可直接測出,并以克顯示,實現了軸承處測到的不平衡量信號向調校面的切換。
(2)轉子兩個校正面間的相互危害由支撐軸承和調校面的位置尺寸a、b、c確定,故不需要校正轉子和調整運轉試驗,就能在平衡前預領先行平面分離和校準。
零件的靜不平衡狀態。O—O線是圓盤的旋轉軸線,圓盤的重心為B,重心與旋轉軸線。假如把圓盤按圖中所示的方法支撐在軸承上,它是不能隨時靜止的(除重心在B的位置可以靜止)。因為力矩Q∶r的用途隨時都有自行轉動的趨勢,深圳發電機出租公司稱這種狀況為靜不平衡狀態。當靜不平衡零件旋轉時,由于物體的重心離開它的旋轉軸線,因而出現離心力。離心力F的大小可按下式計算∶
F=(Q/g)? r ? ω2=(Q/g) ? r ? (nπ/30)2................(公式5)
ω——圓盤的角速度。即離心力F的大小與速度的平方成正比。因此零件高速旋轉時,離心力是很危險的。
零件靜平衡的檢驗是在一個專門的查驗臺架上進行的。將裝在被檢查零件上的心軸平置在兩導軌上。如心軸滾動一兩圈,且始終停止在一個靜止點,則對應于心軸的較下方是重心偏離的位置方向,表示這一零件具有靜不平衡。一般解除不平衡毛重的措施有∶在不平衡毛重相對稱的一邊附加一毛重;另一種措施是在不平衡毛重一側去掉一部分金屬;
動不平衡,指作旋轉運動的零、部件,由于形狀誤差(比方說內外圓不同軸,圓柱不圓、母線不直,端面與軸線不垂直等)、內部組織不均勻等原由造成在柴油發電機旋轉時發生震動,產生不良影響的現象。動不平衡是圍繞旋轉軸的質量不均勻分布。 當質心(慣性軸)與旋轉中心(幾何軸)不對齊時,旋轉質量塊或轉子被稱為不平衡體。 不平衡導致轉子給旋轉構造振動的擺動運動特性。
經過靜平衡檢查的零件,還可能是動不平衡的。如處于靜平衡狀態的旋轉運動零件,可能出現動不平衡。因此,整個軸的重心一定位于旋轉軸線上,這樣的軸放在靜平衡臺上查看,一定是平衡的。當動不平衡零件旋轉時,由于零件沿長度方向上的質量不均勻而產生的離心力,就是動不平衡零件旋轉時所出現的附加力。由于這個附加力的功能,不僅會減弱零件的強度,而且會使軸承負載增加致使振動。柴油發電機上的主軸和傳動軸等高速度的運動要件,在柴油發電機維修時,都應該進行動不平衡檢驗。
下面引薦幾種具體零件在柴油發電機維修中取得平衡的步驟。
曲軸通常都有平衡重,有的柴油發電機曲軸的平衡重與柴油發電機主軸制成一體。有的柴油發電機曲軸平衡重則用螺栓緊固在主軸上。進行平衡時,可在曲軸平衡重或軸臂上用鉆孔或銑面的舉措取得平衡。在修理和拆除柴油發電機時,不要隨便拆下主軸的平衡重。曲軸有幾何軸心線和品質中心線之分。幾何中心線是以物體夾緊位置外圓做參照;品質中心線是以零件在轉動時,能使旋轉軸零件達到平穩轉動的品質中心連線。當一個軸類零件分布比較均勻對稱,從理論上它是平衡的,這時他的幾個中心線和品質中心線所示。
在活塞的4個行程中,只有一次是做功的,進氣、壓縮、排氣3個行程都需要一定的力量支持才能順利進行,而飛輪在這個步驟中就起了相當大的功能。
飛輪的體積很大,之于是做得比較大,具體是為了儲存發電機的運動能量,這樣才能保證主軸平穩地運行。其實這個機理跟深圳發電機出租公司小時候玩的陀螺玩具差不多,深圳發電機出租公司用力旋轉后,它能保持相當長時間的轉動,這樣就不難理解大的飛輪何以可以儲存能量了。另外,飛輪外緣鑲有齒環,與啟動馬達相連,通過啟動系統帶動飛輪旋轉從而起動發電機,如圖4所示。
在曲軸、飛輪及離合器總成分別進行平衡檢驗后,再將它們裝合在一起進行動平衡試驗。當其平衡度超過一定限度時應將總成拆散,分別重新進行平衡試驗,直到總成的不平衡度在允許的限度以內時,再進行動平衡查看。如不平衡,取得平衡的對策是在飛輪上取下金屬或在離合器殼上加裝平衡片。通常主軸、飛輪及離合器上都做有記號表明它們的安裝關系。在修理拆卸流程中應注意按記號裝配。
在修復過程中,傳動軸總成都進行動平衡試驗。取得其平衡的具體對策是在傳動軸軸管兩端焊接平衡片或在十字軸軸承蓋上加裝平衡片。
通過上式可以知道,主軸的允許剩余不平衡量是與其自身的質量有關的,但是對于不同的轉速,不平衡量的允許值也是各不相同的。
作為一條主軸,在各個曲拐上去重調校,將每缸的中間作為測量面,檢測完成后把不平衡量分解到每缸的兩個配重面上,在配重面上鉆孔調校,在曲軸參數設置中,深圳發電機出租公司需要設置每個調校面的水平坐標。另外深圳發電機出租公司還需要將每個扇面的去重起始角和終止角輸入到設置面板中。
(1)對于停放時間較長的轉子,為了保證測量數據的穩定,轉子需要在平衡轉速上維持一定的時間再進行測量。
主軸動平衡校驗的狀況,反應了柴油發電機運行程序的狀況,按照雙面動平衡,將主軸一分為二來看待,這也是符合曲軸正常運轉的規律,更接近曲軸實際操作狀況,通過主軸不平衡量的解算,提升曲軸品質,保證柴油發電機質量。----------------