離心通風器動平衡離散度大的工藝分析

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摘要：離心通風器的實測不平衡量值的分布范圍為10～110g•mm之間，遠大于圖樣規定值，且離散度較大。對其影響因素進行了系統的研究分析，確定影響離心通風器動平衡值大的因素為平衡工裝的精度及平衡工藝。對離心通風器的平衡工裝及工藝進行優化，優化后的工藝能夠保證零件平衡結果的穩定，且重復性較好。

關鍵詞：離心通風器;動平衡;離散度大;工藝優化

0引言

在對多臺到壽及返廠修理的某型號機匣的離心通風器進行動平衡量復測時，發現動不平衡量值遠大于圖樣要求值,同時對廠內數件（包括未交庫、交庫未裝機、裝配進行工廠試車后狀態的新品）離心通風器進行了動平衡量測量，同樣存在動不平衡量與圖樣要求值差異較大情況，且其量值與到壽、返修的離心通風器基本相當，出現不平衡量超出了規定值8g•mm的現象，實測不平衡量的分布范圍為10～110g•mm之間，離散度較大。急需確定導致離心通風器出現上述問題的原因，并制定相應的解決措施。

1原因分析

為盡快查找離心通風器出現動不平衡量大且離散度大的原因，對其加工工藝進行了深入研究，對其實際工作狀態進行模擬分析，經過對離心通風器進行高溫、熒光、鉻酸陽極化和消除應力等試驗驗證后，離心通風器葉輪的動平衡量變化值均較小，最大16g•mm，可以確定離心通風器的加工過程對動不平衡量影響較小，去重后也不存在因殘余應力大而變形的問題。通過試驗，基本找到了可能影響葉輪動平衡的幾個因素：平衡工裝的精度、翻轉補償、重復裝配、離心通風器與平衡工裝間的配合間隙、零件安裝角度變化、工裝調整墊安裝角度的變化、光標的變動[1]。

1.1動平衡芯軸

離心通風器在動平衡機上安裝位置簡圖.將離心通風器按實際要求裝配至平衡芯軸，動平衡設備調整至動平衡時狀態。在離心通風器邊緣增加一定重量，檢查動平衡量實際變化值，根據試驗數據用芯軸正常進行平衡時，在增加1.05g重量后，動不平衡量測量增加量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18.37g•mm。將離心通風器從平衡芯軸上分解下來后，重新進行裝配，并保證零件間相對位置不變，重新測量數據分析，得出重復裝配誤差為0.32g，即19.68g•mm，且不平衡點角度變化較大。經測量，離心通風器與平衡芯軸間的配合間隙為0.1mm，將離心通風器分別向心軸對稱方向擠壓至一側后,再次進行動平衡測量，得出零件與工裝配合間隙導致平衡誤差為0.104g，即6.4g•mm，角度變化較小。通過上述工藝試驗，證明了動平衡工裝精度對零件動平衡量有一定影響，可達20g•mm左右，能夠與最初對零件反復測量中出現的誤差對應。

1.2動平衡工藝

動平衡過程中，離心通風器安裝角度變化、工裝調整墊安裝角度變化、測量光標的變動均會影響零件的最終動平衡值。

1.2.1離心通風器安裝角度

對離心通風器進行動平衡補償，消除工裝系統不平衡量后，將離心通風器翻轉不同角度進行測量，查看不平衡量的變化值。在進行動平衡補償消除工裝系統不平衡量后，對離心通風器角度進行變化，在轉動180°后，不平衡量變化值達到了17.2g•mm，角度與離心通風器的翻轉角度基本一致。

1.2.2工裝調整墊安裝角度

選取合格零件，在進行正常動平衡補償后，僅翻轉調整墊的角度，查看動不平衡量的變化值。在進行動平衡補償消除工裝系統不平衡量后，對調整墊角度進行變化，在轉動180°后，總不平衡量變化值達到了19.18g•mm，角度與調整墊的翻轉角度也相差較多。

1.2.3測量光標

用合格葉輪正常進行動平衡補償后，調整光標位置，查看不平衡量的變化值，試驗結果顯示，動平衡過程中光標變化后，對動平衡測量值影響較大，試驗中在變化90°時，不平衡量變化值達到了43.58g•mm，角度與調整墊的翻轉角度也相差較多。

2工藝優化

2.1平衡工裝整體結構的優化

對離心通風器的動平衡工裝進行優化設計，平衡工裝分為初平衡工裝和終平衡工裝。將動平衡工裝與離心通風器的配合尺寸按葉輪配合內徑的尺寸分級，每0.005分一級，裝配時與離心通風器精密選配。優化設計后的工裝整體質量減輕、精度提高，離心通風器與工裝的總重量為0.9kg，滿足平衡機的承重范圍要求，保證了動平衡的準確性。為保證離心通風器的動平衡狀態與裝機狀態保持一致，離心通風器裝配至芯軸后對螺母施加擰緊力矩，力矩大小與裝機狀態要求一致。在進行動平衡操作過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

通過對原有平衡工裝的芯軸外徑、離心通風器與工裝芯軸配合處的內徑進行測量，發現原有平衡工裝的芯軸外徑比離心通風器的內徑小了0.1mm，此間隙可產生的附加不平衡量為315.2×0.05=15.76g•mm，該值與實測的波動范圍吻合。為保證零件動平衡質量，在進行動平衡前，根據離心通風器內徑尺寸實際值對平衡工裝的芯軸進行選配，保證離心通風器與平衡的芯軸的配合不大于0.01mm。

2.3動平衡轉速確定

離心通風器的工作轉速為9280r/min，按剛性轉子的低速平衡要求，其動平衡轉速應在工作轉速的20%左右，即9280×20%=1856r/min。為保證離心通風器在平衡機上以最穩定的轉速進行平衡工作，分別在1200r/min、1500r/min、1800r/min、2000r/min等4個轉速下進行了試驗，試驗結論：4個轉速下零件的不平衡量差異在1～3g•mm之間，其中1500r/min轉速下的測量狀態比較穩定。

2.4翻轉補償

將光標紙貼在平衡芯軸的軸端后用線號筆標記光標紙粘貼的位置，在整個動平衡操作過程中，應保證光標紙的粘貼位置不變，如操作過程中光標紙脫落且找不到原始的粘貼位置，需重新進行翻轉補償；在整個操作過程中，光電頭只允許微動調整，不允許旋轉角度，如旋轉了角度需重新進行翻轉補償；每個離心通風器進行動平衡前均需進行翻轉補償操作，動平衡操作過程中如更改了平衡參數或調整了平衡機的擺架，均需重新進行翻轉補償操作。

3結語

本文通過試驗，確定了影響葉輪動平衡的因素：平衡工裝的精度、翻轉補償、重復裝配、離心通風器與平衡工裝間的配合間隙、葉輪安裝角度變化、工裝調整墊安裝角度的變化、光標的變動。通過對離心通風器的動平衡工裝進行優化設計，對動平衡工藝及操作過程進行完善，優化后的動平衡工裝及完善后的動平衡工藝能夠滿足離心通風器的動平衡技術要求，且平衡結果穩定，重復性較好。

［參考文獻］

[1]馬浩,賈慶軒,曲慶文,等.轉子動平衡理論分析[J].機械工程學報,2000,36(3):1-3.

[2]郎根峰,林京,廖與禾.全息動平衡相位補償方法[J].機械工程學報,2014,50(22):16-21.

作者:范慧芳 劉瑩 王育濤 單位:中國航發哈爾濱東安發動機有限公司