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张家港市谱发机械制造有限公司

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卧式离心机的减振

人气:发表时间:2019-02-14
    在对卧式离心机产生振动原因进行分析研究的基础上,提出了从整机平衡、动力减振和隔振三方面着手的减振方法,并介绍了这些方法的基本思路和实际使用效果。
1  问题的提出
    卧式离心机主要指刮刀卸料离心机,由于加料时物料分布不均匀以及卸料时产生的激励力等原因,会造成机器的剧烈振动,这种振动不仅会影响机器本身,而且还会影响其它机器和仪器的正常操作。若机器安装在楼层上,会造成建筑物的摇晃。同时操作人员长期处于这种强烈振动环境中对健康是很不利的。因此,对这类振动问题应及早采取措施给予解决。
    要解决振动问题,首先要分析其产生原因和特点。从振源分析卧式离心机产生的原因有: (1)离心机转鼓本身失衡; (2) 加料时物料分布不均匀使转鼓失衡; (3) 卸料时外加的激励力。转鼓失衡一般是因动平衡不佳所致。此外,少数长时间工作后的转鼓,因变形、腐蚀和磨损等原因也会发生新的不平衡,但只要及时采取措施,问题不难解决。前两种原因,由于问题较为复杂,解决方法亦应不同,如刮刀卸料离心机在加料、脱水和卸料时会发生很强烈的工频分量振动,由于具有随机性(无法事先预测) ,故不可能事先采取通常所用的动平衡方法来解决,而应采取综合治理的措施。
2  减振原理及方法
2.1  消除空鼓失衡
    对使用单位来说,最有效的办法是在现场做整机平衡。图1 为刮刀卸料离心机的平衡简图。平衡采用测相测幅法,即用传感器测量失衡振动并将其转换成电讯号后经放大滤波和限幅整流,使其成为负脉冲信号,由此负脉冲信号周期性地触发闪光灯瞬时闪光,因转鼓每转一周仅闪光一次,若事先在转鼓上标上等分记号,就可获得转鼓不平衡相位,并可由此确定出校正质量的大小和位置关系。整机平衡的效果,见表1。
图1  刮刀机卸料离心机的整机平衡
    图1  刮刀机卸料离心机的整机平衡
表1 整机平衡前后振幅的测量法
    表1 整机平衡前后振幅的测量法

2.2  布料不匀及突加激励力引起的振动减缓
    对布料不匀及卸料时突加力产生的随机性振动,可采取如下任一措施予以减缓。
2.2.1  自动平衡
    在转鼓上设置一平衡装置,该装置应能迅速将获取的布料不匀或突加力产生的振动信号反馈到控制机构去,然后再产生一个与不平衡离心惯性力相等或相反的消振力。迄今,对这种装置尽管未见到研究应用的报道,但它的确是一种从根本上消除振源的最好办法。目前,我们正在从事该项研究工作。
2.2.2  动力减振器
    这是一种消极的减振办法,因其不能消除振源,轴承上的周期性作用力并未减小。但它能把振动能量转移到减振器上去,从而把整机基础的振动大幅度地降下来。加之该减振装置简单,使用方便和效果显著,故在尚未找到更好的减振措施之前,此法仍不失为一种好办法。
图2  最简单的动力减振系统模型
    图2  最简单的动力减振系统模型
图3  双悬梁动力减振器
    图3  双悬梁动力减振器
    图2 所示为最简单的动力减振系统。若把离心机的振动简化为两自由度系统的振动,并设离心机振动系统的质量(主质量) 为M ,并支承在刚度为K 的弹簧上。动力减振器的运动质量为m ,减振器的弹簧刚度为k , f ( t ) 为作用在离心机机体上的激励力。当主系统的振动频率ω 与减振器固有频率ω0 相等,也即频率比P = ωPω0 = 1时,动力放大系数A = 0 ,主系统的振动可完全被动力减振器消除。其原因是在动力调谐条件下,动力减振器能产生一与作用在主质量M 上的激励力f ( t) 相等或相反的力。图3 所示为动力减振实例示意图,两只减振器安置在机器主轴两侧的外壳处,用于消除垂直、水平方向的振动和避免因仅于机器一侧单装一只动力减振器时所产生的附加力矩。动力减振器由一根长170mm 的M10 螺杆和一只既能在螺杆上任意位置固定又能沿螺杆作轴向位移的圆盘组成。调节具有集中质量m的圆盘在螺杆上的轴向位置,就能改变弹簧的刚度k ,进而达到调谐的目的。双悬梁动力减振系统的减振效果很明显,见表2。
表2 减振效果比较
    表2 减振效果比较
    2.2.3  振动的隔离
    采用上述的措施后振动虽然大为减小,但残余振动依旧存在,特别是卸料时瞬态作用力是无法消除的。为了减小通过基础传递出的振动,还应采取有效的隔振措施。按隔振理论,可把机器当作理想质量体,基础为绝对刚性,隔振器由无质量弹簧和理想粘性阻尼器并联而成,只要激励频率大于2 倍固有频率,就可产生隔振效果,当阻尼较小,激振频率越高,隔振效果也越好。按此理论,应可获得20~40dB 的衰减。但实际上单级隔振很难得到20dB 以上的衰减,且激振频率越高其间差别也越大,原因是上述假设与实际情况还有较大距离。为此,笔者采用阻抗分析法进行了以下隔振研究。
    设基础为非刚性的,隔振简图如图4。图4(a) 和(b) 分别表示离心机直接和间接(通过隔振器) 与阻抗为Zt 的基础相连。
图4  隔振简图
    图4  隔振简图
3  结束语
    (1) 本文提出的卧式离心机振动的综合治理方法已在生产实践中证明是有效的,可用于解决长期存在的这类振动问题;
    (2) 整机现场动平衡方法用来解决转鼓失衡十分有效,它仅需简易的现场动平衡仪,故投资少、见效快、容易操作掌握,有利于使用厂推广应用;
    (3) 动力减振虽不能从根本上消除振源,但能有效地减少整机振动,不失为一种简便实用的方法;
    (4) 阻抗分析法应用于此类离心机的隔振设计可获得较好的预期隔振效果。



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