一 高速离心机被应用在很多的领域,但他还有需要解决的问题,比如让他的振动变小,噪音降低,运行稳定,本文上海安亭科学仪器厂浅谈ZPJ-40型高速转盘离心机的振动问题,探索减振的技术。离心机主机,采用上、下两层结构布局形式。电气控制系统内置于主机柜体,整机一体化、结构紧凑。上层也就是试验腔室,主要用于安装离心机的高速转子系统,包括转盘、夹具及辅助设施、试件、主轴系、减振缓冲系以及支撑座体等。工作时,试验腔室必须抽真空,减少转盘高速旋转时的风阻,避免出现转盘运动不稳和磨擦发热。下层在试验腔室以下,主要用于安装离心机的高速电机-皮带增速驱动系统、电机悬挂架、减震器、润滑系统、抽真空系统、电气控制系统等。主机台面上安装有液晶触摸屏,用于试验控制参数的输入,而且可实时显示试验速度、恒加速度值、升降速时间等。
1 离心机的减振
该离心机作为高速旋转设备,加工精度和装配质量严格控制,但由于转子不可避免地存在质量偏心,使得通过转子的主惯性轴与旋转轴线不重合,因而设备运转会产生由不平衡力引起的振动,并随着转速的提高,振动振幅不断增大,工作噪音不断增加,严重影响设备的可靠性。对于这些振动,如不加以控制,不仅离心机运行不稳定、噪音大,而且会出现主轴折弯,甚至断裂的重大事故。为此,该离心机采用主动减振和被动减振两种减振技术,将振动振幅控制在较小范围内,确保离心机转子在高速下安全稳定运行。
2 主动减振
主动减振包括采用工作转速远高于临界转速的柔性转子和转子精密动平衡。由于转子的质心与几何中心不可能完全对中,采用刚性转子只围绕几何中心轴线旋转,会产生无法消除的振动。因此采用柔性转子,将驱动主轴设计成细长轴,材料采用特殊低碳钢,经热处理后强度及屈服极限均在1000MPa以上。这样,一方面大大降低转子的临界转速,转子可尽早地通过临界转速,并工作在临界转速之上;同时,转子受细长轴作用力小,可以自由微小扰动。工作状态时,细长主轴轻微自然弯曲以适应转子的不平衡量,转子质心偏离几何中心。当转速进入定心区间时,主轴切换到围绕着穿过转子质心的惯性轴线旋转,转子达到自动调心状态,并在高速下平稳地运转。不过,这样通过主轴的变形来抵消转子的不平衡响应、以减小振动是有限的。因此,该离心机首先通过转子精密动平衡来减少转子的初始不平衡量。
3 被动减振
被动减振包括采用弹性阻尼支承、弹性联接器和减振器。由于转子工作于临界转速之上,在启动、加速或停车、减速过程中必须通过临界转速。当转子的不平衡与临界转速结合时,振动急剧放大,主轴恶劣偏斜和弯曲。为此,采用的弹性阻尼支承,将主轴的轴承座设计成挠性减振形式,利用支承中的粘弹性阻尼橡胶,将转子系统的振动能量一部分由阻尼吸收耗散,另一部分由弹性变形吸收储存,再以缓慢的速度释放出来、作用于支座上。这样振动能量经历一个时间平均过程,振动峰值降低,从而削弱了转子通过临界转速时产生的振幅和轴承动压力,实现了转子顺利越过共振区而进入自动定心区,并在高速下稳定运行。
4 结论
该离心机作为高速旋转设备,由不平衡力引起的振动不可避免。通过采用工作转速远高于临界转速的柔性转子和转子精密动平衡,以及橡胶弹性阻尼支承的减振技术,抑制了振动,并降低噪音,实现离心机转子在高速下安全稳定运行。
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