二次钢球镜板式静平衡试验工艺研究

冯慧奇，隋松梅

(哈尔滨电机厂有限责任公司， 黑龙江哈尔滨 150040)

二次钢球镜板式静平衡试验工艺研究

冯慧奇，隋松梅

(哈尔滨电机厂有限责任公司， 黑龙江哈尔滨 150040)

指出了大型转动部件静平衡工序的系统误差过大，并用两次试验数据给出了验证。提出了在静平衡工具及被测工件上增加4个测量孔，指出了在静平衡试验工序中利用这4个测量孔来校正被试工件与静平衡工具套筒的对中精度可以减小静平衡试验装置的系统误差，可提高转轮静平衡的试验精度，可提高静平衡装置的通用性。

静平衡；二次静平衡试验；残余不平衡力矩

0 引言

静平衡工艺研究的转轮直径5 152 mm，高度2 792 mm，质量55 036 kg，静平衡装置质量3 306 kg，转轮允许残余不平衡力矩不大于140 N·m。目的是通过采取工艺措施来保证静平衡装置满足静平衡试验的技术要求。

1 转轮静平衡装置

图1 转轮静平衡装置示意图

转轮平衡静平衡装置包括平衡底座、过渡法兰、平衡套筒、丝杠、挡板、钢球、镜板等几部分(见图1)。其中过渡法兰为新制工装工具，其余部分为原有工装工具。只特制了过渡法兰，而采用原有工装工具与其配用，大大节省了工装成本。由于过渡法兰与转轮、平衡套筒为间隙配合，因此在进行转轮静平衡试验时有必要验证静平衡的精度。

2 试验过程

2.1 第一次静平衡试验

按照转轮静平衡试验工艺守则进行试验，在转轮下环外圆半径2 576 mm处挂0.8 kg的重物，在半径2 517.5 mm的下环平面下降值为0.090 cm。根据转轮平衡的经验公式：H=(PR-μG)R/Gh计算，其中：G为被平衡物的总质量(转轮+平衡工具，不包括底座质量)，kg；P为 配重物的质量(在半径R处)，kg;R为配重物所在半径，cm；μ为动摩擦系数μ=0.001～0.002，一般取0.0015；H为在所加重物半径R处产生的下降值，cm；h为平衡工具的球心到转轮重心的距离，cm。

经过计算，h=5.7 cm，符合经验公式中“G=50 000～100 000 kg时，h=5～8 cm”的取值范围，可不再对h值调整。取h=5～8，经过计算，在半径2 576 mm处挂0.8 kg的重物，在半径2 517.5 mm的下环平面下降值H为0.063～0.102 cm，灵敏度为合格。根据转轮的残余不平衡力矩140 N·m，在下环外圆半径2 576 mm处挂不超过5.4 kg的重物则转轮平衡为合格。

通过对转轮配重，在配重腔配重110 kg，在下环外圆半径2 576 mm处挂2.4 kg的重物，在半径2 517.5 mm的下环平面下降值为0.092 cm，灵敏度合格，2.4 kg<5.4 kg，残余不平衡力矩合格。将配重位置和悬挂重物的位置做标记。

2.2 第二次静平衡试验

转轮放下后静止不动，拆开过渡法兰与转轮的把合螺栓。将过渡法兰、平衡套筒、丝杠、挡板、钢球把合在一起成为一个整体。用吊车起吊平衡套筒，旋转180°，进行第二次转轮静平衡试验。在配重腔配重160 kg，其中配重位置与第一次配重位置逆时针圆周方向偏差约1 500 mm。

经过对静平衡装置图纸分析，过渡法兰与平衡套筒的间隙配合尺寸为φ725H7/f7(间隙为0.08～0.24 mm)，过渡法兰与转轮的间隙配合尺寸为φ1110H8/f7(间隙为0.098～0.368 mm)。采用极限值计算，转轮中心相对于静平衡装置中心的最大偏差Δ=0.24+0.368=0.608 mm。那么，就间隙值而言，转轮的不平衡力矩为GΔ=58 342 kg×10 N/ kg×0.608 mm×0.001=354.7 N·m>140 N·m。

通过上述分析和计算，可见静平衡装置平衡系统的误差较大，精度不能满足静平衡试验要求。

2.3 过渡法兰加工测量孔

转轮静平衡装置的过渡法兰与转轮、套筒配合间隙较大。如果间隙调整不均匀，容易造成平衡工具与转轮偏心，以致平衡系统误差较大。为保证过渡法兰与转轮、套筒同心，减小平衡装置的系统误差，在过渡法兰上与转轮和套筒止口节圆上，每隔90°钻4个φ200测量孔。装配时可有效地调整过渡法兰与转轮、套筒之间的间隙，保证平衡工具与转轮同心。

2.4 第三次静平衡试验

过渡法兰与转轮、套筒的间隙，通过测量孔的间隙测量，要求对点一致，误差不超过0.02 mm，保证了过渡法兰和转轮的同心要求。转轮的不平衡力矩为GΔ′=58 342 kg×10 N/kg×0.02 mm×0.001=11.67 N·m<140 N·m，可见静平衡装置的系统误差不影响转轮的残余不平衡力矩。

通过对转轮配重，在配重腔配重136 kg，在下环外圆半径2 576 mm处挂2.8 kg的重物，在半径2 517.5 mm的下环平面下降值为0.089cm，灵敏度合格，2.8 kg<5.4 kg，残余不平衡力矩合格。保留配重物，取掉悬挂重物并标记悬挂重物的位置。

2.5 第四次静平衡试验

在下环外圆半径2 576 mm处挂3.2 kg的重物，在半径2 517.5 mm的下环平面下降值为0.092 cm，灵敏度合格，3.2 kg<5.4 kg，残余不平衡力矩合格。将悬挂重物的位置做标记，与第三次静平衡试验悬挂重物标记位置逆时针偏差约90 mm。

表1 静平衡数据比较

通过表1的数据比较，两次静平衡试验数据基本一致，灵敏度和残余平衡力矩均合格，说明静平衡等级满足ISO 1940/1—1986(E)G6.3级的标准要求。

3 结语

通过对转轮静平衡装置的结构分析，优化了静平衡装置，消除了静平衡装置的系统误差，扩大了静平衡装置的通用性。经过两次静平衡试验得出的数据和结论，可以证明该种结构的静平衡装置可满足静平衡试验标准的要求。转轮静平衡试验可不再旋转角度做二次静平衡试验。此次静平衡试验工艺研究对液压式球轴承、三支点静平衡等静平衡方式也有借鉴意义。