隔膜泵主动轴部装静平衡仿真试验研究

摘 要：本文研究对象为大型隔膜泵动力端主动轴部装。通过CAD软件计算方法对双缸双作用隔膜泵的偏心轮连杆结构进行了配重计算，通过对左右偏心轮的配重来保证整个偏心轮部装的静平衡，获得了偏心轮静平衡时的配重结构。所得结论对隔膜泵动力端相关零部件的设计研发具有一定的理论指导意義。

关键词：隔膜泵；主动轴；仿真试验

1回转体静平衡的定义

当回转件的宽度与直径之比（宽径比）小于0.2时，其所有的质量都可以看作分布在垂直于轴线的同一个平面内。如果回转件的质心位置不在回转轴线上，则当回转件转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力。因为不平衡现象在回转件静止时就能显示出来，故称为静不平衡。

2回转体静不平衡的危害

机械运转时各运动构件将产生大小及方向均发生周期性变化的惯性力，这将在运动副中引起附加动压力，增加摩擦力而影响构件的强度。这些周期性变化的惯性力会使机械的构件和基础产生振动并使支撑承受不必要的冲击力，从而降低机器的工作精度、机械效率及可靠性，缩短机器的使用寿命。尤其当振动频率接近系统的固有频率时会引起共振，造成重大损失。

3 回转体静平衡的测试方法

为了减小旋转件由于静不平衡对旋转机械造成的损坏，需要对回转体的静平衡进行检测，找出偏心重量与偏心距及偏心方位。在此基础上可以通过加重与减重法而去除偏心量，保证旋转物体的重心在其旋转轴线上，而减小振动保证转动的平衡性。目前，检测回转件的静不平衡质量的大小和方位的方法有：静平衡试验和CAD软件计算的方法。其中试验方法可以考虑到回转件因制造误差、材质不均等原因引起的惯性力不平衡，由于无法通过计算来确定平衡质量的大小和方位，静平衡试验对这种情况具有良好的适应性；CAD软件计算方法相对试验方法具有方法简单易行、需要的成本低等优点。

4 主动轴部装静平衡仿真试验

通过CAD软件计算方法对双缸双作用隔膜泵的偏心轮连杆结构进行了配重计算（如图1），通过对左右偏心轮的配重来保证整个偏心轮部装的静平衡，获得了偏心轮静平衡时的配重结构。

图1 隔膜泵主动轴静平衡试验仿真界面

配重后的相关数据为

质量：m=2912.89kg

重心：x=0.0012mm

y=0.0138mm

z=-18.4237mm

坐标x、y是配重分析的目标，计算x、y方向不平衡力矩为：

x：0.034N？m

y：0.394N？m

5 结论

由于坐标x、y是配重分析的目标，通过配重计算可以看到偏心轮连杆结构重心在关心的方向上偏离坐标轴的距离已经很小，满足回转体静平衡的要求。

参考文献：

[1]《活塞式压缩机设计》编写组.活塞式压缩机设计.北京：机械工业出版社，1974.

[2]郁永章.容积式压缩机.北京：机械工业出版社，2000.

[3]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002.

作者简介：

付鹏（1978- ），男，辽宁省沈阳市人，高级工程师，中国有色（沈阳）泵业有限公司副总工程师.