探求风扇转子动平衡原理范文

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摘要：本文主要论述了小型发动机风扇转子的动平衡原理及工艺方法。

关键词：发动机；转子；动平衡

1概述

各类机械设备、交通工具、仪表装置等转动部件的振动是一种常见的现象。机械的振动不但影响本身的正常工作，还可能通过地基的振动传播，影响其他机器的工作或对建筑产生不良的影响，此外，振动又是产生噪声的根源，对操作者或邻近的其他人员在生理上产生不良影响。

2平衡基本原理

2.1不平衡的产生

一个质量M在R半径处以角频率ω旋转，就会产生离心力F，在一个转子中的不平衡的存在，是由于离心力没有被消除，振动负荷和振动位移传给轴承所造成的。

2.2不平衡量

不平衡量定义为μ它直接决定离心的大小和方向，它的量是MR，但在平衡技术中是这样表述的：μ=ur.

式中μ--不平衡量（克毫米）

u--不平衡量质量标量（克）

r--半径不平衡质量的重心与轴中心的距离（毫米）

如果只告诉你不平衡量μ的值，你无法判断出一个不平衡量值的优劣。因为这个量对于一个小转子来说那它的不平衡量值就太大了，而对于一个大转子来说显得很小可以忽略不计。这就引出了一个比不平衡量的单位。比不平衡量ee=ur/m。

它的物理意义是转子的单位重量的不平衡量也就是不平衡量除以转子重量，而且比不平衡量正好等于转子的偏心距。

2.3不平衡产生的原因

如果转子的质量分布对其轴线而言，不均匀、不对称，也即是其中心主惯性轴不与旋转轴线重合，就会产生不平衡，它会对支撑架和基础产生作用力，而且有时还会引起机械振动，振动的大小主要取决于不平衡量的大小及支撑架和基础的刚度。

3结构分析

转子重量10kg，发动机工作转速30000转/分；转子平衡精度要求5g.mm；转子只有一个支点，为球轴承，轴承内径为φ40mm；支承轴径φ80mm（套轴承），套皮带处轴径φ30mm，最小轴径φ30mm（不套轴承）；工件最大外径φ256mm，工件长度300mm。

4平衡试验

4.1存在难点

风扇转子是外质心、悬臂、带叶片的转子，而且叶片在装配时是间隙配合，这类转子对动不平衡量会有很大影响；风扇转子只有一个轴承，而且轴承没有露出来，无法直接进行支承；风扇转子只有一个轴承作为支承点，但是一个支点无法进行动平衡，所以还必须要选择一点作为动平衡的支承点。

4.2解决方案

对于外质心、悬臂的转子来讲，想完全克服其对动不平衡量造成的附加影响是不切实际的，只有在支承形式上控制其造成的影响，最好的解决方式就是两支点均为轴承支承，再为轴承做特殊的压具，这样可以大大的降低由于质心在外对转子的影响。

叶片松动对转子的动平衡影响很大，假使叶片的松动带来的圆周半径为127mm处的质量变化量为0.1g，那么0.1g的质量引起的动不平衡量值为127×0.1＝12.7g.mm，而风扇转子要求的动不平衡量是5g.mm，12.7g.mm＞5g.mm，风扇转子的平衡精度无法达到,所以准备在进行试验的时候加一些密封胶，使叶片的间隙减小，提高风扇转子平衡精度。

从风扇转子的结构图上可以看出，作为支点的轴承没有露出来，这样就需要设计制造一个精度高的轴承压具，以保证整个转子的动不平衡量；风扇转子只有一个轴承作为支承点，必须选择另一个合理的位置作为支承点，有两种方案可行，一是直接在风扇轴外花键的退刀槽处，采用滚轮支承，滚轮带压盖,二是利用风扇轴外花键，设计制造一个与之相配合的工装，工装为带内花键的套筒，要求套筒与花键轴之间为过盈配合，然后套筒上装轴承进行动平衡，动不平衡量要保证小于1g.mm，最后与风扇装配进行动平衡。

4.3动平衡

首先对原台风扇转子进行动平衡，一端支点为轴承，由轴承压盖压紧，另一端由滚轮支承并压紧，平衡数据见表1。动平衡机有补偿功能（补偿功能是通过控制补偿器，以电气形式使转子的初始不平衡为零，以加快平面的校正和标定过程），先对风扇转子进行补偿，通过补偿可以看到转子所能达到的最高精度。

考虑到支点与工装会对平衡精度造成影响，所以先用内花键套套在转子的右端作为右支点，在平衡的过程中平衡飘移值4.9～7.19g.mm之间，但是考虑到风扇是外质心、悬臂转子，工装本身的同轴度以及与转子的配合关系都对平衡精度有影响，而且轴承的影响量可能会很大，所以轴承的选用要合理，针对此问题更换了重新设计的工装，工装用的是双排调心轴承，而且有与转子配合时的定位面，会对平衡精度有所提高，进行动平衡后，平衡效果良好，达到要求精度，平衡值飘移在0.906～4.04g.mm之间（相关数据见表1）。

5结论

通过对风扇转子结构的研究，并进行平衡方法的试验分析，解决了悬臂类零件动平衡问题。