离心风机的振动是用户和制造厂家共同关注的问题。振动超标,会使轴承温度上升,磨损加剧,严重的还会使地脚螺栓断裂,轴承箱体开裂,甚至会使叶轮开裂和解体。
减小振动的办法是进行动平衡:叶轮平衡和整机动平衡。
为什么叶轮在动平衡机上达到标准,还要进行整机动平衡,因为风机的振动是由周期性的干扰力产生。根据机械振动的公式:X=-F/K,在弹性形变范围之内,振动的大小X与干扰力F成正比,与系统的刚性K成反比。
1 风机所受的主要干扰力
风机运行时受到空间力系的作用。在这一力系中,不做周期性变化的力,不产生干扰力,如重力、轴承座对轴承的反作用力等等,它们称为静反力。周期性的干扰力称为动反力。周期性干扰力包括3种。
1.1 偏心干扰力
由于制造误差和材料不均匀等因素,使叶轮的质心不在叶轮的圆心上,有一个偏移量e(e=OP,方向从O到P)。轴流式风扇的气流方向垂直于叶片的旋转方向,离心式风扇的气流方向被叶片的旋转方向切断。就使得叶轮运转时产生一个离心力,也叫偏心干扰力(见图1)。假设叶轮转子的质量为m,角速度为ω,则偏心干扰力F=meω。而ω=nπ/30。
例m=5 000㎏
e=0.02mm=0.02×10-3 m
n=980r/min
则F=5 000×0.02×10-3×[(980×π)/30]2≈1 053.2N
干扰力F还是相当大的。
判断风机的振动形变是否运行在弹性形变范围内,与“质量-弹簧系”相比,要复杂的多。前者通常安装在空调机组,锅炉鼓,引风机等的入口和出口处,后者通常安装在风道中,或安装在风道出口的前端。联轴器同心度误差、水平度误差偏大,地脚螺栓及其它固定螺栓松动,轴承损坏,水泥基础刚性不够,叶轮材料疲劳等。这些都可能使风机(整体)的振动不在弹性形变范围内。现场动平衡难做,主要在如何判断风机是否运行在弹性形变范围内。
了解了风机叶轮的受力情况,同时又能够判断风机振动的形变是否运行在弹性形变范围内,使现场做动平衡也相对简单。
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