高速造纸辊动平衡及动挠度的控制

2015-07-26谭国辉安德里茨中国有限公司广东佛山528000

山东工业技术 2015年5期

关键词：动平衡不平质心

谭国辉（安德里茨（中国）有限公司,广东佛山 528000）

高速造纸辊动平衡及动挠度的控制

谭国辉
（安德里茨（中国）有限公司,广东佛山 528000）

本文简单分析了不平衡及动挠度的产生和危害，建立了不平衡种类的力学模型，给出平衡精度的概念，分析了不平衡量及动挠度的控制方法，并通过实例分析了造纸辊不平衡量及动挠度的具体控制及调整。

造纸机械；造纸辊；高速；动平衡；平衡精度；不平衡量；动挠度；控制

1　不平衡及产生原因

一个水车，如有不平衡量，停下来时，重心总是在下方，这是静不平衡。在高速旋转时，会产生很大的离心力，引起机器振动及变形，该变形称为动挠度。振动和动挠度，会使机器性能低下，零部件过早损坏。造纸辊作为造纸机械的核心部件，其振动及动挠度的要求严格，否则会造成定量不稳、轴承磨损。

不平衡的产生，可能是设计方面的原因，如有非加工面；可能是材料缺陷，密度不均匀，厚度不一致；可能是生产和装配误差。

为满足造纸辊在高转速、高能量和高应力状态下的工作要求，尽量使其重量最轻、尺寸最小和成本最低，首要是进行振动及动挠度的控制，控制不平衡量源头。

2　不平衡的力学模型及类型

根据力学模型可建立如下的力学公式：

主矢力：

主力矩

根据力系简化结果的不同，可能存在四种不平衡状态：静不平衡，R0通过质心不为零，M0=0；准静不平衡，R0不通过质心不为零，=0；M0=0偶不平衡，R0为零，M0不为零；动不平衡，R0不为零，M0不为零。

3　平衡精度

要想得到理论上绝对的动平衡，必须使主矢力与主力矩都为零，即旋转轴z必须通过质心，而且是主惯轴之一。但几乎很难实现，我们引入了平衡精度的概念。

对于2000m/min的造纸辊，选用精度为G1.0，而250m/min的，选用G2.5。

4　动平衡及动挠度的控制方法

对于车速2000m/min的高速造纸辊，需要控制两个指标——剩余不平衡量和动挠度，保证纸机正常运转，无振动、定量稳定。

首先，要从源头开始，控制不平衡量的产生，使它尽可能降低到最低，为后面动平衡校准打好基础，否则不平衡量过大，无论如何也无法校正到符合要求。必须从原材料、设计、生产各个环节出发严格控制。然后，在专用的动平衡机上，进行精确的动平衡校正。常用的方法有两种：两校正面法和三校正面法。

两校正面法，即两端面配重，主要用于低速辊子动平衡和高速辊子的预平衡。辊子速度低，局部不平衡引起的动挠度不大，用此法校正整体不平衡量即可。此法将不平衡量分解到两端面上，得到等效力R1和R2，通过动平衡机测出其大小及相位，在相反相位上将其平衡。制造时，在两端面靠近外圆的地方，预留几个螺纹孔，根据不平衡量及相位，拧入配重块，来调整动平衡。

三校正面法，即中心面和两端面配重，主要用于高速辊子。辊子高速旋转时，如果辊子的局部不平衡量集中在中部，会引起较大的动挠度，无法通过两校正面法来降低，往往是整体动平衡合格而局部动挠度超标。此法将不平衡量向中心面分解，得到力R0和力偶M0，在中心面上校正R0，在两端面上校正M0，从而控制不平衡量及动挠度。制造时，中心面上的配重，通过平衡环来实现，通过圆周均布的弹簧固定于中部，配重块也是通过此弹簧压紧在内表面上，来校正动平衡及动挠度。