隔膜泵主動軸部裝靜平衡仿真試驗研究

摘 要：本文研究對象為大型隔膜泵動力端主動軸部裝。通過CAD軟件計算方法對雙缸雙作用隔膜泵的偏心輪連桿結構進行了配重計算，通過對左右偏心輪的配重來保證整個偏心輪部裝的靜平衡，獲得了偏心輪靜平衡時的配重結構。所得結論對隔膜泵動力端相關零部件的設計研發具有一定的理論指導意義。

關鍵詞：隔膜泵；主動軸；仿真試驗

1回轉體靜平衡的定義

當回轉件的寬度與直徑之比（寬徑比）小于0.2時，其所有的質量都可以看作分布在垂直于軸線的同一個平面內。如果回轉件的質心位置不在回轉軸線上，則當回轉件轉動時，其偏心質量就會產生離心慣性力，從而在運動副中引起附加動壓力。因為不平衡現象在回轉件靜止時就能顯示出來，故稱為靜不平衡。

2回轉體靜不平衡的危害

機械運轉時各運動構件將產生大小及方向均發生周期性變化的慣性力，這將在運動副中引起附加動壓力，增加摩擦力而影響構件的強度。這些周期性變化的慣性力會使機械的構件和基礎產生振動并使支撐承受不必要的沖擊力，從而降低機器的工作精度、機械效率及可靠性，縮短機器的使用壽命。尤其當振動頻率接近系統的固有頻率時會引起共振，造成重大損失。

3 回轉體靜平衡的測試方法

為了減小旋轉件由于靜不平衡對旋轉機械造成的損壞，需要對回轉體的靜平衡進行檢測，找出偏心重量與偏心距及偏心方位。在此基礎上可以通過加重與減重法而去除偏心量，保證旋轉物體的重心在其旋轉軸線上，而減小振動保證轉動的平衡性。目前，檢測回轉件的靜不平衡質量的大小和方位的方法有：靜平衡試驗和CAD軟件計算的方法。其中試驗方法可以考慮到回轉件因制造誤差、材質不均等原因引起的慣性力不平衡，由于無法通過計算來確定平衡質量的大小和方位，靜平衡試驗對這種情況具有良好的適應性；CAD軟件計算方法相對試驗方法具有方法簡單易行、需要的成本低等優點。

4 主動軸部裝靜平衡仿真試驗

通過CAD軟件計算方法對雙缸雙作用隔膜泵的偏心輪連桿結構進行了配重計算（如圖1），通過對左右偏心輪的配重來保證整個偏心輪部裝的靜平衡，獲得了偏心輪靜平衡時的配重結構。

圖1 隔膜泵主動軸靜平衡試驗仿真界面

配重后的相關數據為

質量：m=2912.89kg

重心：x=0.0012mm

y=0.0138mm

z=-18.4237mm

坐標x、y是配重分析的目標，計算x、y方向不平衡力矩為：

x：0.034N？m

y：0.394N？m

5 結論

由于坐標x、y是配重分析的目標，通過配重計算可以看到偏心輪連桿結構重心在關心的方向上偏離坐標軸的距離已經很小，滿足回轉體靜平衡的要求。

參考文獻：

[1]《活塞式壓縮機設計》編寫組.活塞式壓縮機設計.北京：機械工業出版社，1974.

[2]郁永章.容積式壓縮機.北京：機械工業出版社，2000.

[3]成大先.機械設計手冊.北京：化學工業出版社，2002.

作者簡介：

付鵬（1978- ），男，遼寧省沈陽市人，高級工程師，中國有色（沈陽）泵業有限公司副總工程師.