制冷机冷却风扇转子动平衡技术的研究

　　0 前 言

　　制冷机冷却风扇转子在工作过程中，会经常出现不平衡的状况，是制冷机的常见故障之一，风扇转子的不平衡要引起使用者高度重视，因为它将引起风扇及强烈的振动，但是风扇如果出现不平衡，要是将其解体分析，会很麻烦，因此是否可以在不解体的情况下，实现风扇的现场平衡技术是我们探索的方法之一。基于这种思路，现力求给出一种制冷机冷却风扇转子在不解体的前提下进行现场平衡。

　　1 建立制冷机冷却用风扇转子振动的数学模型

　　如图1所示为一制冷机冷却风扇简化的单自由度振动系统图。设转子的转速为n(rpm) ，则有ω=2πn/60，那么有相应的关系式

式中:M 为风扇的总质量，kg;c 为转子的阻尼系数;k 为转子的弹性系数; m 为转子的偏心质量，kg;e 为转子的偏心距，mm;ω为转子的工作频率，Hz;x(t) 为风扇振动的幅值响应，mm。

　　讨论: (1) 对于幅频特性:

　　当λ <<1( λ→0) 时，xA→0;

　　当λ >>1时，且ξ 很小，xA=me/M=const;

　　当λ→1时，xA=me / (2Mξ) ，因为ξ 很小，所以xA出现峰值。

　　(2) 对于相频特性。

　　当λ→1 时，无论 ξ 多大，θ=π/2;

　　当ξ→0，λ 由1-→1 时，θ=0;λ 由 1+→1 时，θ=π/2。

　　(3) 转子不平衡的振动过程。

　　当转子刚启动时，转子的振动响应为零，随着转速的提高，振幅随之加大，xA↑;

　　2 不解体情况下制冷机冷却风扇转子现场的动平衡

　　所谓不解体就是在在不拆卸转子的情况下，在现场安装各种测试传感器，对风扇转子机械系统自身消除me 的过程，在现场可直接观测其平衡效果。如图2 所示为转子现场动平衡实验装置，其实施现场平衡过程如下。

　　第一步: 启动制冷机，使欲平衡的转子保持稳定的工作转速n，由振动传感器测得在轴承处的原始振动量为A0，则

式中:a0为偏心质量;∠α0为偏心质量所对应的相位。

　　然后降速停机。

　　第二步: 在停机后，在转子上加上一已知试重UT，则

　　UT=uT/∠uT

式中: UT为已知试重质量;∠uT为已知配重质量所对应的相位。

　　第三步: 再次开机，使转子再次达到其工作转速n，测得轴承处的振动量为A1=a1/∠α1

　　由于振动量呈现线性特性，根据线性系统理论可知，如图3所示A0是由转子原始不平衡量U0引起的，而A1是由U0+UT引起的。故由图3可知