潛水排污泵是一種用途廣泛的污水排放設(shè)備，安裝移動(dòng)方便、高效節(jié)能、防纏繞、無堵塞、自動(dòng)耦合、多種保護(hù)、可靠性高。具有獨(dú)特的葉輪單(雙)流道形式。葉輪由于材質(zhì)不均勻、毛坯缺陷、機(jī)加工誤差、裝配誤差等的積累，以及設(shè)計(jì)時(shí)存在的非對(duì)稱性幾何形狀等，使其質(zhì)量分布不均勻，形成一定的偏心。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生不平衡的離心慣性力，從而使泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。平衡就是為了減小不平衡離心慣性力，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的一種工藝方法。為了減小泵的振動(dòng)，提高潛水排污泵運(yùn)行的可靠性，須對(duì)潛水排污泵葉輪試動(dòng)平衡。

1、工藝工裝設(shè)計(jì)

    葉輪校動(dòng)平衡是在YYW-300A硬支承平衡機(jī)上進(jìn)行，使用YYW -300A硬支承平衡機(jī)校動(dòng)平衡時(shí)，需要一個(gè)高精度的機(jī)件接頭與萬向聯(lián)軸節(jié)相連接。葉輪為無軸頸零件，需要一個(gè)輔助轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。為保證平衡精度，接頭與萬向聯(lián)軸節(jié)活動(dòng)接叉之間、接頭與輔助轉(zhuǎn)軸之間，配合間隙應(yīng)越小越好，但同時(shí)要保證裝配方便。因此，接頭與萬向節(jié)選擇H6／h5級(jí)配合精度， 接頭與輔助轉(zhuǎn)軸選取H7／g6級(jí)配合精度。由于軸向竄動(dòng)將加大配合間隙，因此，在接頭外圓互為180~位置鉆兩個(gè)螺孔，擰上質(zhì)量相等的兩個(gè)緊定螺釘，頂緊葉輪輔助轉(zhuǎn)軸，以免軸向竄動(dòng)。接頭設(shè)計(jì)為雙鍵槽結(jié)構(gòu)，工件可以旋轉(zhuǎn)180°(接頭不動(dòng))聯(lián)接，接頭與輔助轉(zhuǎn)軸用平衡鍵(全高半鍵)聯(lián)接。

    葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)有風(fēng)壓負(fù)荷，過大的風(fēng)壓產(chǎn)生的空氣阻流，將使傳感器信號(hào)的噪音增大，瓦特表光點(diǎn)晃動(dòng)，影響平衡精度和效率。因此，葉輪輔助轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)了一擋板，用螺母背住，來封住進(jìn)風(fēng)口。輔助轉(zhuǎn)軸與葉輪的配合精度選擇H7／g6級(jí)，用臺(tái)肩固定，以免葉輪軸向竄動(dòng)。葉輪動(dòng)平衡工裝見圖1：

圖1 葉輪動(dòng)平衡工裝

1.接頭  2.鍵  3.螺母  4.擋板  5.葉輪  6.輔助轉(zhuǎn)軸

由于機(jī)件接頭結(jié)構(gòu)為雙鍵槽，平衡鍵產(chǎn)生的離心慣性力等效于輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽部分所產(chǎn)生的離心慣性力。由公式m 1ω2r1= m 2ω2r22 得出 bhlLlrl=bh2L2r2 計(jì)算出平衡鍵的長(zhǎng)度：

    m1一平衡鍵的質(zhì)量

    m2一輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽的質(zhì)量

    ω一回轉(zhuǎn)體的角速度

    r1一平衡鍵的質(zhì)心到軸心的距離

    r2一輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽的質(zhì)心到軸心的距離

    b一輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽的寬度

    h1一平衡鍵的高度(標(biāo)準(zhǔn)鍵)

    h2一輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽的深度

    Ll一平衡鍵的長(zhǎng)度

    L2一輔助轉(zhuǎn)軸軸頭鍵槽的長(zhǎng)度

2、接頭和輔助轉(zhuǎn)軸的校正及誤差補(bǔ)償

    葉輪試動(dòng)平衡前，用180°轉(zhuǎn)位平衡法，先校正接頭和輔助轉(zhuǎn)軸的平衡。將接頭與萬向節(jié)聯(lián)接好，輔助轉(zhuǎn)軸與接頭聯(lián)接好，開車校正好輔助轉(zhuǎn)軸的平衡，將輔助轉(zhuǎn)軸旋葉子180°連接，又可測(cè)出不平衡的相位和幅值，根據(jù)所測(cè)的數(shù)值，在輔助轉(zhuǎn)軸和接頭不平衡相位處各去重一半，使輔助轉(zhuǎn)軸重新獲得平衡，再將輔助轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°聯(lián)接，又可測(cè)出不平衡的相位和幅值，此時(shí)，數(shù)值比上一次要小得多，再在輔助轉(zhuǎn)軸和接頭不平衡相位處各去重一半，如此反復(fù)校正后， 就能使輔助轉(zhuǎn)軸達(dá)到要求的平衡精度。

    在平衡校正過程中，輔助轉(zhuǎn)軸和接頭上的不平衡量，由于偏心引起的不平衡量，可以被平衡掉，但由配合間隙引起的不平衡量，在校正接頭和輔助轉(zhuǎn)軸時(shí)，不能被平衡掉。在動(dòng)平衡過程中會(huì)反映到葉輪上，造成假平衡現(xiàn)象。對(duì)一批零件而言，配合間隙變化較大，對(duì)同一輔助轉(zhuǎn)軸，與不同的葉輪有不同的配合間隙，所以由配合間隙所引起的不平衡量，并不能因輔助轉(zhuǎn)軸得到動(dòng)平衡校正而得以消除。若使用平衡校正后的輔助轉(zhuǎn)軸來校正該批零件，由配合間隙所造成的不平衡量，會(huì)傳遞給被校 動(dòng)平衡的零件，這種由配合間隙產(chǎn)生的不平衡量，可以通過提高輔助轉(zhuǎn)軸與葉輪，輔助轉(zhuǎn)軸與接頭的配合精度等級(jí)，以提高動(dòng)平衡精度來補(bǔ)償，使因配合間隙所傳遞的不平衡量與葉輪實(shí)際的殘余不平衡量的代數(shù)和，小于零件的許用不平衡量。在葉輪校動(dòng)平衡時(shí)，也使用180~轉(zhuǎn)位平衡法，提高平衡精度來消除配合間隙對(duì)動(dòng)平衡精度的影響。這樣，絕大部分葉輪的質(zhì)量是有保證的。

3、許用不平衡量的計(jì)算

    葉輪做動(dòng)平衡試驗(yàn)，動(dòng)平衡允許的不平衡力矩為靜平衡允許的不平衡力矩的一半，平衡等級(jí)選擇G6.3級(jí)，即

    G(6.3)= ew／1000

    e—允許偏心距(trm)

    m—角速度(rad／s)

    葉輪許用不平衡量可按下式計(jì)算：

    G eW／2r(g)

    e—允許偏心距( m)

    w—單個(gè)葉輪的質(zhì)量(k曲

    r—校正平面的半徑(Il1m)

4、工藝過程

    (1)將平衡好的輔助轉(zhuǎn)軸裝入葉輪，接頭與萬向聯(lián)軸節(jié)車頭盤聯(lián)接好并緊固，將萬向聯(lián)軸節(jié)的行程調(diào)節(jié)螺釘固緊。以免工件軸向竄動(dòng)。

    (2)根據(jù)工件的裝載形式，選擇工作狀態(tài)開關(guān)。見圖2所示：

圖2

    (3)測(cè)量并輸入a尺寸(左校正平面至左支承面之間的距離)，b尺寸(左、右校正平面之間的距離)，c尺寸(右校正平面至右支承面之間的距離)。測(cè)量并輸入r，尺寸(左校正平面修正位置處的半徑)，r'尺寸(右校正平面修正位置處的半徑)。將輕重相位開關(guān)置于“輕”位。

    (4)在葉輪校平衡前，必須在所有開關(guān)位置與旋鈕位置已調(diào)整好的情況下，先調(diào)整電測(cè)箱的光點(diǎn)零位，此時(shí)，將靈敏度開關(guān)接地(即其按鈕一個(gè)也不按下)，再按下“啟動(dòng)”按鈕，使工件旋轉(zhuǎn)，用起子旋動(dòng)“光點(diǎn)矢量瓦特表”上端左右兩只調(diào)節(jié)螺釘，使光點(diǎn)位于標(biāo)度盤的圓心，當(dāng)變換轉(zhuǎn)速或者改變裝載形式時(shí)，需重新檢查光點(diǎn)零位。

    (5)開車拖動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，記下左、右兩只瓦特表的光點(diǎn)移動(dòng)的相位和格數(shù)，平衡的修正量為瓦特表盤上的讀數(shù)(格數(shù))與靈敏度開關(guān)按鈕所表示的靈敏度的乘積。對(duì)應(yīng)于不平衡相位，在葉輪前后蓋板上做記號(hào)。將葉輪前后蓋板記號(hào)處銑削去重。

    (6)將輔助轉(zhuǎn)軸與葉輪反轉(zhuǎn)180。連接，重新進(jìn)行平衡校正，分別記錄兩校正面的不平衡相位和克數(shù)，在葉輪前后蓋板記號(hào)處銑削去重。

    (7)去重后，將被試葉輪在平衡機(jī)上復(fù)試，直到葉輪殘余的不平衡量已經(jīng)小于許用不平衡量的校驗(yàn)值。說明葉輪已經(jīng)達(dá)到平衡要求。

5、振動(dòng)試驗(yàn)

    為了驗(yàn)證葉輪試動(dòng)平衡對(duì)泵振動(dòng)的影響。廣一水泵對(duì)已經(jīng)做過動(dòng)平衡和未做過動(dòng)平衡的葉輪分別裝泵進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)泵型號(hào)為25OQW 25O-15-18.5，試驗(yàn)儀器為DZ80振動(dòng)測(cè)量?jī)x，試驗(yàn)參數(shù)為振幅和振速，在140m 、200m 、250m 三種流量狀態(tài)下，在泵的5處位置分別測(cè)量(位置1為銘牌處，位置2、3為上端蓋相對(duì)于銘牌左右位置處，位置4、5為油室相對(duì)于銘牌左右位置處)。試驗(yàn)結(jié)果表明，做過動(dòng)平衡的葉輪，振幅和振速明顯減小，泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小。泵質(zhì)量得到了保證。

6、廣一水泵結(jié)論

    從目前潛污泵行業(yè)的現(xiàn)狀來看，泵的振動(dòng)和噪聲問題仍然是行業(yè)的共性質(zhì)量問題。泵的振動(dòng)由許多因素引起，其中轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡和葉輪動(dòng)不平衡是兩個(gè)關(guān)鍵因素。各個(gè)企業(yè)對(duì)轉(zhuǎn)子試動(dòng)平衡已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，找到了有效的控制措施，但對(duì)葉輪試動(dòng)平衡沒有足夠的重視，使泵的質(zhì)量受到影響。企業(yè)在生產(chǎn)過程中，逐步探討解決葉輪動(dòng)平衡問題，使這個(gè)行業(yè)的共性質(zhì)量問題得到解決，產(chǎn)品質(zhì)量必然會(huì)提高。