高速離心機的減振與撓性系統(tǒng)
2009-05-20
[1874]
長期以來的生產(chǎn)實驗以及我們在售后服務(wù)中碰到的引起高速離心機振動的因素很多。離心機的振動是衡量離心機性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。通常，減振可采取主動減振和被動減振二種方法。主動減振就是在設(shè)計中將離心機的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速（實驗室用高速離心機一般均將臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計為遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工作轉(zhuǎn)速）。另外，在轉(zhuǎn)子加工過程中一定要進(jìn)行動平衡。被動減振就是以各種型式的減振器將可能產(chǎn)生的振動與機架和基礎(chǔ)隔開。
一般在離心機設(shè)計中， 主動減振和被動減振是同時應(yīng)用的對高速離心機而言，一般可在三個部位考慮減振； （1）將主軸軸承座設(shè)計成撓性減振型式； （2）主軸與電機之間以撓性聯(lián)接； （3）整個驅(qū)動系統(tǒng)與機架撓性聯(lián)接。
橡膠減振器一般即可滿足高速離心機的減振要求。在減振器結(jié)構(gòu)已定的情況下， 橡膠硬度越大， 系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速就越高。硬度太低的減振器， 強度不能滿足要求， 容易損壞。
除以上三部位采用撓性減振型式外， 轉(zhuǎn)頭和主軸之間還可采用彈性接合，美國索瓦公司生產(chǎn)~RC- z型高速冷凍離心機的主軸和轉(zhuǎn)頭之間有一層硅橡膠（SiliconeRubbet），它可進(jìn)一步吸收振動。各種減振措施除起到隔振作用外， 還使旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速下降，從而使工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開臨界轉(zhuǎn)速。這就是為什么有些高速離心機主軸很粗， 也不很長， 而整個系統(tǒng)仍工作在臨界轉(zhuǎn)速之上。
實驗室用高速離心機的軸有二種。一種軸細(xì)長， 本身就有較大的撓性， 因而能自動調(diào)心。另一種軸較粗短， 軸本身的彎曲撓度很小， 但層層減振器仍使系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速之上， 所以系統(tǒng)仍為撓性系統(tǒng)。雖然同樣是撓性系統(tǒng)，但細(xì)長撓性軸和剛性較大的軸運轉(zhuǎn)時的區(qū)別在于；細(xì)長撓性軸的自動對中主要是通過軸的彎曲來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞著它的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)， 而剛性較大的軸則是通過整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中各部件的撓性相對位移來實現(xiàn)自動對中的。
基于此，我們認(rèn)為較細(xì)長的軸應(yīng)選用彈簧鋼，較短粗的軸應(yīng)選用調(diào)質(zhì)臺金鋼較為合理。
美國 2—21型、東德VACZ5型、日立20PR-52D型離心機的主軸屬于前一種情況， 即為細(xì)長、撓性較大的軸， 而上海生化所的20000rpm高速離心機和北京生物物理所的高速離心機的主軸均屬于第二種情況， 即為剛性較大的軸。主軸的直徑和長度取決于離心機的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)需要的功率和儀器的結(jié)構(gòu)型式， 但主要取決于功率要求。 因為實驗室用高速離心機的軸系結(jié)構(gòu)是大同小異的。美國J2－3型、東德VAC2 5型離心機抽r局部真空。因而軸為典型的細(xì)長撓性軸。而上海生化所和北京生物物理所的離心機來抽真空， 消耗功率較大。因而選用粗短而剮性較大的軸。
主軸確定之后，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的橈性不足可通過關(guān)振器來彌補。所以， 孤立地講主軸本身是剛性的還是撓性的是沒有意義的。系統(tǒng)本身是否撓性，不僅取決于軸本身的撓性，也取決于各種減振裝置的撓性和安裝方式。因而，嚴(yán)格地說，在高速離心機中，提撓性軸和剛性軸這個概念似乎是不妥的，而應(yīng)以是否撓性旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)來區(qū)分。
一般在離心機設(shè)計中， 主動減振和被動減振是同時應(yīng)用的對高速離心機而言，一般可在三個部位考慮減振； （1）將主軸軸承座設(shè)計成撓性減振型式； （2）主軸與電機之間以撓性聯(lián)接； （3）整個驅(qū)動系統(tǒng)與機架撓性聯(lián)接。
橡膠減振器一般即可滿足高速離心機的減振要求。在減振器結(jié)構(gòu)已定的情況下， 橡膠硬度越大， 系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速就越高。硬度太低的減振器， 強度不能滿足要求， 容易損壞。
除以上三部位采用撓性減振型式外， 轉(zhuǎn)頭和主軸之間還可采用彈性接合，美國索瓦公司生產(chǎn)~RC- z型高速冷凍離心機的主軸和轉(zhuǎn)頭之間有一層硅橡膠（SiliconeRubbet），它可進(jìn)一步吸收振動。各種減振措施除起到隔振作用外， 還使旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速下降，從而使工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開臨界轉(zhuǎn)速。這就是為什么有些高速離心機主軸很粗， 也不很長， 而整個系統(tǒng)仍工作在臨界轉(zhuǎn)速之上。
實驗室用高速離心機的軸有二種。一種軸細(xì)長， 本身就有較大的撓性， 因而能自動調(diào)心。另一種軸較粗短， 軸本身的彎曲撓度很小， 但層層減振器仍使系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速之上， 所以系統(tǒng)仍為撓性系統(tǒng)。雖然同樣是撓性系統(tǒng)，但細(xì)長撓性軸和剛性較大的軸運轉(zhuǎn)時的區(qū)別在于；細(xì)長撓性軸的自動對中主要是通過軸的彎曲來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞著它的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)， 而剛性較大的軸則是通過整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中各部件的撓性相對位移來實現(xiàn)自動對中的。
基于此，我們認(rèn)為較細(xì)長的軸應(yīng)選用彈簧鋼，較短粗的軸應(yīng)選用調(diào)質(zhì)臺金鋼較為合理。
美國 2—21型、東德VACZ5型、日立20PR-52D型離心機的主軸屬于前一種情況， 即為細(xì)長、撓性較大的軸， 而上海生化所的20000rpm高速離心機和北京生物物理所的高速離心機的主軸均屬于第二種情況， 即為剛性較大的軸。主軸的直徑和長度取決于離心機的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)需要的功率和儀器的結(jié)構(gòu)型式， 但主要取決于功率要求。 因為實驗室用高速離心機的軸系結(jié)構(gòu)是大同小異的。美國J2－3型、東德VAC2 5型離心機抽r局部真空。因而軸為典型的細(xì)長撓性軸。而上海生化所和北京生物物理所的離心機來抽真空， 消耗功率較大。因而選用粗短而剮性較大的軸。
主軸確定之后，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的橈性不足可通過關(guān)振器來彌補。所以， 孤立地講主軸本身是剛性的還是撓性的是沒有意義的。系統(tǒng)本身是否撓性，不僅取決于軸本身的撓性，也取決于各種減振裝置的撓性和安裝方式。因而，嚴(yán)格地說，在高速離心機中，提撓性軸和剛性軸這個概念似乎是不妥的，而應(yīng)以是否撓性旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)來區(qū)分。
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