高速離心機的減振與撓性系統
2009-05-20
[2021]
長期以來的生產實驗以及我們在售后服務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劣的重要標志之一。通常，減振可采取主動減振和被動減振二種方法。主動減振就是在設計中將離心機的工作轉速遠遠避開旋轉系統的臨界轉速（實驗室用高速離心機一般均將臨界轉速設計為遠遠低于工作轉速）。另外，在轉子加工過程中一定要進行動平衡。被動減振就是以各種型式的減振器將可能產生的振動與機架和基礎隔開。
一般在離心機設計中， 主動減振和被動減振是同時應用的對高速離心機而言，一般可在三個部位考慮減振； （1）將主軸軸承座設計成撓性減振型式； （2）主軸與電機之間以撓性聯接； （3）整個驅動系統與機架撓性聯接。
橡膠減振器一般即可滿足高速離心機的減振要求。在減振器結構已定的情況下， 橡膠硬度越大， 系統的臨界轉速就越高。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， 轉頭和主軸之間還可采用彈性接合，美國索瓦公司生產~RC- z型高速冷凍離心機的主軸和轉頭之間有一層硅橡膠（SiliconeRubbet），它可進一步吸收振動。各種減振措施除起到隔振作用外， 還使旋轉系統的臨界轉速下降，從而使工作轉速遠遠避開臨界轉速。這就是為什么有些高速離心機主軸很粗， 也不很長， 而整個系統仍工作在臨界轉速之上。
實驗室用高速離心機的軸有二種。一種軸細長， 本身就有較大的撓性， 因而能自動調心。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的工作轉速在臨界轉速之上， 所以系統仍為撓性系統。雖然同樣是撓性系統，但細長撓性軸和剛性較大的軸運轉時的區別在于；細長撓性軸的自動對中主要是通過軸的彎曲來實現轉子繞著它的質心旋轉， 而剛性較大的軸則是通過整個旋轉系統中各部件的撓性相對位移來實現自動對中的。
基于此，我們認為較細長的軸應選用彈簧鋼，較短粗的軸應選用調質臺金鋼較為合理。
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系統需要的功率和儀器的結構型式， 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構是大同小異的。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，旋轉系統的橈性不足可通過關振器來彌補。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，而應以是否撓性旋轉系統來區分。
一般在離心機設計中， 主動減振和被動減振是同時應用的對高速離心機而言，一般可在三個部位考慮減振； （1）將主軸軸承座設計成撓性減振型式； （2）主軸與電機之間以撓性聯接； （3）整個驅動系統與機架撓性聯接。
橡膠減振器一般即可滿足高速離心機的減振要求。在減振器結構已定的情況下， 橡膠硬度越大， 系統的臨界轉速就越高。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， 轉頭和主軸之間還可采用彈性接合，美國索瓦公司生產~RC- z型高速冷凍離心機的主軸和轉頭之間有一層硅橡膠（SiliconeRubbet），它可進一步吸收振動。各種減振措施除起到隔振作用外， 還使旋轉系統的臨界轉速下降，從而使工作轉速遠遠避開臨界轉速。這就是為什么有些高速離心機主軸很粗， 也不很長， 而整個系統仍工作在臨界轉速之上。
實驗室用高速離心機的軸有二種。一種軸細長， 本身就有較大的撓性， 因而能自動調心。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的工作轉速在臨界轉速之上， 所以系統仍為撓性系統。雖然同樣是撓性系統，但細長撓性軸和剛性較大的軸運轉時的區別在于；細長撓性軸的自動對中主要是通過軸的彎曲來實現轉子繞著它的質心旋轉， 而剛性較大的軸則是通過整個旋轉系統中各部件的撓性相對位移來實現自動對中的。
基于此，我們認為較細長的軸應選用彈簧鋼，較短粗的軸應選用調質臺金鋼較為合理。
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系統需要的功率和儀器的結構型式， 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構是大同小異的。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，旋轉系統的橈性不足可通過關振器來彌補。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，而應以是否撓性旋轉系統來區分。
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