第55章 动平衡难题的突破
就在导轨精度问题解决后的第三天，安装队就完成了龙门刨铣床的机械总装，开始进行空载试运行测试。
巨大的机床通电启动，伴随着电机低沉的轰鸣声，长达二十米的工作台开始缓慢移动。
起初一切似乎都很顺利，但当主轴转速逐渐提升到额定工作转速时，刺耳的嗡嗡声开始响起，整个机床开始剧烈振动，操作台上的振幅指示表指针疯狂摆动，远远超出了安全范围。
"停车！快停车！"张工急忙喊道，脸色凝重。
机床停止运转后，振动逐渐平息，但现场所有人的心都沉了下去。
张工抹了把额头的汗，对匆匆赶来的李科长和赵四说道，"主轴动平衡不行，高速运转时振动严重超标。这样根本没法工作，强行运行只会损坏设备。"
李科长眉头紧锁："走，去技术科开会！"
技术科办公室里气氛凝重。
张工详细汇报了试车情况："主轴在800转/分以下运行平稳，但一旦超过1000转，振动就急剧增大，到1500转额定转速时，振幅达到0.15mm，远超0.05mm的设计允许值。"
"厂里有没有动平衡设备？"总工程师问道。
设备科的负责人摇头："有一台老式的机械式动平衡机，但精度太低，只能用于小型转子。”
“对这种大型主轴根本无能为力。苏联专家原本答应提供高精度动平衡仪，但，随着他们撤离，这事就黄了。"
会议室陷入沉默。
没有专家的帮助，要解决这种大型主轴的高速动平衡问题，只能靠自己硬着头皮上了。
"赵明同志，你有什么想法？"厂长突然看向一直沉默的赵四。
所有人的目光都集中到赵四身上。
赵四抬起头，语气平静但自信："厂长，各位领导，我正在研究这个问题。”
“没有专用动平衡仪，我们可以尝试一种三点试重平衡法结合振动相位分析法的经验方法。"
"三点试重平衡法？振动相位分析？"总工程师眼中闪过感兴趣的光芒，"详细说说！"
赵四走到黑板前，开始画示意图："首先，我们在主轴停止状态下，在主轴前端的平衡槽上，以120度间隔标记三个试重点A、B、C。"
"然后，我们先在A点加一个已知质量的小试重块，启动主轴缓慢加速到产生明显振动的转速，测量并记录振动幅值和相位。"
"停机后，移除A点试重，在B点加相同质量的试重，再次启动测量振动数据。同样方法测试C点。"
"通过这三组数据，"赵四在黑板上写下几个公式。
"我们可以建立方程组，计算出不平衡质量的大小和方位角。然后根据计算结果，在正确位置添加或去除配重，就能大幅降低振动。"
他继续解释道："为了更精确判断相位，我们可以制作一个简单的光电相位标记装置。在主轴一端贴反光片，用光电传感器检测旋转相位，配合振动传感器信号，就能准确判断不平衡质量的方位。"
会议室里鸦雀无声，大家都在消化这个方法。
"这，这能行吗？"设备科长迟疑道，"听起来太理论化了。"
"理论上是可行的！"总工程师激动地一拍桌子，“赵明同志，你这个方法很有创意！”
“大家或多或少都了解一些理论，但如何结合实际就需要创新了。"
厂长沉吟片刻，最终拍板："好！就按赵明同志的方案验证！"
方案确定后，立即开始实施。
赵四首先设计制作了简单的光电相位检测装置：一个支架上安装光电传感器，对面安装一个小灯泡，主轴端面贴上小块反光铝片。
当主轴旋转时，反光片每经过一次，光电传感器就产生一个脉冲信号，作为相位参考。
振动测量使用厂里现有的机械式振动仪，虽然精度不高，但足以判断振动趋势。
最重要的试重块，赵四建议用不同厚度的紫铜片制作，可以精确控制质量，并且容易用胶暂时固定在平衡槽上。
准备工作就绪后，第一次测试开始。
所有技术人员都聚集在机床周围，紧张地注视着。赵四亲自操作测量设备，张工指挥机床启停。
第一次在A点添加试重，主轴启动后，振动反而加剧了。记录下振动数据和相位。
换到B点试重，振动略有减小。记录数据。
换到C点试重，振动变化不明显。记录数据。
三次测试后，赵四立即在临时搭建的计算桌上开始计算。
他运用振动矢量合成原理，将三次测试的数据代入方程组，求解不平衡质量的大小和方位。
"计算结果显示，不平衡质量约为350克，方位角在距C点25度方向。"赵四报出计算结果。
按照这个结果，他们在计算出的方位添加了相应的配重块。
第二次启动测试，所有人的心都提到了嗓子眼。
主轴转速缓缓提升...800转...1000转...1200转...
"振动减小了！"操作员惊喜地喊道。振幅指示表显示振动值已从0.15mm降到了0.08mm。
"继续加速到1500转！"赵四命令道。
转速继续提升，振动值略有增加，但最终稳定在0.10mm，比第一次测试有明显改善，但仍超出0.05mm的设计要求。
"有进步，但还不够。"总工程师既欣慰又担忧。
赵四点点头："第一次平衡通常只能解决大部分不平衡。我们需要进行微调精平衡。"
他指挥再次进行三点试重测试，但这次使用的试重质量更小，只有第一次的一半。
经过又一轮测试和计算，赵四判断需要调整配重位置和微调质量。
经过多次迭代调整后，进行了最终测试。
当主轴转速平稳提升到1500转额定转速时，振幅指示表稳定在0.04mm的位置！
"成功了！0.04mm！低于设计要求的0.05mm！"现场爆发出震天的欢呼声！
机床运行平稳，噪音明显降低，只有正常的机械运转声。
连续运行一小时后，振动值稳定在0.038-0.042mm之间，完全满足设计要求！