二倍频振动意味着飞轮每转一圈,轴承受力出现两次峰值。
最常见原因是转子椭圆化。
静止测量只有九微米圆度误差。
一千二百转时,激光传感器显示轮缘长轴与短轴相差零点三毫米。
转得越快,差值越大。
这不是质量不平衡。
配重只能修正每圈一次的振动,无法解决材料在两个方向上软硬不同。
团队故意在零度方向增加一公斤试配重。
一倍频振动立刻改变,二倍频却几乎原样不动。这次试验用最直接的方法证明,继续堆配重只会同时制造另一个问题。
配重解决“重心不在中心”,柔性调整解决“转子各方向伸得不一样”,两者不能混为一谈。
四块轮缘锻件经历应急制动后,残余应力分布各不相同。冷冲击消除了拉应力,却没有让弹性模量完全一致。
离心力作用下,较软的两块伸长更多,飞轮便被拉成椭圆。
罗振岳提出提高磁轴承控制力,强行把转轴保持在中心。
“轴心能稳,轮缘仍在变形。”周野说,“控制器看见的是中心,裂纹承受的是外圈。”
若让磁轴承追着椭圆振动调整,线圈还会发热,最终把机械问题推成电气故障。
模拟显示,若强行主动抑制,轴心可以看起来平稳,磁轴承电流却会在二倍频下增加百分之六十。电源和线圈先到极限,轮缘内部的交变应力依然存在。
一张漂亮的轴心曲线可能只是把危险藏进控制电流。
周野让转速保持一千二百转,测量轮缘每个角度的径向变形。
四块锻件中,两块偏软,一块偏硬,剩下一块接近设计值。
不能把软材料变硬。
却可以让硬的部分在旋转时承担更多伸长。
他在偏硬锻件内侧加工两排极浅的弧形柔性槽。
槽深只有零点四毫米,不削弱整体强度,却让这一区域径向刚度略微下降。
“刚刚才把裂纹磨掉,现在又主动开槽?”安全工程师立即反对。
“裂纹是尖的,槽是平滑的。”周野调出应力图,“同样去掉材料,尖角把力集中在一点,连续曲率把力分散到几百毫米。”
每道槽末端还用冷冲击形成压应力区,阻止疲劳裂纹起始。
柔性槽没有正对原裂纹区域。
周野把它们错开二十多度,让刚度调整与修复浅槽不在同一截面叠加。任何一个圆周位置都不会同时承受减薄、残余应力修正和原始材料缺陷三种影响。
第一排槽完成后,椭圆差从零点三毫米降到零点十九毫米。
第二排没有照图纸一次加工到位。
飞轮每处理一小段,就重新升速测量。材料真实响应决定下一刀深度。
零点十三毫米。
零点零七毫米。
最终,在一千二百转时只剩零点零二毫米。
飞轮停下后,柔性槽使用内窥镜和磁粉复检。
槽底没有出现新指示,末端压应力符合模型。只有确认“软了一点但没有受伤”,团队才允许转速越过此前的一千二百转门槛。
转速继续提高。
一千六百转。
两千转。
椭圆化没有重新放大。
轴承振动低于原验收值。
控制室终于松了口气。
梁师傅看着飞轮监控图:“硬的地方挖软一点,这算削足适履?”
陈大川说:“应该算削轮适转。”
“你这个梗的加工精度,负八级。”
两千四百转时,一倍频振动开始缓慢上升。
这次是真正的质量不平衡。
七处浅槽虽然通过应力调整改善了圆度,却不可能让被磨掉的二点六公斤质量重新出现。
低速阶段,磁轴承可以轻松抵消。
高速以后,不平衡力随转速平方增加。
要达到三千四百转,必须进行动态配重。
传统方法停机后在相对位置安装配重块,再升速验证。一次循环至少三小时。
距离点火实验只剩四十六小时。
更麻烦的是,飞轮真空舱每次开舱都要重新抽真空,时间根本不允许反复试配。
周野看着高速旋转的轮缘。
他们需要在不开舱的情况下,让百吨飞轮自己找到应该增加重量的位置。
动态平衡需要的不只是配重总量。
还要知道相位。振动信号经过磁轴承、转轴和舱体传感器会产生延迟,屏幕显示的一百三十度不等于轮缘真实轻点就在一百三十度。
团队先用一枚已知试重标定传递相位,避免把配重装到振动最大的位置,反而越修越抖。
标定完成后,计算出的轻点与七处磨削质量记录相互吻合。
这才证明振动相位没有因为磁轴承控制而被看反。