第55章突破
# 第55章突破
就在導軌精度問題解決後的第三天，安裝隊就完成了龍門刨銑床的機械總裝，開始進行空載試運行測試。
巨大的工具機通電啟動，伴隨著電機低沉的轟鳴聲，長達二十米的工作檯開始緩慢移動。
工作檯在導軌上滑行時發出均勻的沙沙聲，聽起來一切正常。
張工站在操作臺前，目不轉睛地盯著各種儀表，手裡握著秒表，不時記錄下數據。
起初一切似乎都很順利，但當主軸轉速逐漸提升到額定工作轉速時，情況急轉直下。
刺耳的嗡嗡聲開始響起，那聲音像是有什麼巨大的力量在金屬內部掙扎，想要掙脫出來。
整個工具機開始劇烈振動，操作臺上的振幅指示表指針瘋狂擺動，從0.02mm瞬間跳到0.08mm，又猛地衝到0.15mm，遠遠超出了0.05mm的安全範圍。
工作檯上的潤滑油被震得泛起漣漪，甚至有些油滴濺落到地面。
「停車！快停車！」
張工急忙喊道，聲音裡帶著從未有過的緊張。
他的臉色凝重，額頭上瞬間滲出一層細密的汗珠。
操作員果斷按下急停按鈕，電機的轟鳴聲逐漸減弱，主軸轉速緩緩下降。
工具機停止運轉後，振動逐漸平息，但現場所有人的心都沉了下去。
廠房裡突然安靜得可怕，只有遠處其他車間傳來的微弱機器聲。
幾個年輕工人面面相覷，不知所措。
張工抹了把額頭的汗，對匆匆趕來的李科長和趙四說道：「主軸動平衡不行，高速運轉時振動嚴重超標。」
他的聲音有些沙啞，「我剛才仔細觀察了，振動頻率與主軸轉速成正比，這是典型的不平衡引起的強迫振動。」
「這樣根本沒法工作，強行運行只會損壞主軸軸承，甚至可能把整個主軸箱震裂。」
李科長眉頭緊鎖，目光在工具機上掃過，最後落在趙四身上：「走，去技術科開會！」
技術科辦公室裡氣氛凝重。
長方形的會議桌旁坐滿了人，廠長、總工程師、設備科長、質檢科長都到了。
桌上的菸灰缸裡已經有好幾個菸頭，空氣中瀰漫著濃重的菸草味。
張工詳細匯報了試車情況，他的手在微微顫抖，不知是因為緊張還是剛才的驚嚇。
「主軸在800轉/分以下運行平穩，振動值在0.02mm以內，完全正常。」
「但一旦超過1000轉，振動就急劇增大，到1500轉額定轉速時，振幅達到0.15mm，遠超0.05mm的設計允許值。」
「我反覆檢查了安裝情況，地腳螺栓緊固，各部件連接可靠，問題肯定出在主軸組件本身。」
「廠裡有沒有動平衡設備？」
總工程師問道，他的眼鏡片反射著窗外的光，看不清表情。
設備科的負責人搖頭，嘆了口氣。
「有一臺老式的機械式動平衡機，還是五四年從上海調撥來的。」
「不過精度太低，只能用於小型轉子，最大承載重量不超過五十公斤。」
他頓了頓，「對這種重達三百多公斤的大型主軸根本無能為力。」
「蘇聯專家原本答應提供高精度動平衡儀，說是今年年底就能到貨，但......」
他沒有說下去，但所有人都明白，隨著專家撤離，這事就黃了。
會議室陷入沉默。
有人低頭看著桌面，有人望著窗外，有人不停地轉動手中的鉛筆。
窗外的梧桐樹上，幾隻麻雀嘰嘰喳喳地叫著，顯得格外刺耳。
沒有專家的幫助，要解決這種大型主軸的高速動平衡問題，只能靠自己硬著頭皮上了。
「趙四同志，你有什麼想法？」
廠長突然看向一直沉默的趙四。
廠長知道這個年輕人雖然話不多，但每次開口都有真東西。
所有人的目光都集中到趙四身上。
他坐在會議桌的角落，面前攤著一個筆記本，上面密密麻麻畫著一些草圖。
聽到廠長點名，他抬起頭，眼神平靜但自信。
「廠長，各位領導，我正在研究這個問題。」
趙四站起身，走到牆邊掛著的大黑板前，拿起粉筆。
「沒有專用動平衡儀，我們可以嘗試一種三點試重平衡法結合振動相位分析法的經驗方法。」
「三點試重平衡法？振動相位分析？」
總工程師眼中閃過感興趣的光芒，身體前傾，「詳細說說！」
趙四在黑板上畫了一個大大的圓，在圓周上標出三個等分點。
「首先，我們在主軸停止狀態下，在主軸前端的平衡槽上，以120度間隔標記三個試重點A、B、C。」
「平衡槽是廠家預留的，專門用來加裝配重，寬度正好可以卡住紫銅片。」
他轉過身，用粉筆點著黑板上的標記繼續解釋。
「然後，我們先在A點加一個已知質量的小試重塊，比如五十克。」
「啟動主軸，緩慢加速到產生明顯振動的轉速，比如一千二百轉，測量並記錄振動幅值。」
「同時，用我們自製的相位檢測裝置記錄下振動高點相對於參考點的相位角。」
會議室裡有人開始交頭接耳，顯然對這個方法既陌生又好奇。
趙四繼續說：「停機後，移除A點試重，在B點加相同質量的試重，再次啟動，同樣測量振動數據和相位。」
「最後用同樣方法測試C點。」
「這樣我們就得到了三組數據，每組數據都包含了振動幅值和相位角。」
他在黑板上寫下幾個複雜的公式，一邊寫一邊解釋：「通過這三組數據，我們可以建立矢量方程組，求解出原始不平衡質量的大小和方位角。」
「這相當於用三次試重，模擬了一臺動平衡機的功能。」
「然後根據計算結果，在正確位置添加或去除配重，就能大幅降低振動。」
他停頓了一下，讓大家消化這些信息，然後繼續解釋道。
「為了更精確判斷相位，我們可以製作一個簡單的光電相位標記裝置。」
「在主軸一端貼一小塊反光鋁片，用光電傳感器檢測旋轉相位。」
「主軸每轉一圈，反光片經過傳感器時就產生一個脈衝信號，作為起始參考點。」
「同時，振動傳感器拾取的振動信號也有自己的峰值點。」
「兩個信號的時間差，就是相位角。」
「雖然我們自己做的裝置比不上專業儀器的精度，但用來指導平衡調整足夠了。」
會議室裡鴉雀無聲，大家都在消化這個方法。
有人皺著眉頭，有人若有所思地點頭。
「這，這能行嗎？」
設備科長遲疑道，手指輕輕敲著桌面，「聽起來太理論化了。」
「我們平時做平衡都是靠手感，哪裡振動大就在哪裡加配重，反覆試，有時候一天都調不好。」
「那是靜平衡方法，或者叫試湊法，對於要求不高的低速轉子還行。」
總工程師激動地一拍桌子，把旁邊的茶杯都震得跳了一下。
「但高速轉子必須做動平衡！」
「趙四同志，你這個方法很有創意！」
「用三次測量解出不平衡矢量，這在理論上是完全成立的。」
「大家或多或少都了解一些振動理論，但如何結合實際解決具體問題，就需要創新了。」
廠長沉吟片刻，目光在眾人臉上掃過，最後拍板道。
「好！就按趙四同志的方案驗證！需要什麼資源，儘管提。」
方案確定後，立即開始實施。
趙四帶著兩個年輕工人，在車間角落裡開始了準備工作。
他首先設計製作了簡單的光電相位檢測裝置。
用角鋼焊一個支架，固定在主軸箱側面，支架上安裝一個從舊設備上拆下來的光電傳感器。
對面安裝一個小燈泡作為光源，主軸端面用膠水貼上一小塊剪成圓形的反光鋁片。
當主軸旋轉時，反光片每經過一次，光電傳感器就產生一個脈衝信號，這個信號用一根長電線引到操作臺，接在一個自製的小示波器上，作為相位參考。
振動測量使用廠裡現有的機械式振動儀，那是一個巴掌大的鐵盒子，側面伸出一根探針，頂端頂在主軸箱上。
盒子裡有精密的放大機構和記錄筆，可以在移動的紙帶上畫出振動波形。
雖然精度不算高，但足以判斷振動趨勢和相對變化。
最重要的試重塊，趙四建議用不同厚度的紫銅片製作。
紫銅密度大，相同體積下質量大，而且容易剪裁。
他用天平稱出不同質量的銅片，從二十克到一百克不等，每片都標上精確的質量數。
銅片可以臨時用黃油粘在平衡槽上，方便反覆更換。
準備工作就緒後，第一次測試開始。
那是第三天的下午，陽光透過廠房高高的窗戶斜射進來，照在工具機上泛著金屬的光澤。
所有技術人員都聚集在工具機周圍，緊張地注視著。
趙四親自操作測量設備，眼睛緊盯著示波器和振動記錄儀。
張工站在主軸控制箱旁，手放在啟動手柄上，等待指令。
「第一次測試，A點試重，質量五十克。」趙四確認道。
一個工人把一片標著「50g」的紫銅片用黃油粘在平衡槽的A點標記處。
「啟動！」
張工緩緩推起手柄，電機開始運轉，主軸轉速逐漸提升。
當轉速表指針指向1200轉時，振動儀開始劇烈跳動，記錄筆在紙帶上畫出幅度很大的波浪線。
同時，示波器上可以清楚看到振動信號的波形和參考脈衝之間的時間差。
「記錄數據！」趙四喊道。
旁邊的人迅速記下振動幅值和相位角。
「停機！」
主軸停止後，工人上前，刮掉A點的黃油，取下銅片。
「B點試重，同樣五十克。」
測試重複進行。
B點的振動略有減小，但相位角變了。記錄數據。
「C點試重。」
C點的振動變化不明顯，相位角又不同。
記錄數據。
三次測試後，趙四立即在臨時搭建的計算桌上開始計算。
他拿出一把計算尺，在紙上畫出矢量圖，將三次測試的數據代入方程組，求解不平衡質量的大小和方位。
旁邊圍著一圈人，沒人說話，只聽見計算尺拉動的沙沙聲和鉛筆在紙上划過的聲音。
大約二十分鐘後，趙四抬起頭，報出計算結果。
「計算顯示，不平衡質量約為三百五十克，方位角在距C點二十五度方向。」
按照這個結果，他們從工具箱裡找出幾個不同質量的配重塊，組合起來剛好三百五十克，用螺栓固定在計算出的方位上。
第二次啟動測試，所有人的心都提到了嗓子眼。
趙四的手心已經出汗，他緊盯著振動記錄儀。
主軸轉速緩緩提升......
八百轉，振動平穩......
一千轉，振動略有增加......
一千二百轉......
「振動減小了！」
操作員驚喜地喊道，聲音都在發抖。
振幅指示表顯示振動值已從最初的0.15mm降到了0.08mm。
「繼續加速到一千五百轉！」
趙四命令道，聲音裡帶著壓抑不住的興奮。
轉速繼續提升，通過一千三百轉、一千四百轉......
振動值略有增加，但最終穩定在0.10mm。
雖然比第一次測試有明顯改善，但仍超出0.05mm的設計要求。
「有進步，但還不夠。」
總工程師既欣慰又擔憂，摘下眼鏡擦了擦。
趙四點點頭，並不氣餒。
「第一次平衡通常只能解決大部分不平衡，大約能消除百分之七十到八十。」
「剩下的需要微調精平衡，也就是二次平衡。」
他指揮進行第二次三點試重測試，但這次使用的試重質量更小，只有二十五克，是第一次的一半。
因為殘餘不平衡量已經較小，需要更精細的測量。
又是一輪測試、記錄、計算。
這次趙四計算得更仔細，反覆核對了幾遍數據，才確定需要調整配重位置和微調質量。
他們在原有配重塊的基礎上，移動了約十五度的位置，又增加了十五克的小銅片。
經過多次迭代調整後，進行了最終測試。
這時天色已晚，廠房裡亮起了燈。
沒人下班，所有人都等著最後的結果。
當主軸轉速平穩提升到一千五百轉額定轉速時，所有人的目光都集中在振幅指示表上。
指針輕輕擺動，然後穩定下來。
「0.04mm！」
張工幾乎是吼出來的，「低於設計要求的0.05mm！」
現場爆發出震天的歡呼聲！
有人跳起來，有人用力拍著旁邊人的肩膀，有個年輕工人甚至激動地摘下手套扔向空中。
張工緊緊握住趙四的手，使勁搖晃，眼眶有些發紅。
工具機運行平穩，噪音明顯降低，只有正常的機械運轉聲。
工作檯平穩地來回移動，潤滑油在導軌上形成均勻的油膜，反射著燈光閃閃發亮。
連續運行一小時後，振動值始終穩定在0.038到0.042mm之間，完全滿足設計要求！
廠長走過來，拍了拍趙四的肩膀：「好樣的！」
只說了三個字，但語氣裡滿是讚賞。
總工程師則圍著主軸轉了又轉，仔細聽著運轉的聲音，最後對大家說。
「同志們，今天我們不僅解決了一個技術難題，更重要的是摸索出了一套在沒有專用設備條件下解決動平衡問題的方法。」
「這套方法，以後可以推廣應用到其他設備上！」
趙四站在工具機旁，看著平穩運轉的主軸，心裡湧起一股難以言表的滿足感。
他知道，這只是一個開始，更大的挑戰還在後面。但他也相信，只要肯動腦筋，沒有解決不了的問題。
夜深了，廠房裡的機器聲漸漸停止，工人們陸續下班。
趙四最後檢查了一遍記錄數據，收拾起計算尺和筆記本，走出車間。
外面星空璀璨，夏夜的微風帶著一絲涼意，吹在臉上格外舒