从扇叶平衡角度看散热风扇寿命
卓茂仪器
影响散热风扇寿命的因素包括使用环境、轴承以及扇叶平衡状态。
文章-SEP.
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散热风扇是现代工业中十分成熟的散热技术,散热风扇的扇叶转动带动空气流动,热量顺着空气流动被带离发热点,避免热量堆积。散热风扇这种主动散热的风冷形式所带来的散热效果简单、有效、可控,被广泛应用在家电、计算机、消费电子、汽车设备以及通讯等设备。
风冷作为目前散热方式的主流设计,散热风扇是帮助实现这一形式的主要零部件,散热风扇应用的广泛性也提高了产品质量以及使用寿命在选型上的重要性。

散热风扇的寿命在工业上具有明确的技术测试方法,通常使用产品寿命期望值MTTF或是L10来估算散热风扇的使用寿命。
所谓产品寿命期望值MTTF是指产品发生63.2%不良状况时的预期时间,也称之为信赖度36.8%之时间。类似的,L10是指产品发生10%不良的预期时间,也就是信赖度90%之时间。
其中,t1是指达到不良率值最短时间,t2则是指达到不良率值最长时间,在估算产品平均寿命时可以选用多个样本进行计算,在该批次中抽取的样本数量越多,计算结果就越可靠。
散热风扇种类众多,包括直流散热风扇、轴流散热风扇、混流式散热风风扇、离心式散热风扇、贯流式散热风扇等。以直流散热风扇为例,其主要组成部分为转子、定子、扇框以及电机,电机则是风扇的核心部件。散热风扇产生不良多是指有风扇转速下降、振动较大、噪音大等情况出现,这些情况都在一定程度上和风扇转子有关。

动不平衡立体示意图
因为依靠扇叶转动带走热量,散热风扇属于典型的旋转体。旋转体则意味着转子因为现实加工因素无法避免会出现轴偏心的情况,进而导致不平衡现象的出现。不平衡是转子振动过大、产生噪音的主要原因之一。不平衡的转子在旋转过程中会对支承结构和转子本身产生压力,并导致振动。不平衡引起的振动会产生噪音,加速轴承磨损,影响产品性能表现并缩短机器使用寿命。其次,需要注意转子或叶轮的使用时长与频率,该转子或叶轮长时间使用后会严重磨损,磨损后转子质量不均,加剧不平衡情况,导致扇叶转速下降,散热效果不佳,加速散热风扇更换频率,另外,需要检查扇叶材料加工精度,不同材料质量不同,注塑后会引起不平衡;同理嵌件精度会影响扇叶重心,进而加剧扇叶不平衡。

转子力学几何
另外,转子所使用的的轴承种类不佳也会导致振动的出现,振动会加剧扇叶偏心的情况,不平衡量增加,进一步引发振动,加剧磨损,缩短寿命。

由上述可知,因为各种加工以及使用原因,在风扇生产以及使用过程中需要及时对转子进行平衡检测,降低不平衡量,使其产生的机械振动幅度降到允许范围内,降低风扇振动、磨损出现的可能性,延长使用寿命。
解决转子失衡问题,是降低设备振动、减少设备故障的有效方法,想要有效测定转子的不平衡量以及不平衡位置,则需要借助平衡机进行测量。卓茂仪器深耕行业17年,在平衡机领域具有丰富的行业经验,旗下平衡机产品包括主动式平衡机、被动式平衡机、卧式平衡机、立式平衡机以及自动修正平衡机,机型种类齐全,为风扇扇叶、电机转子的平衡修正提供全方位的测试解决方案,满足客户不同平衡需求。

卓茂仪器主动式平衡机参数(部分)
卓茂仪器旗下主动式平衡机机型包括AT30/40/50/60/70/80,满足各类型转子的不平衡量测量工作,其中主动式平衡机AT40可对2-6cm外径,0.8-3.0mm轴心的转子进行动平衡测试,最小可达剩余不平衡度达到0.2μm(g·mm/kg),不平衡减少率最高可达到95%。帮助使用者实现高精度、稳定高效的平衡测量以及修正,被广泛应用在4028/6038等产品的平衡修正当中,具有以下特点:
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自主研发高精度主轴,有效消除定子底座传动误差,计算机实时采集数据,实现高精度、稳定、高效检测与修正。
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机身设有多级减震设计,支持选配大理石底座,最大程度避免环境对测试精度的干扰。
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平衡机采用伺服电机配合高精度主轴,调速范围广,转速稳定,支持自动定位原点。
卓茂平衡机适用于业界各类风扇、扇叶、马达整机等产品的动平衡测试,通过降低转子不平衡量,使产品低振动、低噪音运转,是生产制造、提升产品质量值得信赖的选择。
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