動(dòng)平衡機(jī)原理

首臺(tái)平衡機(jī)的出現(xiàn)乞今已經(jīng)上百年的歷史。而平衡技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵還是近四十年的事。它與科技進(jìn)步的發(fā)展緊密關(guān)連。中國(guó)動(dòng)平衡方法論和設(shè)備的研究及新品的開(kāi)發(fā)都是50年代開(kāi)始的。

設(shè)備中繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的零配件，稱(chēng)之為設(shè)備的轉(zhuǎn)子。假如1個(gè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量占比均勻，制作和安裝都達(dá)標(biāo)，則運(yùn)轉(zhuǎn)是平衡的。期望狀況下，其對(duì)軸承的壓力，除重力以外別其余的力，即與轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)時(shí)相同，只有靜壓力。這類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)與不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)軸承都只有靜壓力的轉(zhuǎn)子，稱(chēng)之為平衡的轉(zhuǎn)子。假如轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)軸承除有靜壓力外還額外有動(dòng)壓力，則稱(chēng)作不平衡的轉(zhuǎn)子。

從牛頓運(yùn)動(dòng)定律了解，一切物體在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體內(nèi)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)，都是將產(chǎn)離心慣性力，通稱(chēng)離心力，下圖一所示，盤(pán)狀轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子要以角速度 ω 作勻速運(yùn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子體內(nèi)任意質(zhì)點(diǎn)都將造成離心力 F ，則離心力 F=mrω2, 這無(wú)數(shù)個(gè)離心力構(gòu)成1個(gè)慣性力系功效在軸承上，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子對(duì)軸承的動(dòng)壓力，其大小則決定于轉(zhuǎn)子質(zhì)量的占比狀況。假如轉(zhuǎn)子的質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)軸對(duì)稱(chēng)占比，則動(dòng)壓力為零，即各質(zhì)量的離心力相互之間平衡。不然將產(chǎn)生動(dòng)壓力，特別是在在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)壓力是挺大的。因而，對(duì)旋轉(zhuǎn)體，非常是高速旋轉(zhuǎn)體開(kāi)展動(dòng)平衡校正是務(wù)必的。

近些年，很多機(jī)械行業(yè)都會(huì)迫不得已接受著殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，非常是 WTO 的進(jìn)入，這不是內(nèi)憂(yōu)外患。價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)戰(zhàn)一場(chǎng)接著一場(chǎng)，促使諸多公司心身疲倦，怨聲載道。在猛烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)鏡下，提升產(chǎn)品品質(zhì)變成致勝的有力武器，而動(dòng)平衡校正則是產(chǎn)品品質(zhì)的前提和保障。

平衡機(jī)是這種檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體動(dòng)平衡的檢測(cè)儀器。從構(gòu)造上講，關(guān)鍵是由機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)、控制器系統(tǒng)和電器設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)等三大部件構(gòu)成。

機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng) 關(guān)鍵作用是支承轉(zhuǎn)子，并容許轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)造成有規(guī)則的振動(dòng)。振動(dòng)的物理量經(jīng)傳感器測(cè)量后轉(zhuǎn)化成電信號(hào)送進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)展處理。

平衡機(jī)的類(lèi)型許多，就其機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)歸類(lèi)，現(xiàn)階段所見(jiàn)的無(wú)非兩類(lèi)：硬支承平衡機(jī)和軟支承平衡機(jī)。硬支承平衡機(jī)指得平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。而軟支承平衡機(jī)則是平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。簡(jiǎn)易而言，硬支承平衡機(jī)的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)剛度大，外力不可以使其隨意晃動(dòng)。軟支承平衡機(jī)的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)剛度小，通常情況下，外力能夠使其隨意晃動(dòng)。下列是軟、硬支承平衡機(jī)的特性比較：

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的關(guān)鍵作用是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在額定的平衡轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)階段普遍的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵有萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)和圈帶驅(qū)動(dòng)。萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)因自身構(gòu)造中存有空隙和與工件安裝時(shí)存有安裝幾何誤差，這種偏差將直接危害工件的平衡精密度，在超大工件時(shí)和心軸安裝時(shí)更加突顯。因而，萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)主要用于一般的、平衡精密度要求沒(méi)有很高的臥式平衡機(jī)。

在圈帶驅(qū)動(dòng)中，因?yàn)槠Ь邆錅p振功效，能降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子的影響，且轉(zhuǎn)子不用在平衡機(jī)上作準(zhǔn)備，也不用額外連接件如螺栓、插銷(xiāo)等變換固定裝置，因而安裝快速。與萬(wàn)向節(jié)驅(qū)動(dòng)對(duì)比，它找不到構(gòu)造空隙及安裝幾何誤差，能大大的提升檢測(cè)精密度。

電器設(shè)備測(cè)量系統(tǒng) 是的關(guān)鍵作用是解決由傳感器來(lái)的電信號(hào)，顯視出轉(zhuǎn)子不平衡量所在的部位和大小。這是平衡機(jī)中的核心部件，其優(yōu)劣直接影響平衡機(jī)的特性。自動(dòng)定位測(cè)量系統(tǒng)是我們企業(yè)在吸收世界各國(guó)平衡機(jī)頂級(jí)技術(shù)的基本上和中國(guó)多家大中院校聯(lián)系設(shè)計(jì)制作、開(kāi)發(fā)的平衡機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，工業(yè)計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）控制系統(tǒng)，選用德國(guó)、日本； 美國(guó)各種電子元器件及芯片，用優(yōu)秀的技術(shù)制作，全部產(chǎn)品均歷經(jīng)嚴(yán)格的品質(zhì)管制；保障系統(tǒng)效率高、高安全 、長(zhǎng)久穩(wěn)定運(yùn)作。

不平衡量的校正流程 ，即是以轉(zhuǎn)子上偏重的部位除掉一小部分材質(zhì)，或是在轉(zhuǎn)子偏輕的部位添加一點(diǎn)平衡配重，使轉(zhuǎn)子趨于平衡的流程。不平衡量的校正一般有加料和去料兩種衡校正方式。

因?yàn)楦黝?lèi)緣故的危害，某些轉(zhuǎn)子的平衡情況在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)變化很大，對(duì)這種轉(zhuǎn)子一般還要選用加料的方式開(kāi)展校正。這樣做的益處是有利于轉(zhuǎn)子（及其整機(jī)）的再次校正。在不平衡量很大時(shí)，去料校正顯然不如加料校正又快又好?？蛻?hù)務(wù)必按照工件的詳細(xì)情況挑選有效的平衡校正方法。

平衡機(jī)的性能指標(biāo)中，有個(gè)精密度的叁數(shù)：

這幾條公式說(shuō)明平衡機(jī)的檢測(cè)精密度在微米的數(shù)量級(jí)以上，而工件的幾何加工精密度在 1 絲 --10 絲相互間，換句話(huà)說(shuō)在 10 微米－ 100 微米之間。從這一數(shù)量級(jí)的實(shí)際含義看來(lái)，轉(zhuǎn)子的平衡精密度關(guān)鍵決定于工藝軸的幾何加工精密度。

下邊就幾何偏心造成的偏差舉個(gè)簡(jiǎn)易的例子：

設(shè)：轉(zhuǎn)子的質(zhì)量 M ＝ 2000 公斤工藝軸的加工抖動(dòng)為ｅ ＝ 5 絲＝ 50 微米

轉(zhuǎn)子的校正半徑為 ｒ ＝ 250 毫米

那樣，由工藝軸的抖動(dòng)造成的不平衡質(zhì)量 ｍ

ｍ＝ M ×ｅ／ｒ＝ 2000 ×５０／２ 50 ＝ 400 （克）

由此看來(lái) ,5 絲的精密度有這般大的影響，而 5 絲的確?，F(xiàn)已有所不容易，因此平衡工藝軸的加工必須要經(jīng)過(guò)切削工藝，那樣能夠確保平衡的最后精密度意義。

平衡工藝軸的校正極限為：當(dāng)抖動(dòng)超過(guò) 5 絲時(shí)，必須校正，不然平衡作用為假平衡。

不平衡合格量的計(jì)算：

依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦，精度等級(jí)分成： G4000 、 G1600 、 G630 、 G250 、G100 、 G40 、 G16 、 G6.3 、 G2.5 、 G0.4 共 11 級(jí)。風(fēng)機(jī)、電機(jī)、膠棍的平衡精密度規(guī)定為Ｇ＝ 6.3 級(jí)。設(shè)：轉(zhuǎn)子的品質(zhì) M=2000 公斤

轉(zhuǎn)子的修正半徑為 ｒ =250 毫米

工件的工作轉(zhuǎn)速為 n=500 ( 轉(zhuǎn) / 分 )

精度等級(jí)采用 G=6.3 級(jí)

則不平衡合格量 m =2000x6.3x10000/250x500=1008 ( 克 )

動(dòng)平衡機(jī)的工作原理（怎樣開(kāi)展測(cè)定）

平衡機(jī)是測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)工件(轉(zhuǎn)子)不平衡量大小和部位的設(shè)備。何轉(zhuǎn)子在圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)橄鄬?duì)于軸線的質(zhì)量分布不均勻而造成離心力。這類(lèi)不平衡離心力功效在轉(zhuǎn)子軸上會(huì)造成振動(dòng)，造成噪音和加快軸承損壞，以至嚴(yán)重影響產(chǎn)品的特性和壽命。電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸、內(nèi)燃機(jī)曲軸、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、陀螺轉(zhuǎn)子和鐘表擺輪等轉(zhuǎn)動(dòng)零配件在制作流程中，都必須經(jīng)過(guò)平衡才能平穩(wěn)沒(méi)問(wèn)題地運(yùn)行。 依據(jù)平衡機(jī)測(cè)出的數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)子的不平衡量開(kāi)展修正，可改進(jìn)轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸線的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)造成的振動(dòng)或功效于軸承上的振動(dòng)力降低到準(zhǔn)許的范圍之內(nèi)。因而，平衡機(jī)是減少振動(dòng)、改進(jìn)特性和提高品質(zhì)的不可或缺的機(jī)器。

一般，轉(zhuǎn)子的平衡包含不平衡量的測(cè)量和校正2個(gè)流程，平衡機(jī)主要用于不平衡量的檢測(cè)，而不平衡量的修正則往往借助于鉆床、銑床和點(diǎn)焊機(jī)等別的輔助機(jī)器，或用手功方式完成。一些平衡機(jī)已經(jīng)將校正裝置做變成平衡機(jī)的1個(gè)部位。重力式平衡機(jī)和離心力式平衡機(jī)是兩大類(lèi)典型的平衡機(jī)。重力式平衡機(jī)通常稱(chēng)之為靜平衡機(jī)。這是依靠轉(zhuǎn)子本身的重力作用來(lái)檢測(cè)靜不平衡的。。置于兩根水平導(dǎo)軌上的轉(zhuǎn)子如有不平衡量，則它對(duì)軸線的重力矩使轉(zhuǎn)子在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，直到這一不平衡量處在最底位置時(shí)才靜止。

被平衡的轉(zhuǎn)子放到用靜壓軸承支承的支座上，在支座的下邊嵌裝一塊反射鏡。當(dāng)轉(zhuǎn)子找不到不平衡量時(shí)，由光源射出的光線經(jīng)此反射鏡反射后，投影在不平衡量指示儀的極坐標(biāo)原點(diǎn)。假如轉(zhuǎn)子存有不平衡量，則轉(zhuǎn)子支座在不平衡量的重力矩作用下產(chǎn)生傾斜，支座下的反射鏡也隨之傾斜并使反射出的光線偏轉(zhuǎn)，那樣光線投在極坐標(biāo)指示儀上的光點(diǎn)便離開(kāi)原點(diǎn)。依據(jù)這一光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的坐標(biāo)部位，能夠獲得不平衡量的大小和部位。

重力式平衡機(jī)僅適用于一些平衡標(biāo)準(zhǔn)不高的盤(pán)狀零部件。針對(duì)平衡需求高的轉(zhuǎn)子，通常選用離心式單面或雙面平衡機(jī)。離心式平衡機(jī)是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，依據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡造成的支承振動(dòng)，或作用于支承的振動(dòng)力來(lái)檢測(cè)不平衡。其按校正平面總數(shù)的不一樣，可分成單面平衡機(jī)和雙面平衡機(jī)。單面平衡機(jī)只有檢測(cè)一個(gè)平面上的不平衡(靜不平衡) ，它雖然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，但仍屬于靜平衡機(jī)。雙面平衡機(jī)能測(cè)量動(dòng)不平衡，也可以分別檢測(cè)靜不平衡和偶不平衡，通常稱(chēng)之為動(dòng)平衡機(jī)。離心力式平衡機(jī)按支承特點(diǎn)不一樣，又可分成軟支承平衡機(jī)和硬支承平衡機(jī)。平衡轉(zhuǎn)速高過(guò)轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)固有頻率的稱(chēng)之為軟支承平機(jī)。這類(lèi)平衡機(jī)的支承剛度小，傳感器測(cè)量出的信號(hào)與支承的振動(dòng)偏移成正比。平衡轉(zhuǎn)速低於轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)固有頻率的稱(chēng)之為硬支承平衡機(jī)，這類(lèi)平衡機(jī)的支承剛度大，傳感器測(cè)量出的信號(hào)與支承的振動(dòng)力成正比。

平衡機(jī)的關(guān)鍵特性用很小能達(dá)剩下不平衡量，和不平衡量減少率兩項(xiàng)綜合指標(biāo)表達(dá)。前者是平衡機(jī)能使轉(zhuǎn)子超過(guò)的剩下不平衡量的最小值，這是衡量平衡機(jī)最大平衡能力的指標(biāo)；后者是經(jīng)過(guò)一次校正后所降低的不平衡量與原始不平衡量比為，這是衡量平衡效率的指標(biāo)，通常用百分?jǐn)?shù)表示。

在當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中，因?yàn)閾闲赞D(zhuǎn)子的廣泛應(yīng)用，人們研發(fā)出了撓性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)。這種平衡機(jī)務(wù)必在轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)極變速；除能檢測(cè)支承的振動(dòng)或振動(dòng)力外，還能檢測(cè)轉(zhuǎn)子的撓曲變形。撓性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)有時(shí)安裝在真空防護(hù)室內(nèi)，以合適汽輪發(fā)電機(jī)這類(lèi)轉(zhuǎn)子的平衡，它配備有抽真空系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、潤(rùn)滑油除氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)軟件等龐大的輔助設(shè)備。

依據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)的須要，對(duì)特殊的轉(zhuǎn)子能自動(dòng)進(jìn)行平衡檢測(cè)和平衡校正的全自動(dòng)平衡機(jī)，及其平衡自動(dòng)線，當(dāng)代已大量的裝備在汽車(chē)制造、電動(dòng)機(jī)制造等產(chǎn)業(yè)部門(mén)。