動平衡機原理

1、動平衡機原理  第一臺平衡機的出現(xiàn)乞今已有一百多年的歷史。而平衡技術的發(fā)展主要還是近四十年的事。它與科學技術的發(fā)展密切關聯(lián)。我國動平衡理論和裝置的研究及新產(chǎn)品的開發(fā)是從五十年代開始的。     機械中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件，稱為機器的轉(zhuǎn)子。如果一個轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布均勻，制造和安裝都合格，則運轉(zhuǎn)是平衡的。理想情況下，其對軸承的壓力，除重力之外別其它的力，即與轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)時一樣，只有靜壓力。這種旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)時對軸承都只有靜壓力的轉(zhuǎn)子，稱為平衡的轉(zhuǎn)子。如果轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時對軸承除有靜壓力外還附加有動壓力，則稱之為不平衡的轉(zhuǎn)子。   

2、  從牛頓運動定律知道，任何物體在勻速旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)體內(nèi)各個質(zhì)點，都有將產(chǎn)生離心慣性力，簡稱離心力，如圖一所示，盤狀轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是以角速度 作勻速轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)子體內(nèi)任一質(zhì)點都將產(chǎn)生離心力 F ，則離心力 F=mr2, 這無數(shù)個離心力組成一個慣性力系作用在軸承上，形成轉(zhuǎn)子對軸承的動壓力，其大小則決定于轉(zhuǎn)子質(zhì)量的分布情況。如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量對轉(zhuǎn)軸對稱分布，則動壓力為零，即各質(zhì)量的離心力互相平衡。否則將產(chǎn)生動壓力，尤其在高速旋轉(zhuǎn)時動壓力是很大的。因此，對旋轉(zhuǎn)體，特別是高速旋轉(zhuǎn)體進行動平衡校正是必須的。    近年來，許多機械制造業(yè)都在被迫接受著殘酷的

3、市場競爭，特別是 WTO 的加入，簡直是內(nèi)憂外患。價格戰(zhàn)、技術戰(zhàn)一場接著一場，使得眾多企業(yè)身心疲累，怨聲載道。在激烈的市場競爭環(huán)境下，提高產(chǎn)品質(zhì)量成為致勝的有力武器，而動平衡校正則是產(chǎn)品質(zhì)量的前提和保證。    平衡機是一種檢測旋轉(zhuǎn)體動平衡的檢測設備。從結(jié)構(gòu)上講，主要是由機械振動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和電氣測量系統(tǒng)等三大部件組成。     機械振動系統(tǒng) 主要功能是支承轉(zhuǎn)子，并允許轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生有規(guī)則的振動。振動的物理量經(jīng)傳感器檢測后轉(zhuǎn)換成電信號送入測量系統(tǒng)進行處理。     平衡機

4、的種類很多，就其機械振動系統(tǒng)的工作狀態(tài)分類，目前所見的不外乎兩大類：硬支承平衡機和軟支承平衡機。硬支承平衡機是指平衡轉(zhuǎn)速遠低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機。而軟支承平衡機則是平衡轉(zhuǎn)速遠大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機。簡單來說，硬支承平衡機的機械振動系統(tǒng)剛度大，外力不能使其自由擺動。軟支承平衡機的機械振動系統(tǒng)剛度小，一般來說，外力可以使其自由擺動。以下是軟、硬支承平衡機的性能比較：    驅(qū)動系統(tǒng) 的主要功能是驅(qū)動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在額定的平衡轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。     目前常見的驅(qū)動系統(tǒng)主要有萬向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動和圈帶驅(qū)動。萬向聯(lián)軸節(jié)因本

5、身結(jié)構(gòu)中存在間隙和與工件安裝時存在安裝幾何偏差，這些誤差將直接影響工件的平衡精度，在特大工件時和心軸安裝時更為突出。因此，萬向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動主要用于普通的、平衡精度要求不是很高的臥式平衡機。     在圈帶驅(qū)動中，由于傳動帶具有減振作用，能減少驅(qū)動馬達的振動對轉(zhuǎn)子的影響，且轉(zhuǎn)子不需要在平衡機上作準備，也不需要附加連接件如螺栓、插銷等轉(zhuǎn)換固定裝置，因此安裝迅速。與萬向節(jié)驅(qū)動相比，它不存在結(jié)構(gòu)間隙及安裝幾何偏差，能大大的提高測量精度。     電氣測量系統(tǒng) 是的主要功能是處理由傳感器來的電信號，顯示出轉(zhuǎn)子不平衡量所處的位置

6、和大小。它是平衡機中的關鍵部件，其好壞直接影響平衡機的性能。型測量系統(tǒng)是我公司在吸收國內(nèi)外平衡機頂尖技術的基礎上和國內(nèi)多所大中院校聯(lián)系自行設計、開發(fā)的平衡機檢測系統(tǒng)，工業(yè)計算機（單片機）控制系統(tǒng)，采用臺灣、日本； 美國多種電子元件及芯片，用先進的技術制造，所有產(chǎn)品均經(jīng)過嚴格的品質(zhì)管制；保障系統(tǒng)高效率、 高安全 、長期穩(wěn)定運行。不平衡量的校正過程 ，即是從轉(zhuǎn)子上較重的部分去掉一部分材料，或者在轉(zhuǎn)子較輕的部分加上一些平衡配重，使轉(zhuǎn)子趨于平衡的過程。不平衡量的校正通常有加重和去重兩種平衡校正方法。 由于各種原因的影響，一些轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)在使用過程中會發(fā)生變化，對這些轉(zhuǎn)子通常就要采用加配重的方法進行校

7、正。這樣做的好處是便于轉(zhuǎn)子（以及整機）的再行校正。在不平衡量較大時，去重校正顯然不及加重校正方便快捷。用戶必須根據(jù)工件的具體情況選擇合理的平衡校正方式。 平衡機的技術指標中，有一個精度的參數(shù)：    這幾個公式表明平衡機的測量精度在微米的數(shù)量級以上，而工件的幾何加工精度在 1 絲 -10 絲之間，也就是說在 10 微米 100 微米之間。從這個數(shù)量級的具體意義來看，轉(zhuǎn)子的平衡精度主要決定于工藝軸的幾何加工精度。下面就幾何偏心引起的誤差舉個簡單的例子： 設：轉(zhuǎn)子的質(zhì)量 M 2000 公斤， 工藝軸的加工跳動為 5 絲 50 微米 轉(zhuǎn)子的校正半徑為 250

8、毫米 那么，由工藝軸的跳動引起的不平衡質(zhì)量 M × 2000 × 50 400 （克）     由此看來 ,5 絲的精度有如此大的影響，而 5 絲的保證已經(jīng)有所不易，所以平衡工藝軸的加工一定要經(jīng)過磨削工藝，這樣才能保證平衡的最終精度目的。 平衡工藝軸的修正極限為：當跳動大于 5 絲時，必需修正，否則平衡效果為假平衡。 不平衡合格量的計算：     根據(jù)國際標準化組織推薦，精度等級分為： G4000 、 G1600 、 G630 、 G250 、 G100 、 G40 、 G16 、 G6.3 、

9、 G2.5 、 G0.4 共 11 級。風機、電機、膠棍的平衡精度要求為 6.3 級。設：轉(zhuǎn)子的質(zhì)量 M=2000 公斤 轉(zhuǎn)子的校正半徑為 =250 毫米 工件的工作轉(zhuǎn)速為 n=500 ( 轉(zhuǎn) / 分 ) 精度等級選用 G=6.3 級 則不平衡合格量 m =2000x6.3x10000/250x500=1008 ( 克 ) 動平衡機的工作原理（如何進行測量） 平衡機是測量旋轉(zhuǎn)物體(轉(zhuǎn)子)不平衡量大小和位置的機器。何轉(zhuǎn)子在圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)時，由于相對于軸線的質(zhì)量分布不均勻而產(chǎn)生離心力。這種不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子軸承上會引起振動，產(chǎn)生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴重影響產(chǎn)品的性能和壽命。電機轉(zhuǎn)子、機床主

10、軸、內(nèi)燃機曲軸、汽輪機轉(zhuǎn)子、陀螺轉(zhuǎn)子和鐘表擺輪等旋轉(zhuǎn)零部件在制造過程中，都需要經(jīng)過平衡才能平穩(wěn)正常地運轉(zhuǎn)。 根據(jù)平衡機測出的數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)子的不平衡量進行校正，可改善轉(zhuǎn)子相對于軸線的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內(nèi)。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質(zhì)量的必不可少的設備。 通常，轉(zhuǎn)子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用于不平衡量的測量，而不平衡量的校正則往往借助于鉆床、銑床和點焊機等其他輔助設備，或用手工方法完成。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機。重力式平衡機一般稱為靜平衡機。它

11、是依賴轉(zhuǎn)子自身的重力作用來測量靜不平衡的。置于兩根水平導軌上的轉(zhuǎn)子如有不平衡量，則它對軸線的重力矩使轉(zhuǎn)子在導軌上滾動，直至這個不平衡量處于最低位置時才靜止。 被平衡的轉(zhuǎn)子放在用靜壓軸承支承的支座上，在支座的下面嵌裝一片反射鏡。當轉(zhuǎn)子不存在不平衡量時，由光源射出的光束經(jīng)此反射鏡反射后，投射在不平衡量指示器的極坐標原點。如果轉(zhuǎn)子存在不平衡量，則轉(zhuǎn)子支座在不平衡量的重力矩作用下發(fā)生傾斜，支座下的反射鏡也隨之傾斜并使反射出的光束偏轉(zhuǎn)，這樣光束投在極坐標指示器上的光點便離開原點。根據(jù)這個光點偏轉(zhuǎn)的坐標位置，可以得到不平衡量的大小和位置。 重力式平衡機僅適用于某些平衡要求不高的盤狀零件。對于平衡要求高的轉(zhuǎn)

12、子，一般采用離心式單面或雙面平衡機。離心式平衡機是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡引起的支承振動，或作用于支承的振動力來測量不平衡。其按校正平面數(shù)量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面平衡機只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡)，它雖然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時進行測量，但仍屬于靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機。離心力式平衡機按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機。平衡轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)固有頻率的稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支承剛度小，傳感器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。平衡轉(zhuǎn)速低於轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)固有頻率的稱為硬支承平衡機，這種平衡機的支承剛度大，傳感器檢測出的信號與支承的振動力成正比。 平衡機的主要性能用最小可達剩余不平衡量，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示。前者是平衡機能使轉(zhuǎn)子達到的剩余不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；后者是經(jīng)過一次校正后所減少的不平衡量與初始不平衡量之比，它是衡量平衡效率的指標，一般用百分數(shù)表示。 在現(xiàn)代機械中，由于撓性轉(zhuǎn)子的廣泛應用，人們研制出了撓性轉(zhuǎn)子平