平衡機的基礎知識

一. 平衡機概述

平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器竹揍。

任何轉子在圍繞其軸線旋轉時砍倾，由于相對于軸線的質量分布不均勻而產生離心力阁簸。這種不平衡離心力作用在轉子軸承上會引起振動贷挠，產生噪聲和加速軸承磨損祈搜，以致嚴重影響產品的性能和壽命缕减。鞍山電機轉子庭再、機床主軸捞奕、內燃機曲軸、汽輪機轉子拄轻、陀螺轉子和鐘表擺輪等旋轉零部件在制造過程中颅围，都需要經(jīng)過平衡才能平穩(wěn)正常地運轉伟葫。

根據(jù)平衡機測出的數(shù)據(jù)對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對于軸線的質量分布院促，使轉子旋轉時產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酒旷。因此，平衡機是減小振動满傍、改善性能和提高質量的必不可少的設備渡表。

通常，轉子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟伞注，平衡機主要用于不平衡量的測量赐罪，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搜掸，或用手工方法完成详础。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酝螃。

1. 重力式平衡機一般稱為靜平衡機普易。

它是依賴轉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子如有不平衡量疾隙，則它對軸線的重力矩使轉子在導軌上滾動畜股，直至這個不平衡量處于更低位置時才靜止。

被平衡的轉子放在用靜壓軸承支承的支座上艰争，在支座的下面嵌裝一片反射鏡坏瞄。當轉子不存在不平衡量時，由光源射出的光束經(jīng)此反射鏡反射后甩卓，投射在不平衡量指示器的極坐標原點鸠匀。如果轉子存在不平衡量，則轉子支座在不平衡量的重力矩作用下發(fā)生傾斜逾柿，支座下的反射鏡也隨之傾斜并使反射出的光束偏轉缀棍，這樣光束投在極坐標指示器上的光點便離開原點。根據(jù)這個光點偏轉的坐標位置机错，可以得到不平衡量的大小和位置爬范。

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子弱匪，一般采用離心式單面或雙面平衡機青瀑。

2. 離心式平衡機

離心式平衡機是在轉子旋轉的狀態(tài)下，根據(jù)轉子不平衡引起的支承振動萧诫，或作用于支承的振動力來測量不平衡斥难。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)蟹梗，它雖然是在轉子旋轉時進行測量膜暴，但仍屬于靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡尚稍，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡道暑，一般稱為動平衡機。

離心力式平衡機按支承特性不同竭珊，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機人蕊。平衡轉速高于轉子一支承系統(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梆载，傳感器檢測出的信號與支承的振動位移成正比摇蝗。平衡轉速低於轉子一支承系統(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撵刷，傳感器檢測出的信號與支承的振動力成正比裆蛆。

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褐袒。前者是平衡機能使轉子達到的剩余不平衡量的最小值啼术，它是衡量平衡機更高平衡能力的指標；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载碌，它是衡量平衡效率的指標猜嘱，一般用百分數(shù)表示。

在現(xiàn)代機械中嫁艇，由于撓性轉子的廣泛應用朗伶，人們研制出了撓性轉子平衡機。這類平衡機必須在轉子工作轉速范圍內進行無級調速步咪；除能測量支承的振動或振動力外论皆，還能測量轉子的撓曲變形。撓性轉子平衡機有時安裝在真空防護室內猾漫，以適合汽輪機之類轉子的平衡点晴，它配備有抽真空系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)悯周、潤滑油除氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理用計算機系統(tǒng)等龐大的輔助設備粒督。
  根據(jù)大批量生產的需要，對特定的轉子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機禽翼，以及平衡自動線屠橄，現(xiàn)代已大量的裝備在汽車制造、電機制造等工業(yè)部門硫忆。

二. 平衡機常用術語解釋

1. 不平衡量

轉子某平面上不平衡量的量值大小筷资，不涉及不平衡的角度位置牡罚。它等于不平衡質量和其質心至轉子 軸線的乘積，不平衡量單位是gmm或者gcm冬溯，俗稱“重徑積”。
2. 不平衡相位

轉子某平面上的不平衡質量相對于給定極坐標的角度值敦浅。
3. 不平衡度

轉子單位質量的不平衡量录教，單位是gmm/kg。在靜不平衡時相當于轉子的質量偏心距赛琢，單位為μm字瘫。
4. 初始不平衡量

平衡前轉子上存在的不平衡量。
5. 許用不平衡量

為保證旋轉機械正常工作所允許的轉子剩余不平衡量悴碳。該指標用不平衡度表示時借街，稱為許用不平衡度（亦稱許用不平衡率）。

6. 剩余不平衡量

平衡校正后轉子上的剩余不平衡量灾囊。
7. 校正半徑

校正平面上校正質量的質心到轉子軸線的距離听想，一般用mm表示。
8. 校正平面的干擾（相互影響）

在給定轉子某一校正面上不平衡量的變化引起另一校正平面上平衡機指示值的改變（有時稱為平面分離影響）
9. 轉子平衡品質

衡量轉子平衡優(yōu)劣程度的指標马胧。

G=eperω/1000

式中：G－轉子平衡品質汉买，單位mm/s。

          從G0.4-G4000分11級佩脊。
          eper－轉子允許的不平衡率gmm/kg或轉子質量偏心距μm
          ω－相應于轉子更高工作轉速的角速度＝2πn/60≈n/10蛙粘，n為轉子的工作轉速r/min
10. 轉子單位質量的允許不平衡度（率）
        eper＝G×1000/n/10 

         單位：gmm/kg或μm

11. 最小可達剩余不平衡量（Umar）

最小可達剩余不平衡量（Umar）。單位是gmm威彰。

其意義是指平衡機能使轉子達到的剩余不平衡量的最小值出牧。是衡量平衡機更高平衡能力的性能指標。當該指標用不平衡度表示時歇盼，稱為最小可達剩余不平衡度舔痕。（單位gmm/kg）
12. 不平衡量減少率（URR）

經(jīng)過一次平衡校正所減少的不平衡量與初始不平衡量之比值。它是衡量平衡機效率的性能指標旺遮，以百分數(shù)表示：

 URR（％）＝（U1－U2）/U1＝（1－U2/U1）×100
       式中：U1－初始不平衡量            

U2－一次平衡校正后的剩余不平衡量

13. 不平衡力偶干擾比

單面平衡機抑止不平衡力偶影響的性能指標赵讯。

轉子單位質量的不平衡量，單位是gmm/kg耿眉。在靜不平衡時相當于轉子的質量偏心距边翼，單位為μm。
14. 校驗轉子

為校驗平衡機性能而設計的剛性轉子溅鞠。其質量徽七、大小、尺寸均有規(guī)定仙茴，分立式和臥式兩種蛹柔。立式轉子質量為1.1、3.5、11电尖、35奕碑、110 kg。臥式轉子質量為0.5勺帜、1.6脆号、5。16晤哩、50寝话、160、500kg侈净。

三. 平衡機的原理

平衡機從原理方面可以分為硬支承平衡機尊勿、軟支承平衡機、半硬支承平衡機畜侦。

1. 硬支承平衡機是平衡轉速遠低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機元扔。平衡校驗時，支承擺架相對處于“硬”狀態(tài)夏伊，因此轉子可以在接近實際軸承條件下進行平衡校正摇展。具有操作簡便、安全性能好的特點溺忧。

2. 軟支承平衡機是平衡轉速大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機咏连。平衡校驗時，支承擺架相對處于“軟”狀態(tài)鲁森，因此轉子校驗平衡時祟滴。支承條件與實際軸承工作條件不同。具有測量精度高的特點歌溉。

3. 半硬支承平衡機是平衡轉速在0.3~0.5倍參振系統(tǒng)共振頻率之間的平衡機垄懂。同時具有有硬支承平衡機支承剛度高的特點，又有軟支承平衡機精度高的優(yōu)點痛垛。

平衡機從應用方面分可分為立式平衡機和臥式平衡機秋衡；專用平衡機和通用平衡機。

臥式平衡機是被平衡轉子的旋轉軸在平衡機上呈水平狀態(tài)的平衡機晚簇。適用于有轉軸或可裝配工藝軸的轉子挑卫，如機床主軸、滾筒食召、風機贩普、增壓器、電機轉子付杰、汽輪機等等研脸。

立式平衡機是被平衡轉子的旋轉軸在平衡機上呈垂直狀態(tài)下的平衡機叨连。適用于轉子本身不具轉軸的盤狀工件如離合器、齒輪或怜、風扇矛唤、壓盤及其總成、制動盤归衫、風葉醇舶、水泵葉輪、汽車飛輪宋梧、剎車轂、皮帶輪狰挡、砂輪等盤類零件捂龄。

通用平衡機是指能對形狀和支承形式比較規(guī)則的轉子進行動平衡的平衡機。通用平衡機操作簡單加叁，效率也較高倦沧。

專用平衡機是能對支承形式和外觀與一般轉子不同的轉子進行平衡的平衡機，例如特別針對發(fā)動機的曲軸它匕，汽車的傳動軸進行設計的平衡機展融。功能專一。  

四. 動平衡加工的方法

在平衡機的轉子進行動平衡測量后豫柬，可根據(jù)需要對轉子進行加重法和去重法的對轉子進行平衡加工：
1. 加重法

即在不平衡的相反方向配上校正重塊告希。常用的方式有焊接、錫焊烧给、鉚接燕偶、擰螺釘、配加重塊等憔剂。
2. 去重法

即在不平衡方向去處一定的重量摆螟。常用的方式有：鏜削、鉆孔艳拿、鑿削蒜恶、銑削、磨削等陷字。  

五. 平衡精度等級

考慮到技術的先進性和經(jīng)濟上的合理性车崔，國際標準化組織(ISO)于1940年制定了世界公認的ISO1940平衡等級，它將轉子平衡等級分為11個級別仲侈，每個級別間以2.5倍為增量豆蝠，從要求更高的G0.4到要求更低的G4000。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg)秆惑，代表不平衡對于轉子軸心的偏心距離赛羡。