平衡機的基礎(chǔ)知識

一. 平衡機概述

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。

任何轉(zhuǎn)子在圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)時萨宙，由于相對于軸線的質(zhì)量分布不均勻而產(chǎn)生離心力忱脆。這種不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子軸承上會引起振動橘匿，產(chǎn)生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能和壽命曼沐。長春電機轉(zhuǎn)子泛红、機床主軸一恃、內(nèi)燃機曲軸搏贤、汽輪機轉(zhuǎn)子麻镶、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)匿胎。

根據(jù)平衡機測出的數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)行校正端葵，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)公垒。因此新框，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(shè)備队魏。

通常公般，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胡桨，而不平衡量的校正則往往借助于鉆床官帘、銑床和點焊機等其他輔助設(shè)備，或用手工方法完成昧谊。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分刽虹。

重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機。

1. 重力式平衡機一般稱為靜平衡機呢诬。

它是依賴轉(zhuǎn)子自身的重力作用來測量靜不平衡的涌哲。

置于兩根水平導(dǎo)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(dǎo)軌上滾動尚镰，直至這個不平衡量處于更低位置時才靜止阀圾。

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狗唉。當(dāng)轉(zhuǎn)子不存在不平衡量時稍刀，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(biāo)原點草悦。如果轉(zhuǎn)子存在不平衡量赔绒，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)蝠兽，這樣光束投在極坐標(biāo)指示器上的光點便離開原點衡孽。根據(jù)這個光點偏轉(zhuǎn)的坐標(biāo)位置，可以得到不平衡量的大小和位置警综。

重力式平衡機僅適用于某些平衡要求不高的盤狀零件谨寂。對于平衡要求高的轉(zhuǎn)子，一般采用離心式單面或雙面平衡機呵寂。

2. 離心式平衡機

離心式平衡機是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下脆携，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)量的不同瞭核，可分為單面平衡機和雙面平衡機院抛。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(jìn)行測量绎蒙，但仍屬于靜平衡機染突。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辈灼，一般稱為動平衡機份企。

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巡莹。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司志。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降宅。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骂远，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钉鸯。

平衡機的主要性能用最小可達(dá)剩余不平衡量吧史，和不平衡量減少率兩項綜合指標(biāo)表示。前者是平衡機能使轉(zhuǎn)子達(dá)到的剩余不平衡量的最小值唠雕，它是衡量平衡機更高平衡能力的指標(biāo)贸营；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(biāo)岩睁，一般用百分?jǐn)?shù)表示钞脂。

在現(xiàn)代機械中，由于撓性轉(zhuǎn)子的廣泛應(yīng)用湖生，人們研制出了撓性轉(zhuǎn)子平衡機狡煎。這類平衡機必須在轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速；除能測量支承的振動或振動力外澳敞，還能測量轉(zhuǎn)子的撓曲變形瞧纹。撓性轉(zhuǎn)子平衡機有時安裝在真空防護(hù)室內(nèi)，以適合汽輪機之類轉(zhuǎn)子的平衡宴宠，它配備有抽真空系統(tǒng)澳券、潤滑系統(tǒng)、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(shè)備碾危。
  根據(jù)大批量生產(chǎn)的需要乎渊，對特定的轉(zhuǎn)子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機，以及平衡自動線丛铅，現(xiàn)代已大量的裝備在汽車制造崩蚀、電機制造等工業(yè)部門零短。

二. 平衡機常用術(shù)語解釋

1. 不平衡量

轉(zhuǎn)子某平面上不平衡量的量值大小，不涉及不平衡的角度位置涎拉。它等于不平衡質(zhì)量和其質(zhì)心至轉(zhuǎn)子 軸線的乘積瑞侮，不平衡量單位是gmm或者gcm，俗稱“重徑積”曼库。
2. 不平衡相位

轉(zhuǎn)子某平面上的不平衡質(zhì)量相對于給定極坐標(biāo)的角度值区岗。
3. 不平衡度

轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的不平衡量略板，單位是gmm/kg毁枯。在靜不平衡時相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量偏心距，單位為μm叮称。
4. 初始不平衡量

平衡前轉(zhuǎn)子上存在的不平衡量种玛。
5. 許用不平衡量

為保證旋轉(zhuǎn)機械正常工作所允許的轉(zhuǎn)子剩余不平衡量。該指標(biāo)用不平衡度表示時瓤檐，稱為許用不平衡度（亦稱許用不平衡率）赂韵。

6. 剩余不平衡量

平衡校正后轉(zhuǎn)子上的剩余不平衡量。
7. 校正半徑

校正平面上校正質(zhì)量的質(zhì)心到轉(zhuǎn)子軸線的距離挠蛉，一般用mm表示祭示。
8. 校正平面的干擾（相互影響）

在給定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子平衡品質(zhì)

衡量轉(zhuǎn)子平衡優(yōu)劣程度的指標(biāo)。

G=eperω/1000

式中：G－轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)谴古，單位mm/s质涛。

          從G0.4-G4000分11級。
          eper－轉(zhuǎn)子允許的不平衡率gmm/kg或轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距μm
          ω－相應(yīng)于轉(zhuǎn)子更高工作轉(zhuǎn)速的角速度＝2πn/60≈n/10少镇，n為轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速r/min
10. 轉(zhuǎn)子單位質(zhì)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(dá)剩余不平衡量（Umar）

最小可達(dá)剩余不平衡量（Umar）胯炊。單位是gmm。

其意義是指平衡機能使轉(zhuǎn)子達(dá)到的剩余不平衡量的最小值效荷。是衡量平衡機更高平衡能力的性能指標(biāo)回东。當(dāng)該指標(biāo)用不平衡度表示時，稱為最小可達(dá)剩余不平衡度密士。（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成吓。它是衡量平衡機效率的性能指標(biāo)，以百分?jǐn)?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(biāo)孙般。

轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的不平衡量切咸，單位是gmm/kg。在靜不平衡時相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量偏心距丽信，單位為μm泳落。
14. 校驗轉(zhuǎn)子

為校驗平衡機性能而設(shè)計的剛性轉(zhuǎn)子。其質(zhì)量物忠、大小婚被、尺寸均有規(guī)定狡忙，分立式和臥式兩種。立式轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1.1址芯、3.5灾茁、11、35谷炸、110 kg北专。臥式轉(zhuǎn)子質(zhì)量為0.5、1.6旬陡、5拓颓。16、50描孟、160驶睦、500kg。

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匿醒、軟支承平衡機场航、半硬支承平衡機。

1. 硬支承平衡機是平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機抢妈。平衡校驗時呼笨，支承擺架相對處于“硬”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子可以在接近實際軸承條件下進(jìn)行平衡校正栖俐。具有操作簡便肪吁、安全性能好的特點。

2. 軟支承平衡機是平衡轉(zhuǎn)速大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機确羹。平衡校驗時届审，支承擺架相對處于“軟”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子校驗平衡時癣偶。支承條件與實際軸承工作條件不同噪旭。具有測量精度高的特點。

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

平衡機從應(yīng)用方面分可分為立式平衡機和臥式平衡機涡写；專用平衡機和通用平衡機菩擦。

臥式平衡機是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機上呈水平狀態(tài)的平衡機。適用于有轉(zhuǎn)軸或可裝配工藝軸的轉(zhuǎn)子搅窿，如機床主軸嘁酿、滾筒、風(fēng)機男应、增壓器闹司、電機轉(zhuǎn)子娱仔、汽輪機等等。

立式平衡機是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機上呈垂直狀態(tài)下的平衡機游桩。適用于轉(zhuǎn)子本身不具轉(zhuǎn)軸的盤狀工件如離合器牲迫、齒輪、風(fēng)扇借卧、壓盤及其總成盹憎、制動盤、風(fēng)葉铐刘、水泵葉輪陪每、汽車飛輪、剎車轂滨达、皮帶輪奶稠、砂輪等盤類零件绍掂。

通用平衡機是指能對形狀和支承形式比較規(guī)則的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡的平衡機恃打。通用平衡機操作簡單，效率也較高识俄。

專用平衡機是能對支承形式和外觀與一般轉(zhuǎn)子不同的轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡的平衡機市缠，例如特別針對發(fā)動機的曲軸，汽車的傳動軸進(jìn)行設(shè)計的平衡機纫蝗。功能專一羔辉。  

四. 動平衡加工的方法

在平衡機的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡測量后，可根據(jù)需要對轉(zhuǎn)子進(jìn)行加重法和去重法的對轉(zhuǎn)子進(jìn)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仇韩。常用的方式有焊接睁衰、錫焊、鉚接塌纯、擰螺釘蝴趾、配加重塊等。
2. 去重法

即在不平衡方向去處一定的重量隆肪。常用的方式有：鏜削愿味、鉆孔、鑿削怀樟、銑削功偿、磨削等。  

五. 平衡精度等級

考慮到技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟上的合理性往堡，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1940年制定了世界公認(rèn)的ISO1940平衡等級械荷，它將轉(zhuǎn)子平衡等級分為11個級別，每個級別間以2.5倍為增量虑灰，從要求更高的G0.4到要求更低的G4000吨瞎。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg)征堪，代表不平衡對于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離。