平衡機的基礎知識

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，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穗蚌，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。中山電機轉(zhuǎn)子瞬雹、機床主軸昧谊、內(nèi)燃機曲軸、汽輪機轉(zhuǎn)子酗捌、陀螺轉(zhuǎn)子和鐘表擺輪等旋轉(zhuǎn)零部件在制造過程中呢诬，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胖缤，可改善轉(zhuǎn)子相對于軸線的質(zhì)量分布馅巷，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)。因此草姻，平衡機是減小振動钓猬、改善性能和提高質(zhì)量的必不可少的設備。

通常撩独，轉(zhuǎn)子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟草悦，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匠凤、銑床和點焊機等其他輔助設備蝠兽，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厂跋。

重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機警综。

1. 重力式平衡機一般稱為靜平衡機。

它是依賴轉(zhuǎn)子自身的重力作用來測量靜不平衡的猫降。

置于兩根水平導軌上的轉(zhuǎn)子如有不平衡量呵寂，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更低位置時才靜止淫沧。

被平衡的轉(zhuǎn)子放在用靜壓軸承支承的支座上豌魏，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院抛，由光源射出的光束經(jīng)此反射鏡反射后唉私，投射在不平衡量指示器的極坐標原點。如果轉(zhuǎn)子存在不平衡量染突，則轉(zhuǎn)子支座在不平衡量的重力矩作用下發(fā)生傾斜捻爷，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份企。根據(jù)這個光點偏轉(zhuǎn)的坐標位置也榄，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薪棒。對于平衡要求高的轉(zhuǎn)子手蝎，一般采用離心式單面或雙面平衡機。

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)下俐芯，根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡引起的支承振動棵介，或作用于支承的振動力來測量不平衡钉鸯。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邮辽。單面平衡機只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡)唠雕，它雖然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時進行測量，但仍屬于靜平衡機吨述。雙面平衡機能測量動不平衡岩睁，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機阅王。

離心力式平衡機按支承特性不同湖生，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培扳。這種平衡機的支承剛度小澳敞，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硫薇，這種平衡機的支承剛度大宴宠，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但治，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示碾危。前者是平衡機能使轉(zhuǎn)子達到的剩余不平衡量的最小值，它是衡量平衡機更高平衡能力的指標习诬；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丛铅，它是衡量平衡效率的指標，一般用百分數(shù)表示赛邢。

在現(xiàn)代機械中乏呐，由于撓性轉(zhuǎn)子的廣泛應用，人們研制出了撓性轉(zhuǎn)子平衡機剥悟。這類平衡機必須在轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行無級調(diào)速；除能測量支承的振動或振動力外曼库，還能測量轉(zhuǎn)子的撓曲變形区岗。撓性轉(zhuǎn)子平衡機有時安裝在真空防護室內(nèi)，以適合汽輪機之類轉(zhuǎn)子的平衡毁枯，它配備有抽真空系統(tǒng)慈缔、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)等龐大的輔助設備种玛。
  根據(jù)大批量生產(chǎn)的需要藐鹤，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，以及平衡自動線赂韵，現(xiàn)代已大量的裝備在汽車制造娱节、電機制造等工業(yè)部門挠蛉。

二. 平衡機常用術語解釋

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肄满。它等于不平衡質(zhì)量和其質(zhì)心至轉(zhuǎn)子 軸線的乘積谴古，不平衡量單位是gmm或者gcm，俗稱“重徑積”拭兢。
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的角度值少镇。
3. 不平衡度

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

平衡前轉(zhuǎn)子上存在的不平衡量喂搬。
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)子剩余不平衡量封鹦。該指標用不平衡度表示時，稱為許用不平衡度（亦稱許用不平衡率）坚矢。

6. 剩余不平衡量

平衡校正后轉(zhuǎn)子上的剩余不平衡量晾游。
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，一般用mm表示翁纵。
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)劣程度的指標丽信。

G=eperω/1000

式中：G－轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)，單位mm/s沐恨。

          從G0.4-G4000分11級物忠。
          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－相應于轉(zhuǎn)子更高工作轉(zhuǎn)速的角速度＝2πn/60≈n/10，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. 最小可達剩余不平衡量（Umar）

最小可達剩余不平衡量（Umar）狡忙。單位是gmm梳虽。

其意義是指平衡機能使轉(zhuǎn)子達到的剩余不平衡量的最小值。是衡量平衡機更高平衡能力的性能指標灾茁。當該指標用不平衡度表示時窜觉，稱為最小可達剩余不平衡度。（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北专。它是衡量平衡機效率的性能指標禀挫，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。

轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的不平衡量拓颓，單位是gmm/kg语婴。在靜不平衡時相當于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量偏心距，單位為μm驶睦。
14. 校驗轉(zhuǎn)子

為校驗平衡機性能而設計的剛性轉(zhuǎn)子砰左。其質(zhì)量、大小场航、尺寸均有規(guī)定缠导，分立式和臥式兩種抢妈。立式轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1.1、3.5睬漩、11影偶、35、110 kg漫诬。臥式轉(zhuǎn)子質(zhì)量為0.5确羹、1.6、5胀垃。16癣偶、50、160据滑、500kg恃楔。

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、軟支承平衡機培晓、半硬支承平衡機涡写。

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

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。平衡校驗時娱仔，支承擺架相對處于“軟”狀態(tài)沐飘，因此轉(zhuǎn)子校驗平衡時。支承條件與實際軸承工作條件不同牲迫。具有測量精度高的特點耐朴。

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。同時具有有硬支承平衡機支承剛度高的特點恩溅，又有軟支承平衡機精度高的優(yōu)點隔箍。

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

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)子滨达，如機床主軸奶稠、滾筒、風機恃打、增壓器钟唯、電機轉(zhuǎn)子识俄、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)下的平衡機焚痰。適用于轉(zhuǎn)子本身不具轉(zhuǎn)軸的盤狀工件如離合器纫蝗、齒輪、風扇盯萄、壓盤及其總成仇韩、制動盤、風葉用牲、水泵葉輪塌纯、汽車飛輪、剎車轂勋酿、皮帶輪隆肪、砂輪等盤類零件。

通用平衡機是指能對形狀和支承形式比較規(guī)則的轉(zhuǎn)子進行動平衡的平衡機博个。通用平衡機操作簡單怀樟，效率也較高。

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)子進行平衡的平衡機盆佣，例如特別針對發(fā)動機的曲軸往堡，汽車的傳動軸進行設計的平衡機。功能專一罪塔。  

四. 動平衡加工的方法

在平衡機的轉(zhuǎn)子進行動平衡測量后投蝉，可根據(jù)需要對轉(zhuǎn)子進行加重法和去重法的對轉(zhuǎn)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。常用的方式有焊接征堪、錫焊瘩缆、鉚接、擰螺釘佃蚜、配加重塊等庸娱。
2. 去重法

即在不平衡方向去處一定的重量。常用的方式有：鏜削谐算、鉆孔熟尉、鑿削、銑削佳抗、磨削等坠街。  

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，國際標準化組織(ISO)于1940年制定了世界公認的ISO1940平衡等級灵科，它將轉(zhuǎn)子平衡等級分為11個級別墅失，每個級別間以2.5倍為增量，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)筑渴，代表不平衡對于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離贰筹。