【正文】 1 緒 論隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，消除轉(zhuǎn)動機械振動的問題日趨重要，而轉(zhuǎn)子本身的不平衡在很大程度上是引起機械振動的一項重要因素，這一點在高速、精密機械中尤為突出。 轉(zhuǎn)子及分類機器中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件，稱為機器的轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)零部件在制造過程中，都需要穩(wěn)定正常地運轉(zhuǎn)。不均勻程度越大，振動也越大。承擔動平衡國際標準制訂工作的是ISO/TC 108《機械振動與沖擊》技術(shù)委員會，國家標準則是由全國機械振動與沖擊標準化技術(shù)委員會（CSBTS/TC 53）負責。平衡品質(zhì)或平衡質(zhì)量等級(G)表示回轉(zhuǎn)體處于不平衡狀態(tài)時回轉(zhuǎn)體重心的線速度，是用來判斷回轉(zhuǎn)體動態(tài)負載的一種機械比較量。平衡精度換算方法:實際工作旋轉(zhuǎn)角速度 或 ；，即毫米/秒，那么，轉(zhuǎn)子允許重心偏移（微米）。 動平衡的意義不平衡的轉(zhuǎn)子經(jīng)過測量其不平衡量和不平衡相位，并加以校正以消除其不平衡量，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時，不致產(chǎn)生不平衡離心力的平衡工藝叫做動平衡。 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡工藝原理從平衡技術(shù)觀點看，剛性轉(zhuǎn)子可以在任意選定的兩個平面內(nèi)校正，校正后，在直到最高工作轉(zhuǎn)速的任何轉(zhuǎn)速下以及在接近最后支承系統(tǒng)的條件下運行，其不平衡量均不會超過平衡允差，則這種轉(zhuǎn)子可看作是剛性的。因此設計回轉(zhuǎn)件時，應該根據(jù)不同的實際使用要求，規(guī)定其允許的不平衡量，此即許用不平衡量。其主要功能為：檢測并顯示轉(zhuǎn)子不平衡量的大小及位置，以指導操作者將不平衡量盡量去除，以使轉(zhuǎn)子達到平衡精度要求。(4)熱補償法—通過對轉(zhuǎn)子局部加熱來調(diào)整工件裝配狀態(tài)。（2）無軸頸的轉(zhuǎn)子的平衡無軸頸的轉(zhuǎn)子必須在工藝軸上進行平衡。③組裝后理論上認為不平衡量雖是各單件不平衡量的矢量和，但因裝配誤差仍會出現(xiàn)新的不平衡量而使組裝件達不到要求，故仍應對組裝件進行平衡。同時，防止主軸高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生高溫，引起主軸軸承溫度升高，導致主軸軸承潤滑油稀釋，影響了主軸軸承使用壽命。將轉(zhuǎn)子視作絕對剛體，且假定工作時，不平衡離心力作用下的轉(zhuǎn)軸不會發(fā)生顯著變形。 現(xiàn)場動平衡的原理及分計算分析 現(xiàn)場動平衡技術(shù)介紹所謂現(xiàn)場動平衡是指旋轉(zhuǎn)機械在工作狀態(tài)下,對其進行振動分析,并進行平衡校正的一種平衡實驗方法。剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子在動力學特性方面有很大的不同,因而其相應的平衡方法的差異也很大。對于撓性轉(zhuǎn)子,其動平衡與剛性轉(zhuǎn)子不同,因此對于撓性轉(zhuǎn)子,其不平衡離心慣性力所引起的轉(zhuǎn)子彎曲變形不能忽略,必須加以考慮。當回轉(zhuǎn)體的時，以及有特殊要求的重要回轉(zhuǎn)件必須進行動平衡。1907年，F(xiàn)ranz Lawaczek博士把改良的平衡技術(shù)提供給了Carl Schenck先生，后者在1915年制作了第一臺雙面平衡機。直到七十年代，硬支承平衡機的出現(xiàn)可以認為是平衡機發(fā)展史上的一次飛躍。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。 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。 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和大小。平衡機從原理方面可以分為硬支承平衡機、軟支承平衡機、半硬支承平衡機。～。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。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。俗稱“重徑積”。（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。在靜不平衡時相當于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量偏心距，單位為μm。選型的一般原則:第一步：選擇動平衡機，應該先確定轉(zhuǎn)子的平衡等級。一個轉(zhuǎn)子在設計上一般都使它相對于旋轉(zhuǎn)軸線是軸對稱的。據(jù)統(tǒng)計在所有旋轉(zhuǎn)機械的故障中，約30%是由于轉(zhuǎn)子的不平衡引起的，它是旋轉(zhuǎn)機械中出現(xiàn)頻率最高的故障之一。測量系統(tǒng)總體框圖如圖33所示。該儀器采用16位單片機、點陣式液晶顯示屏、硬件濾波和軟件濾波相結(jié)合的方法,使其具有操作簡單、顯示直觀、精度高以及性能好的特點。（1）采用光點矢量瓦特表作為顯示儀表，顯示直觀，能記憶顯示量；（2）測量系統(tǒng)采用線性集成電路，性能穩(wěn)定、可靠；（3）機電換能器采用杠桿機械放大式磁電速度傳感器，其特點是輸出不平衡振幅較大，性能穩(wěn)定可靠；（4）采用雙通道測量系統(tǒng)，操作簡單、測量迅速；（5）設計有較低的轉(zhuǎn)速（325轉(zhuǎn)/分），試件軸頸范圍較大可達180毫米，若備有矢量分解標度盤，對校驗如曲軸和需作適量分解平衡的轉(zhuǎn)子，以及初始不平衡量較大的轉(zhuǎn)子的動平衡提供方便。 實驗步驟總電源接通電源后，“啟動”按鈕指示燈即亮，說明機器已通電，將車頭左側(cè)的變速轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到中速檔，此時按下“啟動”按鈕，電動機即能拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。圖41 試驗用YYW300A型硬支承平衡機電測箱面板上分別有電源開關(guān)開、速度選擇開關(guān)、靈敏度開關(guān)、縱向零位調(diào)節(jié)器、橫向零位調(diào)節(jié)器、輕重開關(guān)、測量記憶開關(guān)、光點矢量瓦特表、距離電位器等。靈敏度開關(guān)——位于轉(zhuǎn)速開關(guān)的右側(cè)，瓦特表標度盤每格所表示的不平衡質(zhì)量，由靈敏度開關(guān)上的指示數(shù)決定，靈敏度開關(guān)共有四級，每級代表不同的靈敏度，、使用時選擇其中一個按下即可，以光點指示值不超過瓦特表刻度盤的滿刻度為準。（1）按照上述要求做好平衡試驗前的準備工作；啟動平衡機，㎜／㎏，中速650轉(zhuǎn)／分。由此可知，合理利用動平衡技術(shù)，能夠解決旋轉(zhuǎn)設備振動超標的問題。在此，謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。老師嚴謹求實的治學態(tài)度，對新知識的孜孜以求，在研究上銳意進取的精神對我今后的工作和生活將產(chǎn)生深遠的影響。所謂轉(zhuǎn)子動平衡不僅要求使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時各偏心重量產(chǎn)生的慣性力之和為零，而且要使這些慣性力所構(gòu)成的慣性力偶矩之和也等于零的一種平衡措施。表42 試驗用轉(zhuǎn)子參數(shù)重量（㎏）直徑（㎝）厚度（㎝）材質(zhì)303010鋼（2）觀察實驗過程中的光點顯示晃動，確定晃動角度和格數(shù)，記錄實驗數(shù)據(jù)；如儀表指示值為30格，30=，光點角度位置指示在50176。此時將靈敏度開關(guān)接地（即其按鈕一個也不按下）再按下“啟動”按鈕，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)?！?C ”—— 代表轉(zhuǎn)子右校正平面至右支承之間的距離，調(diào)節(jié)范圍“0——1000”毫米。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向為：由車尾向車頭看，轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子動平衡原理，一個東不平衡的剛性轉(zhuǎn)子總可以在與旋轉(zhuǎn)軸線垂直而不與轉(zhuǎn)子重心重合的兩個校正平面上減去或加上適當?shù)闹亓縼磉_到動平衡，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，支架上的軸承受到了“不平衡”的交變動壓力，它包含著“動平衡”的的大小和相位的信息。振動傳感器測出支承兩端的動載荷信號,經(jīng)光電信號處理電路進行整形,經(jīng)振動信號處理電路儀采用軟件濾波和硬件濾波相結(jié)合的方法,采用開進行信號變換、濾波及調(diào)整后得到與轉(zhuǎn)子同頻率的關(guān)電容有源濾波集成電路組成的四階帶通濾波器進正弦信號和方波信號,再送給8098放大和倍頻等單片機,獲得不行濾波,轉(zhuǎn)速信號經(jīng)128倍頻后作為濾波器的外部處理后,分別送振動信號處理電路和8098單片機,用于控制跟蹤濾波以及振動信號的轉(zhuǎn)速和振動信號的幅值、相位測量。同時由一小型聯(lián)軸節(jié)與試驗機車頭主軸尾端相連的1個永磁小型基準訊號發(fā)電機發(fā)出與工件轉(zhuǎn)速同頻率的基準相位信號經(jīng)過預處理后也輸入到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡中的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號送入虛擬儀器軟件包進行分析處理、平衡解算，最后顯示出不平衡量的大小和相位，據(jù)此來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的不平衡的校正。因此對旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子進行動平衡， 可以極大地提高系統(tǒng)的安全性。 動平衡機的技術(shù)革新由于撓性轉(zhuǎn)子的廣泛應用，人們研制出了撓性轉(zhuǎn)子平衡機。第二步：根據(jù)工件的大小選型，如工件的外徑、長度和重量等特征參數(shù)，選擇動平衡機型號，如150、160型等，數(shù)字表示工件最大質(zhì)量，一般選定數(shù)字1/3到2/3動平衡效果較好，最大或最小值都可做，但不一定能滿足工件的精度。其質(zhì)量、大小、尺寸均有規(guī)定，分立式和臥式兩種。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。（3）不平衡度：轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的不平衡量，單位是gmm/kg。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。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，例如特別針對發(fā)動機的曲軸，汽車的傳動軸進行設計的平衡機，功能專一。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 (含萬向節(jié)傳動平衡機)。平衡校驗時，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行平衡校正。型測量系統(tǒng)是在吸收國內(nèi)外平衡機頂尖技術(shù)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(shù)制造，能保障系統(tǒng)高效率、高安全、長期穩(wěn)定運行。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)。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。八十年代，壓電傳感器技術(shù)又給平衡機的發(fā)展帶來一次革命。轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)速通常取振動系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速，以使振幅最大。轉(zhuǎn)子的不平衡而產(chǎn)生的離心慣性力和慣性力偶矩，將使轉(zhuǎn)子的支撐產(chǎn)生強迫振動，轉(zhuǎn)子支撐處振動的強弱反映了轉(zhuǎn)子的不平衡情況。另一方面,由于轉(zhuǎn)子彎曲改變了原有的質(zhì)量分布,于是也就改變了離心力的分布。動平衡計算,包括單面和雙面動平衡計算。必須指出,作為現(xiàn)場動平衡的指標是將失衡引起的振動,控制在允許的范圍之內(nèi),而并不要求完全消除不平衡。剛性轉(zhuǎn)子動平衡一般為低速動平衡，一般選用第一臨界轉(zhuǎn)速的1/3以下。為了解決上述不利因素，設計主軸單元需考慮動平衡測試時去重或增重的合理位置，使用最有效的方法，使主軸單元達到動平衡的標準要求或設計要求。由于標記僅對徑向轉(zhuǎn)動標識明顯有效，對軸向標識無作用，故組裝件拆卸又重裝后，仍難保證恢復原來的平衡精度，例