【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、Ⅱ上分別有不平衡量U和U,在位置 A、B處的傳感器,測(cè)量不平衡量U和U的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為X和 X,表示成:圖22 動(dòng)平衡計(jì)算模型 (1) (2)式中(i,j = 1 ,2)為影響系數(shù),斜體部分表示矢量。通常情況下,現(xiàn)場(chǎng)一般采用單面動(dòng)平衡法。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行單面平衡時(shí),只需要考慮轉(zhuǎn)子的不平衡力,而不必考慮不平衡力偶。令則式(1)和(2)簡(jiǎn)化為： (3) (4)如果已知和或和就可以求出U?？梢?jiàn),單面平衡時(shí)只需其中任何一個(gè)方程即可求解。對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子,其動(dòng)平衡與剛性轉(zhuǎn)子不同,因此對(duì)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。在不同的轉(zhuǎn)速下,由于離心慣性力的大小不一樣,因此轉(zhuǎn)子具有不同的彎曲變形。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。由此可見(jiàn),撓性轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)是隨轉(zhuǎn)速不斷變化的,即使在某一轉(zhuǎn)速下平衡好的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,原有的平衡狀態(tài)也可能被破壞。從理論上講,要真正對(duì)撓性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡,只有在沿轉(zhuǎn)子的軸向無(wú)窮多個(gè)平面上,加或減校正質(zhì)量,將轉(zhuǎn)子的各平面全部校正后,撓性轉(zhuǎn)子才能夠真正地達(dá)到平衡 ,也只有這樣,轉(zhuǎn)子在任一轉(zhuǎn)速下,才能夠始終保持平衡。然而,事實(shí)上 ,這種平衡根本無(wú)法實(shí)現(xiàn) ,因此,實(shí)際對(duì)撓性轉(zhuǎn)子的平衡校正通常只能在幾個(gè)甚至一個(gè)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行 ,并且也只能在有限的幾個(gè)或一個(gè)校正平面上增加或減少校正質(zhì)量。 剛性回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)法由動(dòng)平衡原理可知，軸向?qū)挾容^大的回轉(zhuǎn)件，必須分別在任意兩個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)各加一個(gè)適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，才能使回轉(zhuǎn)件達(dá)到平衡。將回轉(zhuǎn)件裝在動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)，然后在兩個(gè)選定的平面內(nèi)確定所需平衡質(zhì)徑的大小和方位，從而使回轉(zhuǎn)件達(dá)到動(dòng)平衡的方法稱為動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)法。當(dāng)回轉(zhuǎn)體的時(shí)，以及有特殊要求的重要回轉(zhuǎn)件必須進(jìn)行動(dòng)平衡。剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)要在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。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(qiáng)迫振動(dòng)，轉(zhuǎn)子支撐處振動(dòng)的強(qiáng)弱反映了轉(zhuǎn)子的不平衡情況。各類平衡機(jī)的工作原理都是通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子支撐處的振動(dòng)強(qiáng)度和相位來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和方位的。由于可在兩個(gè)選定的平面上加重或減重進(jìn)行動(dòng)平衡，所以通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)支撐處的振動(dòng)就可以知道兩平面的平衡結(jié)果。3 動(dòng)平衡機(jī)的發(fā)展 平衡機(jī)的發(fā)展史平衡機(jī)發(fā)展迄今已經(jīng)有一百多年的歷史。1866年，德國(guó)西門(mén)子公司發(fā)明了發(fā)電機(jī)。4年后，加拿大人Henry Martinson申請(qǐng)了平衡技術(shù)的專利，拉開(kāi)了平衡校正產(chǎn)業(yè)的序幕。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(tái)雙面平衡機(jī)。直到上世紀(jì)末40年代，所有的平衡工序都是在采用純機(jī)械的平衡設(shè)備上進(jìn)行的。轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)速通常取振動(dòng)系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速，以使振幅最大。在這種方式下測(cè)量轉(zhuǎn)子平衡，測(cè)量誤差較大，也不安全。任何一種儀器儀表產(chǎn)品都會(huì)有其精度極限，平衡機(jī)也不例外。目前，國(guó)產(chǎn)的大多數(shù)平衡機(jī)，其測(cè)量精度都在微米級(jí)，而國(guó)內(nèi)的普通機(jī)加工最高水平大都停留在十倍微米（絲、道）級(jí)上。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和剛性轉(zhuǎn)子平衡理論的普及，五十年代后大部分平衡設(shè)備都采用了電子測(cè)量技術(shù)。平面分離電路技術(shù)的平衡機(jī)有效的消除了平衡工件左右面的相互影響。直到七十年代，硬支承平衡機(jī)的出現(xiàn)可以認(rèn)為是平衡機(jī)發(fā)展史上的一次飛躍。它采用靜態(tài)下的平衡尺寸設(shè)定，消除了傳統(tǒng)軟支承平衡機(jī)需頻繁的動(dòng)態(tài)調(diào)整的不便，形成了永久定標(biāo)的平衡機(jī)。八十年代，壓電傳感器技術(shù)又給平衡機(jī)的發(fā)展帶來(lái)一次革命。采用這種技術(shù)的平衡機(jī)在不需要非常高速的平衡領(lǐng)域基本取代了軟支承平衡機(jī)。目前，隨著微機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，將平衡機(jī)又帶入一個(gè)嶄新的時(shí)代，平衡機(jī)在性能、精度、可操作性方面均有了顯著的提高。平衡機(jī)已經(jīng)集光、電、機(jī)各方面的技術(shù)于一身。并且在電動(dòng)工具、機(jī)械制造、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、造紙、紡織、家用電器、冶金等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。從牛頓運(yùn)動(dòng)定律知道，任何物體在勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體內(nèi)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)，都有將產(chǎn)生離心慣性力，簡(jiǎn)稱離心力，盤(pán)狀轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子體內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)都將產(chǎn)生離心力F，則離心力，這無(wú)數(shù)個(gè)離心力組成一個(gè)慣性力系作用在軸承上，形成轉(zhuǎn)子對(duì)軸承的動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)軸對(duì)稱分布，則動(dòng)壓力為零，即各質(zhì)量的離心力互相平衡。否則將產(chǎn)生動(dòng)壓力，尤其在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)壓力是很大的。因此，對(duì)旋轉(zhuǎn)體特別是高速旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行動(dòng)平衡校正是必須的。 動(dòng)平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的不平衡問(wèn)題，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是由于轉(zhuǎn)子的重心偏離了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)幾何中心線。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)由此產(chǎn)生的離心力隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，從而激發(fā)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子的安裝基礎(chǔ)（如：軸承座、機(jī)座、機(jī)箱、車身等）產(chǎn)生振動(dòng)。所以，也可以說(shuō)：平衡機(jī)的主要功能就是檢測(cè)轉(zhuǎn)子重心對(duì)轉(zhuǎn)子幾何中心線的偏移量。平衡機(jī)是一種檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體動(dòng)平衡的檢測(cè)設(shè)備。從結(jié)構(gòu)上講，主要是由機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電氣測(cè)量系統(tǒng)等三大部件組成。 機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)主要功能是支承轉(zhuǎn)子，并允許轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生有規(guī)則的振動(dòng)。振動(dòng)的物理量經(jīng)傳感器檢測(cè)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行處理。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要功能是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在額定的平衡轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。目前常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)和圈帶驅(qū)動(dòng)。萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)因本身結(jié)構(gòu)中存在間隙和與工件安裝時(shí)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(shí)和心軸安裝時(shí)更為突出。因此，萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)主要用于普通的、平衡精度要求不是很高的臥式平衡機(jī)。 在圈帶驅(qū)動(dòng)中，由于傳動(dòng)帶具有減振作用，能減少驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子的影響，且轉(zhuǎn)子不需要在平衡機(jī)上作準(zhǔn)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(wàn)向節(jié)驅(qū)動(dòng)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(cè)量精度。 電氣測(cè)量系統(tǒng) 是的主要功能是處理由傳感器來(lái)的電信號(hào)，顯示出轉(zhuǎn)子不平衡量所處的位置和大小。它是平衡機(jī)中的關(guān)鍵部件，其好壞直接影響平衡機(jī)的性能。型測(cè)量系統(tǒng)是在吸收國(guó)內(nèi)外平衡機(jī)頂尖技術(shù)的基礎(chǔ)上和國(guó)內(nèi)多所大中院校聯(lián)系自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的平衡機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，工業(yè)計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）控制系統(tǒng)，采用臺(tái)灣、日本、美國(guó)多種電子元件及芯片，用先進(jìn)的技術(shù)制造，能保障系統(tǒng)高效率、高安全、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 動(dòng)平衡機(jī)的分類平衡機(jī)的種類很多，就其機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)分類，目前所見(jiàn)的不外乎兩大類：硬支承平衡機(jī)和軟支承平衡機(jī)。硬支承平衡機(jī)是指平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。而軟支承平衡機(jī)則是平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，硬支承平衡機(jī)的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)剛度大，外力不能使其自由擺動(dòng)。軟支承平衡機(jī)的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)剛度小，一般來(lái)說(shuō)，外力可以使其自由擺動(dòng)。平衡機(jī)從原理方面可以分為硬支承平衡機(jī)、軟支承平衡機(jī)、半硬支承平衡機(jī)。硬支承平衡機(jī)是平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。平衡校驗(yàn)時(shí)，支承擺架相對(duì)處于“硬”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子可以在接近實(shí)際軸承條件下進(jìn)行平衡校正。具有操作簡(jiǎn)便、安全性能好的特點(diǎn)。 軟支承平衡機(jī)是平衡轉(zhuǎn)速大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。平衡校驗(yàn)時(shí)，支承擺架相對(duì)處于“軟”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子校驗(yàn)平衡時(shí)。支承條件與實(shí)際軸承工作條件不同。具有測(cè)量精度高的特點(diǎn)。～。同時(shí)具有有硬支承平衡機(jī)支承剛度高的特點(diǎn)，又有軟支承平衡機(jī)精度高的優(yōu)點(diǎn)。平衡機(jī)從應(yīng)用方面分可分為立式平衡機(jī)和臥式平衡機(jī)；專用平衡機(jī)和通用平衡機(jī) (含萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)平衡機(jī))。臥式平衡機(jī)是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機(jī)上呈水平狀態(tài)的平衡機(jī)。適用于有轉(zhuǎn)軸或可裝配工藝軸的轉(zhuǎn)子，如機(jī)床主軸、滾筒、風(fēng)機(jī)、增壓器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)等等。平衡機(jī)從應(yīng)用方面分可分為立式平衡機(jī)和臥式平衡機(jī)；通用平衡機(jī)和專用平衡機(jī)。立式平衡機(jī)是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機(jī)上呈垂直狀態(tài)下的平衡機(jī)。適用于轉(zhuǎn)子本身不具轉(zhuǎn)軸的盤(pán)狀工件如齒輪、風(fēng)葉、水泵葉輪、汽車飛輪、皮帶輪、砂輪等盤(pán)類零件。通用平衡機(jī)是指能對(duì)形狀和支承形式比較規(guī)則的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡的平衡機(jī)。通用平衡機(jī)操作簡(jiǎn)單，效率也較高。專用平衡機(jī)是能對(duì)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(jī)，例如特別針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，汽車的傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)的平衡機(jī)，功能專一。 動(dòng)平衡機(jī)的工作原理平衡機(jī)是測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體(轉(zhuǎn)子)不平衡量大小和位置的機(jī)器。何轉(zhuǎn)子在圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于相對(duì)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(huì)引起振動(dòng)，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。電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸、內(nèi)燃機(jī)曲軸、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、陀螺轉(zhuǎn)子和鐘表擺輪等旋轉(zhuǎn)零部件在制造過(guò)程中，都需要經(jīng)過(guò)平衡才能平穩(wěn)正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。 根據(jù)平衡機(jī)測(cè)出的數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)行校正，可改善轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸線的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)或作用于軸承上的振動(dòng)力減少到允許的范圍之內(nèi)。因此，平衡機(jī)是減小振動(dòng)、改善性能和提高質(zhì)量的必不可少的設(shè)備。通常，轉(zhuǎn)子的平衡包括不平衡量的測(cè)量和校正兩個(gè)步驟，平衡機(jī)主要用于不平衡量的測(cè)量，而不平衡量的校正則往往借助于鉆床、銑床和點(diǎn)焊機(jī)等其他輔助設(shè)備，或用手工方法完成。有些平衡機(jī)已將校正裝置做成為平衡機(jī)的一個(gè)部分。把剛性回轉(zhuǎn)體安裝在動(dòng)平衡機(jī)的彈性支承上，使回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)。根椐支承的不同情況，(通過(guò)回轉(zhuǎn)體的周期性機(jī)械振動(dòng)信號(hào)變?yōu)殡姼行盘?hào))測(cè)量出支承的振動(dòng)和支反力。用分離解算電路，計(jì)算出回轉(zhuǎn)體的不平衡量，再對(duì)回轉(zhuǎn)體進(jìn)行加重或去重，直至平衡量達(dá)到要求。圖31動(dòng)平衡工作原理圖 動(dòng)平衡機(jī)常用術(shù)語(yǔ)（1）不平衡量轉(zhuǎn)子某