【文章內(nèi)容簡介】 測量誤差、溫度波動、磨損以及其他因素的影響,要達到完全的平衡幾乎是不可能的?，F(xiàn)場動平衡,主要是依據(jù)影響系數(shù)法。其基本思想是:轉(zhuǎn)子與軸承組成的振動系統(tǒng)是一線性系統(tǒng),因此軸承的振動響應是各平衡面產(chǎn)生的不平衡量,引起的振動響應的線性疊加,其振動響應量前后軸承處的振動影響,由此確定各影響系數(shù),從而求得應該加(減)的平衡校正量。 動平衡計算分析轉(zhuǎn)子被劃分為剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子。如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速遠低于一階臨界轉(zhuǎn)速,稱其為剛性轉(zhuǎn)子,反之為撓性轉(zhuǎn)子。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,在任何情況下都必須進行動平衡。動平衡計算,包括單面和雙面動平衡計算。下圖為假定的剛性轉(zhuǎn)子,在校正面Ⅰ、Ⅱ上分別有不平衡量U和U,在位置 A、B處的傳感器,測量不平衡量U和U的穩(wěn)態(tài)響應為X和 X,表示成:圖22 動平衡計算模型 (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)場一般采用單面動平衡法。對轉(zhuǎn)子進行單面平衡時,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)簡化為： (3) (4)如果已知和或和就可以求出U?？梢?單面平衡時只需其中任何一個方程即可求解。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。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,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,要真正對撓性轉(zhuǎn)子進行動平衡,只有在沿轉(zhuǎn)子的軸向無窮多個平面上,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,事實上 ,這種平衡根本無法實現(xiàn) ,因此,實際對撓性轉(zhuǎn)子的平衡校正通常只能在幾個甚至一個轉(zhuǎn)速下進行 ,并且也只能在有限的幾個或一個校正平面上增加或減少校正質(zhì)量。 剛性回轉(zhuǎn)件的動平衡實驗法由動平衡原理可知，軸向?qū)挾容^大的回轉(zhuǎn)件，必須分別在任意兩個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)各加一個適當?shù)馁|(zhì)量，才能使回轉(zhuǎn)件達到平衡。將回轉(zhuǎn)件裝在動平衡試驗機上運轉(zhuǎn)，然后在兩個選定的平面內(nèi)確定所需平衡質(zhì)徑的大小和方位，從而使回轉(zhuǎn)件達到動平衡的方法稱為動平衡實驗法。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。剛性轉(zhuǎn)子的動平衡試驗要在動平衡機上進行。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。各類平衡機的工作原理都是通過測量轉(zhuǎn)子支撐處的振動強度和相位來測定轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和方位的。由于可在兩個選定的平面上加重或減重進行動平衡，所以通過測量兩個支撐處的振動就可以知道兩平面的平衡結果。3 動平衡機的發(fā)展 平衡機的發(fā)展史平衡機發(fā)展迄今已經(jīng)有一百多年的歷史。1866年，德國西門子公司發(fā)明了發(fā)電機。4年后，加拿大人Henry Martinson申請了平衡技術的專利，拉開了平衡校正產(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。直到上世紀末40年代，所有的平衡工序都是在采用純機械的平衡設備上進行的。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。在這種方式下測量轉(zhuǎn)子平衡，測量誤差較大，也不安全。任何一種儀器儀表產(chǎn)品都會有其精度極限，平衡機也不例外。目前，國產(chǎn)的大多數(shù)平衡機，其測量精度都在微米級，而國內(nèi)的普通機加工最高水平大都停留在十倍微米（絲、道）級上。隨著電子技術的發(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備都采用了電子測量技術。平面分離電路技術的平衡機有效的消除了平衡工件左右面的相互影響。直到七十年代，硬支承平衡機的出現(xiàn)可以認為是平衡機發(fā)展史上的一次飛躍。它采用靜態(tài)下的平衡尺寸設定，消除了傳統(tǒng)軟支承平衡機需頻繁的動態(tài)調(diào)整的不便，形成了永久定標的平衡機。八十年代，壓電傳感器技術又給平衡機的發(fā)展帶來一次革命。采用這種技術的平衡機在不需要非常高速的平衡領域基本取代了軟支承平衡機。目前，隨著微機技術的運用，將平衡機又帶入一個嶄新的時代，平衡機在性能、精度、可操作性方面均有了顯著的提高。平衡機已經(jīng)集光、電、機各方面的技術于一身。并且在電動工具、機械制造、風機、電機、造紙、紡織、家用電器、冶金等領域得到越來越廣泛的應用。從牛頓運動定律知道，任何物體在勻速旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)體內(nèi)各個質(zhì)點，都有將產(chǎn)生離心慣性力，簡稱離心力，盤狀轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)子體內(nèi)任一質(zhì)點都將產(chǎn)生離心力F，則離心力，這無數(shù)個離心力組成一個慣性力系作用在軸承上，形成轉(zhuǎn)子對軸承的動壓力，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。否則將產(chǎn)生動壓力，尤其在高速旋轉(zhuǎn)時動壓力是很大的。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。 動平衡機的結構轉(zhuǎn)子的不平衡問題，簡單地說，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（如：軸承座、機座、機箱、車身等）產(chǎn)生振動。所以，也可以說：平衡機的主要功能就是檢測轉(zhuǎn)子重心對轉(zhuǎn)子幾何中心線的偏移量。平衡機是一種檢測旋轉(zhuǎn)體動平衡的檢測設備。從結構上講，主要是由機械振動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和電氣測量系統(tǒng)等三大部件組成。 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。振動的物理量經(jīng)傳感器檢測后轉(zhuǎn)換成電信號送入測量系統(tǒng)進行處理。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)。目前常見的驅(qū)動系統(tǒng)主要有萬向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動和圈帶驅(qū)動。萬向聯(lián)軸節(jié)因本身結構中存在間隙和與工件安裝時存在安裝幾何偏差，這些誤差將直接影響工件的平衡精度，在特大工件時和心軸安裝時更為突出。因此，萬向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動主要用于普通的、平衡精度要求不是很高的臥式平衡機。 在圈帶驅(qū)動中，由于傳動帶具有減振作用，能減少驅(qū)動馬達的振動對轉(zhuǎn)子的影響，且轉(zhuǎn)子不需要在平衡機上作準備，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。與萬向節(jié)驅(qū)動相比，它不存在結構間隙及安裝幾何偏差，能大大的提高測量精度。 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。它是平衡機中的關鍵部件，其好壞直接影響平衡機的性能。型測量系統(tǒng)是在吸收國內(nèi)外平衡機頂尖技術的基礎上和國內(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，用先進的技術制造，能保障系統(tǒng)高效率、高安全、長期穩(wěn)定運行。 動平衡機的分類平衡機的種類很多，就其機械振動系統(tǒng)的工作狀態(tài)分類，目前所見的不外乎兩大類：硬支承平衡機和軟支承平衡機。硬支承平衡機是指平衡轉(zhuǎn)速遠低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機。而軟支承平衡機則是平衡轉(zhuǎn)速遠大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機。簡單來說，硬支承平衡機的機械振動系統(tǒng)剛度大，外力不能使其自由擺動。軟支承平衡機的機械振動系統(tǒng)剛度小，一般來說，外力可以使其自由擺動。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。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，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。具有操作簡便、安全性能好的特點。 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，支承擺架相對處于“軟”狀態(tài)，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。具有測量精度高的特點。～。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。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)。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，如機床主軸、滾筒、風機、增壓器、電機轉(zhuǎn)子、汽輪機等等。平衡機從應用方面分可分為立式平衡機和臥式平衡機；通用平衡機和專用平衡機。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。適用于轉(zhuǎn)子本身不具轉(zhuǎn)軸的盤狀工件如齒輪、風葉、水泵葉輪、汽車飛輪、皮帶輪、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。通用平衡機操作簡單，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，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。 動平衡機的工作原理平衡機是測量旋轉(zhuǎn)物體(轉(zhuǎn)子)不平衡量大小和位置的機器。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，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。電機轉(zhuǎn)子、機床主軸、內(nèi)燃機曲軸、汽輪機轉(zhuǎn)子、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)。 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，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)。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。通常，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，而不平衡量的