平衡機(jī)
平衡機(jī)是測(cè)定轉(zhuǎn)子不平衡的儀器的設(shè)備，平衡機(jī)屬于硬支承平衡機(jī)，擺架剛度很大，用動(dòng)平衡機(jī)測(cè)量結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)行校正，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)減少到允許的范圍內(nèi)，以達(dá)到減少振動(dòng)、改善性能和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
平衡機(jī)的主要性能用最小可達(dá)剩余不平衡量和不平衡量減少率兩項(xiàng)綜合指標(biāo)表示：平衡精度單位 g.cm，數(shù)值越小，精度越高；相同工件測(cè)量不平衡量的周期也是性能指標(biāo)之一，這直接影響了生產(chǎn)效率，在保證精度的情況下，平衡周期越短越好。
發(fā)展歷程 編輯本段
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)40年代末，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。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。電測(cè)系統(tǒng)從無(wú)到有經(jīng)歷了閃光式，瓦特計(jì)式，數(shù)字式，微機(jī)式等階段，最后出現(xiàn)了自動(dòng)平衡機(jī)隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要進(jìn)行平衡的零件越來(lái)越多，批量亦越大。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，各工業(yè)國(guó)家早在二十世紀(jì)五十年代就對(duì)平衡自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了研究，并相繼制造出了半自動(dòng)平衡機(jī)和動(dòng)平衡自動(dòng)線。我國(guó)在五十年代末期由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，也開始對(duì)此逐步加以研究。進(jìn)行了曲軸全自動(dòng)平衡機(jī)的研制，并做出了試驗(yàn)樣機(jī)，邁出了我國(guó)動(dòng)平衡自動(dòng)化技術(shù)研究的第一步。六十年代后期，又開始研制我國(guó)第一條數(shù)控六缸曲軸動(dòng)平衡自動(dòng)線，并于一九七零年試制成功。平衡試驗(yàn)機(jī)的微處理機(jī)控制技術(shù)是世界動(dòng)平衡技術(shù)發(fā)展的方向之一。
功能特點(diǎn) 編輯本段
一個(gè)不平衡的轉(zhuǎn)子在其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)其支承結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生一個(gè)壓力，并導(dǎo)致振動(dòng)。因此，對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡是十分必須的，平衡機(jī)就是對(duì)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)平衡較驗(yàn)。動(dòng)平衡的作用是：提高轉(zhuǎn)子及其構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)量；減小噪聲；減小振動(dòng)；提高支承部件(軸承)的使用壽命；降低使用者的不舒適感；降低產(chǎn)品的功耗。
傳動(dòng)方式
平衡機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)方式有圈帶拖動(dòng)，聯(lián)軸節(jié)拖動(dòng)和自驅(qū)動(dòng)。圈帶拖動(dòng)是利用橡膠環(huán)形帶或絲織環(huán)形帶，由電機(jī)皮帶輪拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，因此圈帶拖動(dòng)要求轉(zhuǎn)子表面必須有光滑的圓柱表面，圈帶拖動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是不影響轉(zhuǎn)子的不平衡量，平衡精度高。聯(lián)軸節(jié)拖動(dòng)是利用萬(wàn)向節(jié)將平衡機(jī)主軸與轉(zhuǎn)子相聯(lián)接。聯(lián)軸節(jié)拖動(dòng)的特點(diǎn)是適合外表不規(guī)則的轉(zhuǎn)子，可以傳遞較大的扭矩，適合拖動(dòng)風(fēng)機(jī)等風(fēng)阻較大的轉(zhuǎn)子，聯(lián)軸節(jié)拖動(dòng)的缺點(diǎn)是聯(lián)軸節(jié)本身的不平衡量會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生影響（因此聯(lián)軸節(jié)在使用前要對(duì)其進(jìn)行平衡），也會(huì)引進(jìn)干擾影響平衡的精度，此外還要做大量的連接盤以適應(yīng)不同型號(hào)的轉(zhuǎn)子。自驅(qū)動(dòng)是利用轉(zhuǎn)子自身的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)。自驅(qū)動(dòng)是對(duì)平衡精度影響最小的拖動(dòng)方式，平衡精度可達(dá)最高，但只有結(jié)構(gòu)允許的特殊轉(zhuǎn)子才能使用這種拖動(dòng)方式。
品類劃分 編輯本段
重力式
重力平衡機(jī)一般稱為靜平衡機(jī)。它是依賴轉(zhuǎn)子自身的重力作用來(lái)測(cè)量靜不平衡的。它置于兩根水平導(dǎo)軌上的轉(zhuǎn)子如有不平衡量，則它對(duì)軸線的重力矩使轉(zhuǎn)子在導(dǎo)軌上滾動(dòng)，直至這個(gè)不平衡量處于最低位置時(shí)才靜止。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。當(dāng)轉(zhuǎn)子不存在不平衡量時(shí)，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(diǎn)。如果轉(zhuǎn)子存在不平衡量，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)，這樣光束投在極坐標(biāo)指示器上的光點(diǎn)便離開原點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的坐標(biāo)位置，可以得到不平衡量的大小和位置。通常，轉(zhuǎn)子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，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。這種平衡機(jī)的支承剛度小傳感器檢測(cè)出的信號(hào)與支承的振動(dòng)位移成正比。
離心力式
離心式平衡機(jī)是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡引起的支承振動(dòng)，或作用于支承的振動(dòng)力來(lái)測(cè)量不平衡。其按校正平面數(shù)量的不同，可分為單面平衡機(jī)和雙面平衡機(jī)。單面立式平衡機(jī)只能測(cè)量一個(gè)平面上的不平衡(靜不平衡)，它雖然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，但仍屬于靜平衡機(jī)。雙面平衡機(jī)能測(cè)量動(dòng)不平衡，也能分別測(cè)量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動(dòng)平衡機(jī)。離心力式平衡機(jī)按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機(jī)和硬支承平衡機(jī)。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(jī)。這種平衡機(jī)的支承剛度小，傳感器檢測(cè)出的信號(hào)與支承的振動(dòng)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(jī)，這種平衡機(jī)的支承剛度大，傳感器檢測(cè)出的信號(hào)與支承的振動(dòng)力成正比。在現(xiàn)代機(jī)械中，由于撓性轉(zhuǎn)子的廣泛應(yīng)用，人們研制出了撓性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)。這類平衡機(jī)必須在轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速；除能測(cè)量支承的振動(dòng)或振動(dòng)力外，還能測(cè)量轉(zhuǎn)子的撓曲變形。撓性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)有時(shí)安裝在真空防護(hù)室內(nèi)，以適合汽輪機(jī)之類轉(zhuǎn)子的平衡，它配備有抽真空系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、潤(rùn)滑油除氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等龐大的輔助設(shè)備。根據(jù)大批量生產(chǎn)的需要，對(duì)特定的轉(zhuǎn)子能自動(dòng)完成平衡測(cè)量和平衡校正的自動(dòng)平衡機(jī)，以及平衡自動(dòng)線，現(xiàn)代已大量的裝備在汽車制造、電機(jī)制造等工業(yè)部門。
工作原理 編輯本段
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。因轉(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，因此要運(yùn)用平衡機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸、風(fēng)機(jī)葉輪、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、汽車零部件和空調(diào)風(fēng)葉等旋轉(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。平衡機(jī)的主要性能是用最小可達(dá)剩余不平衡量，和不平衡量減少率兩項(xiàng)綜合指標(biāo)表示的。前者是平衡機(jī)能使轉(zhuǎn)子達(dá)到的剩余不平衡量的最小值，它是衡量平衡機(jī)最高平衡能力的指標(biāo)；后者是經(jīng)過(guò)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)，一般用百分?jǐn)?shù)表示。
主要類型 編輯本段
圈帶平衡機(jī)：采用圈帶傳動(dòng)，保證了工件的平衡質(zhì)量及精度，圈帶傳動(dòng)裝卸方便，工作效率高。廣泛應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)子、電動(dòng)工具機(jī)床主軸、通風(fēng)設(shè)備等旋轉(zhuǎn)體工件平衡校正。
萬(wàn)向節(jié)平衡機(jī)：采用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)，可獲得多種平衡轉(zhuǎn)速，且精度高、操作方便、工作效率高等。主要應(yīng)用于大型電機(jī)、機(jī)床主軸、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、水泵、內(nèi)燃機(jī)、風(fēng)輪、陶瓷機(jī)械、滾筒、膠棍等旋轉(zhuǎn)體工件平衡校驗(yàn)。
單面立式平衡機(jī)：是迅速發(fā)展起來(lái)的，用途范圍比較廣的新型平衡機(jī)設(shè)備，它適用于盤狀工件在豎直狀態(tài)下校測(cè)單面平衡，主要適于風(fēng)扇、風(fēng)葉、葉輪、制動(dòng)器、離合器、制動(dòng)鼓、卡盤、砂輪、鋸片刀、皮帶輪等各種盤狀零件進(jìn)行平衡校正。
自動(dòng)定位平衡機(jī)：采用先進(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的無(wú)極調(diào)速，可平滑加減速。測(cè)量合格自動(dòng)停止。不合格則自動(dòng)停在不平衡點(diǎn)。下切式圈帶傳動(dòng)，便于高效率地上下轉(zhuǎn)子，另外配置打點(diǎn)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)記不平衡點(diǎn)。特別適用于微電機(jī)轉(zhuǎn)子，電動(dòng)工具等軸類轉(zhuǎn)子的大批量平衡。以其極高的靈敏度，多種靈活的自動(dòng)定位方式，方便的操作。
若從應(yīng)用方面講：有通用平衡機(jī)（如平衡電機(jī)、水泵轉(zhuǎn)子）和專用平衡機(jī)（如汽車剎車盤，傳動(dòng)軸等）；臥式平衡機(jī)，立式平衡機(jī)，重型、中型、小型、特小型平衡機(jī)。從原理上劃分，有軟支承平衡機(jī)、硬支承平衡機(jī)、有離心式平衡機(jī)、臥式平衡機(jī)與 立式平衡機(jī)。平衡機(jī)分橋架設(shè)備與電測(cè)控制設(shè)備。其中橋架設(shè)備部分許多廠家都利用新的材料以提高其減振性能，利用模塊設(shè)計(jì)以使用一臺(tái)機(jī)器同時(shí)可適用于多種轉(zhuǎn)子的需要，電測(cè)控制流發(fā)展由電子管到半導(dǎo)體，到集成電路，由模擬電路到數(shù)字化電路，其發(fā)展可謂一日千里，日新月異。
剛性轉(zhuǎn)子：在工作轉(zhuǎn)速下，由質(zhì)量單元產(chǎn)生的慣性力使轉(zhuǎn)子的變形擾曲可以忽略不計(jì)的轉(zhuǎn)子稱之為剛性轉(zhuǎn)子繞性轉(zhuǎn)子，由慣性力使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彈性和塑性變形，因而改變不平衡狀態(tài)，從而與軸線不對(duì)稱，這種轉(zhuǎn)子稱之為繞性轉(zhuǎn)子。
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