動(dòng)平衡機(jī)的分類動(dòng)和平衡機(jī)測(cè)量原理

動(dòng)平衡機(jī)的分類動(dòng)和平衡機(jī)測(cè)量原理
平衡機(jī)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(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)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。在這種方式下丈量轉(zhuǎn)子平衡，丈量誤差較大，也不安全。 測(cè)振儀| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測(cè)高儀| 測(cè)距儀| 金屬探測(cè)器| 試驗(yàn)機(jī)| 扭力計(jì)| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計(jì)| 平衡儀|

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)備都采用了電子丈量技術(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)可以以為是平衡機(jī)發(fā)展史上的一次奔騰。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)又帶進(jìn)一個(gè)嶄新的時(shí)代，平衡機(jī)在性能、精度、可操縱性方面均有了明顯的進(jìn)步。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)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

一個(gè)不平衡的轉(zhuǎn)子在其旋轉(zhuǎn)過程中對(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)平衡校驗(yàn)，動(dòng)平衡的作用是：

● 進(jìn)步轉(zhuǎn)子及其構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)量
● 減小噪聲
● 減小振動(dòng)
● 進(jìn)步支承部件（軸承）的試用壽命
● 降低使用者的不舒適感
● 降低產(chǎn)品的功耗 

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。具有操縱簡便、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。具有丈量精度高的特點(diǎn)。

半硬支承平衡機(jī)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(jī)。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。

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)軸的盤狀工件如離合器、齒輪、風(fēng)扇、壓盤及其總成、制動(dòng)盤、風(fēng)葉、水泵葉輪、汽車飛輪、剎車轂、皮帶輪、砂輪等盤類零件。

通用平衡機(jī)是指能對(duì)外形和支承形式比較規(guī)則的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡的平衡機(jī)。通用平衡機(jī)操縱簡單，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)測(cè)量原理
平衡機(jī)是丈量旋轉(zhuǎn)物體(轉(zhuǎn)子)不平衡量大小和位置的機(jī)器。

任何轉(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)零部件在制造過程中，都需要經(jīng)過平衡才能平穩(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)力減少到答應(yīng)的范圍之內(nèi)。因此，平衡機(jī)是減小振動(dòng)、改善性能和進(jìn)步質(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丈量和校正兩個(gè)步驟，平衡機(jī)主要用于不平衡量的丈量，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。

重力式平衡機(jī)和離心力式平衡機(jī)是兩類典型的平衡機(jī)。重力式平衡機(jī)一般稱為靜平衡機(jī)。它是依靠轉(zhuǎn)子自身的重力作用來丈量靜不平衡的。

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)軌上轉(zhuǎn)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)。假如轉(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。

重力式平衡機(jī)僅適用于某些平衡要求不高的盤狀零件。對(duì)于平衡要求高的轉(zhuǎn)子，一般采用離心式單面或雙面平衡機(jī)。

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)力來丈量不平衡。其按校正平面數(shù)目的不同，可分為單面平衡機(jī)和雙面平衡機(jī)。單面平衡機(jī)只能丈量一個(gè)平面上的不平衡(靜不平衡)，它固然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行丈量，但仍屬于靜平衡機(jī)。雙面平衡性能丈量動(dòng)不平衡，也能分別丈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。

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。前者是平衡性能使轉(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。

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)行無級(jí)調(diào)速；除能丈量支承的振動(dòng)或振動(dòng)力外，還能丈量轉(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)、潤滑系統(tǒng)、潤滑油除氣系統(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)完成平衡丈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)制造等產(chǎn)業(yè)部分。