動平衡機

動平衡機（dynamic balancing machine）平衡機的一種。用於測量旋轉物體(轉子)不平衡量的大小和位置。 動平衡機的主要性能是用最小可達剩餘不平衡量和動平衡機減少率兩項綜合指標，前者是平衡機能使轉子達到的剩餘不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；後者是經過一次校正後所減少的不平衡量與初始不平衡量之比。

基本介紹

• 中文名：動平衡機
• 外文名：Dynamic balancing machine
• 套用：平衡機 動平衡
• 科學：工業 自動化
• 屬性：機械

簡述

功能特點

一個不平衡的轉子在其旋轉過程中對其支承結構和轉子本身產生一個壓力,並導致振動。因此，對轉子的動平衡是十分必須的，平衡機就是對轉子在旋轉狀態下進行動平衡較驗。
動平衡的作用是:

1、提高轉子及其構成的產品質量;減小噪聲;

2、減小振動;

3、提高支承部件(軸承)的使用壽命;

4、降低使用者的不舒適感;

5、降低產品的功耗。

傳動方式

平衡機拖動轉子的傳動方式有圈帶拖動，聯軸節拖動和自驅動。圈帶拖動是利用橡膠環形帶或絲織環形帶，由電機皮帶輪拖動轉子，因此圈帶拖動要求轉子表面必須有光滑的圓柱表面，圈帶拖動的優點是不影響轉子的不平衡量，平衡精度高。聯軸節拖動是利用萬向節將平衡機主軸與轉子相聯接。聯軸節拖動的特點是適合外表不規則的轉子，可以傳遞較大的扭矩，適合拖動風機等風阻較大的轉子，聯軸節拖動的缺點是聯軸節本身的不平衡量會對轉子產生影響（因此聯軸節在使用前要對其進行平衡），也會引進干擾影響平衡的精度，此外還要做大量的連線盤以適應不同型號的轉子。自驅動是利用轉子自身的動力旋轉。自驅動是對平衡精度影響最小的拖動方式，平衡精度可達最高，但只有結構允許的特殊轉子才能使用這種拖動方式。

工作原理

平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器。因轉子在圍繞其軸線旋轉時，由於相對於軸線的質量分布不均勻而產生離心力。這種不平衡離心力作用在轉子軸承上會引起振動，產生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴重影響產品的性能和壽命，因此要運用平衡機進行檢測。

電機轉子、工具機主軸、風機葉輪、汽輪機轉子、汽車零部件和空調風葉等旋轉零部件在製造過程中，都需要經過平衡才能平穩正常地運轉。根據平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對於軸線的質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用於軸承上的振動力減少到允許的範圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設備。通常，轉子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用於不平衡量的測量。

平衡機的主要性能是用最小可達剩餘不平衡量，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示的。前者是平衡機能使轉子達到的剩餘不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；後者是經過一次校正後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，一般用百分數表示。

類型

圈帶平衡機：採用圈帶傳動,保證了工件的平衡質量及精度,圈帶傳動裝卸方便,工作效率高。廣泛套用於電機轉子、電動工具工具機主軸、通風設備等旋轉體工件平衡校正。

萬向節平衡機：採用萬向聯軸節傳動，可獲得多種平衡轉速，且精度高、操作方便、工作效率高等。主要套用於大型電機、工具機主軸、風機、離心機、水泵、內燃機、風輪、陶瓷機械、滾筒、膠棍等旋轉體工件平衡校驗。

單面立式平衡機：是迅速發展起來的，用途範圍比較廣的新型平衡機設備，它適用於盤狀工件在豎直狀態下校測單面平衡，主要適於風扇、風葉、葉輪、制動器、離合器、制動鼓、卡盤、砂輪、鋸片刀、皮帶輪等各種盤狀零件進行平衡校正。

自動定位平衡機：採用先進的伺服驅動裝置，實現參數的無極調速，可平滑加減速.測量合格自動停止.不合格則自動停在不平衡點.下切式圈帶傳動，便於高效率地上下轉子，另外配置打點機構，可實現標記不平衡點。特別適用於微電機轉子，電動工具等軸類轉子的大批量平衡.以其極高的靈敏度，多種靈活的自動定位方式，方便的操作。

慣流型平衡機：主要適用於空調風筒類產品，具有精度高、測量速度快、故障率低等優點。

自驅動平衡機：適用於盤管風機等產品的動平衡測試. 具備平衡操作方便、平衡精度高、工作效率高等特點。是盤管風機的生產和修理廠家必備設備。

傳動軸平衡機：採用硬支承擺架結構，具有測量速度快，精度高，裝卸方便等優點，專門用於校正汽車傳動軸動平衡的專用設備,可以用來校驗如:桑塔納,奧迪等高級轎車,輕型,載重卡車和各種類型載重汽車的單根傳動軸工件，是傳動軸生產廠家及維修廠家的理想設備。

現場平衡儀：產品在總成後，由於配合公差、結構形變、質量偏心等原因，在旋轉運行中會產生明顯的振動和位移，以致大大降低了設備運行的安全性和使用壽命。

如風機行業的葉輪。由於不平衡而產生的巨大的離心力和機械振動,容易導致安裝螺絲斷裂、軸承磨損加速以及疲勞性裂變等。這些都會使風機的使用壽命減短甚至給操作者帶來危險。

用途

平衡機是用於測定轉子不平衡的儀器，按其測量結果進行校正，以改善被平衡轉子的質量分布，使轉子運轉時軸頸的振動或作用於軸承的力減小到規定的範圍內。

發展史

平衡機發展迄今已經有一百多年的歷史。1866年，德國發明了發電機。4年後，加拿大人Henry Martinson申請了平衡技術的專利 ，拉開了平衡校正產業的序幕。1907年，Franz Lawaczek博士把改良的平衡技術提供給了Carl Schenck先生，後者在1915年製作了第一台雙面平衡機。直到上世紀末40年代，所有的平衡工序都是在採用純機械的平衡設備上進行的。轉子的平衡轉速通常取振動系統的共振轉速，以使振幅最大。在這種方式下測量轉子平衡，測量誤差較大，也不安全。

隨著電子技術的發展和剛性轉子平衡理論的普及，五十年代後大部分平衡設備都採用了電子測量技術。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。電測系統從無到有經歷了閃光式，瓦特計式，數字式，微機式等階段，最後出現了自動平衡機

隨著生產的不斷發展，需要進行平衡的零件越來越多，批量亦越大。為了提高勞動生產率，改善勞動條件，各工業國家早在二十世紀五十年代就對平衡自動化技術進行了研究，並相繼製造出了半自動平衡機和動平衡自動線。我國在五十年代末期由於生產發展的需要，也開始對此逐步加以研究。進行了曲軸全自動平衡機的研製，並做出了試驗樣機，邁出了我國動平衡自動化技術研究的第一步。六十年代後期，又開始研製我國第一條數控六缸曲軸動平衡自動線，並於一九七零年試製成功。平衡試驗機的微處理機控制技術是世界動平衡技術發展的方向之一。

分類

若從套用方面講：有通用平衡機（如平衡電機、水泵轉子）和專用平衡機（如汽車剎車盤，傳動軸等）；臥式平衡機，立式平衡機，重型、中型、小型、特小型平衡機。

從原理上劃分，有軟支承平衡機、硬支承平衡機、有離心式平衡機與 式平衡機。

平衡機分橋架設備與電測控制設備。其中橋架設備部分許多廠家都利用新的材料以提高其減振性能，利用模組設計以使用一台機器同時可適用於多種轉子的需要，電測控制流發展由電子管到半導體，到積體電路，由模擬電路到數位化電路，其發展可謂一日千里，日新月異。

有廠家使用微機控制的測量子流，從而平衡機測量精度，效率大大提高了，其顯示分別採用數字，液晶，CRT螢幕，使顯示更加直觀。

剛性轉子：在工作轉速下，由質量單元產生的慣性力使轉子的變形擾曲可以忽略不計的轉子稱之為剛性轉子

繞性轉子：由慣性力使轉子產生彈性和塑性變形，因而改變不平衡狀態，從而與軸線不對稱，這種轉子稱之為繞性轉子。

工作原理

根據平衡機測出的數據對轉子不平衡量進行校正，可改善轉子相對於軸線質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用於軸承上振動力減少到允許的範圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少設備。

通常，轉子平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用於不平衡量的測量，而不平衡量的校正則往往藉助於鑽床、銑床和點焊機等其他輔助設備，或用手工方法完成。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。

重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機。重力式平衡機一般稱為靜平衡機。它是依賴轉子自身的重力作用來測量靜不平衡的。

被平衡的轉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。當轉子不存在不平衡量時，由光源射出的光束經此反射鏡反射後，投射在不平衡量指示器的極坐標原點。如果轉子存在不平衡量，則轉子支座在不平衡量的重力矩作用下發生傾斜，支座下的反射鏡也隨之傾斜並使反射出的光束偏轉，這樣光束投在極坐標指示器上的光點便離開原點。根據這個光點偏轉的坐標位置，可以得到不平衡量的大小和位置。

重力式平衡機僅適用於某些平衡要求不高的盤狀零件。對於平衡要求高的轉子，一般採用離心式單面或雙面平衡機。

離心式平衡機是在轉子旋轉的狀態下，根據轉子不平衡引起的支承振動，或作用於支承的振動力來測量不平衡。其按校正平面數量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面平衡機只能測量一個平面上的不平衡（靜不平衡），它雖然是在轉子旋轉時進行測量，但仍屬於靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機。

離心力式平衡機按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機。平衡轉速高於轉子一支承系統固有頻率的稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支承剛度小，感測器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。平衡轉速低於轉子一支承系統固有頻率的稱為硬支承平衡機，這種平衡機的支承剛度大，感測器檢測出的信號與支承的振動力成正比。

根據大批量生產的需要，對特定的轉子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機，以及平衡自動線，現代已大量的裝備在汽車製造、電機製造等工業部門。

作用

一個不平衡轉子在其旋轉過程中對其支承結構和轉子本身產生一個壓力，並導致振動。因此，對轉子的平衡是十分必須的。平衡機就是對轉子在旋轉狀態下進行動平衡校驗，動平衡的作用是：

● 提高轉子及其構成的產品質量

● 減小噪聲

● 減小振動

● 延長支承部件（軸承）的使用壽命

● 降低使用者的不舒適感，降低產品的消耗。

故障排除

曲軸動平衡機的故障原因及排除

引起平衡機不能正常工作或達不到平衡精度的因素很多，這些因素中有的是被平衡工件的原因，也有的是機器本身或電測系統的原因。因此只要某一個環節不正常就必然會影響工件的平衡，如能針對性地分析這些現象，才能有助於我們正確區分並判定出現的各種情況的原因，進而採取有效措施來減少或消除這些不利因素對工件平衡的影響。

校正工件不平衡要求超過了平衡機本身最小可達剩餘不平衡量的能力，也就是平衡機的平衡精度不能滿足工件平衡的要求。

工件本身支承處軸頸的圓度不好，表面粗糙度太低。

工件本身的剛度不佳，在高速旋轉時產生變形造成質量偏移，或工件本身有未固定的零件在旋轉狀態下移動或鬆動。

經過平衡的轉子在實際使用中會出現明顯的振動，這並非轉子自身不平衡所引起的，而是由於轉子支承軸頸成橢圓或轉子結構上存在著剛度的差異引起而產生的高次諧波，電磁激勵引起的振動，帶葉片轉子在旋轉過程中產生氣渦流的影響，系統的諧振等而引起的。

由於電網相連的其他設備頻繁啟動造成電源波動和噪聲的影響或由於支承架滾輪與轉子軸頸兩者直徑相近而產生的拍頻干擾。滾輪直徑與 工件軸頸尺寸間的差異應大於20%。

由於校驗無軸頸的轉子而使用的工藝芯軸本身的不平衡或芯軸安裝與支承處的同軸度誤差，以及芯軸與轉子配合的間隙誤差而造成平衡後的轉子在重複裝校時或使用時又產生較大的不平衡。

工件轉子的實際工作狀態和平衡校驗時的狀態不一致。

校正工件轉子的不平衡量時，其加重或去重的質心位置與平衡機測量顯示的校正位置偏離。

平衡機的影響

1.左右支承處有高低，使轉子左右竄動或軸頸平面與支承處相擦。

2.支承塊嚴重磨損或滾輪跳動增大。

3.支承處有污物，未加潤滑油。

4.安裝平衡機的地基不符要求，底部結合面未墊實，地腳螺栓未緊固，或放在樓面上，引起共振。

5.感測器的輸出訊號不正常。

6.支承架上能移動的零部件處的緊固螺釘未固緊。

7.傳動帶不符要求，有明顯的接縫。

8.平衡機光電頭未對正反光紙，光電頭鏡面模糊，光電頭位置偏斜引起角度偏移。