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一個不平衡的轉(zhuǎn)子在其旋轉(zhuǎn)過程中對其支承結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生一個壓力,并導(dǎo)致振動。因此,對轉(zhuǎn)子的動平衡是十分必須的,平衡機(jī)就是對轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行動平衡較驗。

動平衡的作用是:

1、提高轉(zhuǎn)子及其構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品的功耗。

傳動方式

平衡機(jī)拖動轉(zhuǎn)子的傳動方式有圈帶拖動,聯(lián)軸節(jié)拖動和自驅(qū)動。圈帶拖動是利用橡膠環(huán)形帶或絲織環(huán)形帶,由電機(jī)皮帶輪拖動轉(zhuǎn)子,因此圈帶拖動要求轉(zhuǎn)子表面必須有光滑的圓柱表面,圈帶拖動的優(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)拖動是利用萬向節(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,適合拖動風(fēng)機(jī)等風(fēng)阻較大的轉(zhuǎn)子,聯(lián)軸節(jié)拖動的缺點(diǎn)是聯(lián)軸節(jié)本身的不平衡量會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生影響(因此聯(lián)軸節(jié)在使用前要對其進(jìn)行平衡),也會引進(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)不同型號的轉(zhuǎn)子。自驅(qū)動是利用轉(zhuǎn)子自身的動力旋轉(zhuǎn)。自驅(qū)動是對平衡精度影響最小的拖動方式,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方式。

工作原理

平衡機(jī)是測量旋轉(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,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(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。

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)測出的數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)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(jī)是減小振動、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量和校正兩個步驟,平衡機(jī)主要用于不平衡量的測量。

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。

萬向節(jié)平衡機(jī):采用萬向聯(lián)軸節(jié)傳動,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。

單面立式平衡機(jī):是迅速發(fā)展起來的,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)下校測單面平衡,主要適于風(fēng)扇、風(fēng)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(jìn)行平衡校正。

自動定位平衡機(jī):采用先進(jìn)的伺服驅(qū)動裝置,實現(xiàn)參數(shù)的無極調(diào)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(diǎn).下切式圈帶傳動,便于高效率地上下轉(zhuǎn)子,另外配置打點(diǎn)機(jī)構(gòu),可實現(xiàn)標(biāo)記不平衡點(diǎn)。特別適用于微電機(jī)轉(zhuǎn)子,電動工具等軸類轉(zhuǎn)子的大批量平衡.以其極高的靈敏度,多種靈活的自動定位方式,方便的操作。

慣流型平衡機(jī):主要適用于空調(diào)風(fēng)筒類產(chǎn)品,具有精度高、測量速度快、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

自驅(qū)動平衡機(jī):適用于盤管風(fēng)機(jī)等產(chǎn)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(diǎn)。是盤管風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)和修理廠家必備設(shè)備。

傳動軸平衡機(jī):采用硬支承擺架結(jié)構(gòu),具有測量速度快,精度高,裝卸方便等優(yōu)點(diǎn),專門用于校正汽車傳動軸動平衡的專用設(shè)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(chǎn)廠家及維修廠家的理想設(shè)備。

現(xiàn)場平衡儀:產(chǎn)品在總成后,由于配合公差、結(jié)構(gòu)形變、質(zhì)量偏心等原因,在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中會產(chǎn)生明顯的振動和位移,以致大大降低了設(shè)備運(yùn)行的安全性和使用壽命。

如風(fēng)機(jī)行業(yè)的葉輪。由于不平衡而產(chǎn)生的巨大的離心力和機(jī)械振動,容易導(dǎo)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(fēng)機(jī)的使用壽命減短甚至給操作者帶來危險。

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。電測系統(tǒng)從無到有經(jīng)歷了閃光式,瓦特計式,數(shù)字式,微機(jī)式等階段,最后出現(xiàn)了自動平衡機(jī)

隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展,需要進(jìn)行平衡的零件越來越多,批量亦越大。為了提高勞動生產(chǎn)率,改善勞動條件,各工業(yè)國家早在二十世紀(jì)五十年代就對平衡自動化技術(shù)進(jìn)行了研究,并相繼制造出了半自動平衡機(jī)和動平衡自動線。我國在五十年代末期由于生產(chǎn)發(fā)展的需要,也開始對此逐步加以研究。進(jìn)行了曲軸全自動平衡機(jī)的研制,并做出了試驗樣機(jī),邁出了我國動平衡自動化技術(shù)研究的第一步。六十年代后期,又開始研制我國第一條數(shù)控六缸曲軸動平衡自動線,并于一九七零年試制成功。平衡試驗機(jī)的微處理機(jī)控制技術(shù)是世界動平衡技術(shù)發(fā)展的方向之一。

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)與 式平衡機(jī)。

平衡機(jī)分橋架設(shè)備與電測控制設(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)計以使用一臺機(jī)器同時可適用于多種轉(zhuǎn)子的需要,電測控制流發(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。

有廠家使用微機(jī)控制的測量子流,從而平衡機(jī)測量精度,效率大大提高了,其顯示分別采用數(shù)字,液晶,CRT屏幕,使顯示更加直觀。

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),從而與軸線不對稱,這種轉(zhuǎn)子稱之為繞性轉(zhuǎn)子。

通常,轉(zhuǎn)子平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟,平衡機(jī)主要用于不平衡量的測量,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)。它是依賴轉(zhuǎn)子自身的重力作用來測量靜不平衡的。

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,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,或作用于支承的振動力來測量不平衡。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)。單面平衡機(jī)只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡),它雖然是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時進(jìn)行測量,但仍屬于靜平衡機(jī)。雙面平衡機(jī)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(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,傳感器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。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,傳感器檢測出的信號與支承的振動力成正比。

根據(jù)大批量生產(chǎn)的需要,對特定的轉(zhuǎn)子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機(jī),以及平衡自動線,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。

● 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

● 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(chǎn)品的消耗。

引起平衡機(jī)不能正常工作或達(dá)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(jī)器本身或電測系統(tǒng)的原因。因此只要某一個環(huán)節(jié)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(xiàn)象,才能有助于我們正確區(qū)分并判定出現(xiàn)的各種情況的原因,進(jìn)而采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(jī)本身最小可達(dá)剩余不平衡量的能力,也就是平衡機(jī)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(zhuǎn)時產(chǎn)生變形造成質(zhì)量偏移,或工件本身有未固定的零件在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下移動或松動。

經(jīng)過平衡的轉(zhuǎn)子在實際使用中會出現(xiàn)明顯的振動,這并非轉(zhuǎn)子自身不平衡所引起的,而是由于轉(zhuǎn)子支承軸頸成橢圓或轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上存在著剛度的差異引起而產(chǎn)生的高次諧波,電磁激勵引起的振動,帶葉片轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生氣渦流的影響,系統(tǒng)的諧振等而引起的。

由于電網(wǎng)相連的其他設(shè)備頻繁啟動造成電源波動和噪聲的影響或由于支承架滾輪與轉(zhuǎn)子軸頸兩者直徑相近而產(chǎn)生的拍頻干擾。滾輪直徑與 工件軸頸尺寸間的差異應(yīng)大于20%。

由于校驗無軸頸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子配合的間隙誤差而造成平衡后的轉(zhuǎn)子在重復(fù)裝校時或使用時又產(chǎn)生較大的不平衡。

工件轉(zhuǎn)子的實際工作狀態(tài)和平衡校驗時的狀態(tài)不一致。

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

平衡機(jī)的影響

1、左右支承處有高低,使轉(zhuǎn)子左右竄動或軸頸平面與支承處相擦。

2、支承塊嚴(yán)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(jī)的地基不符要求,底部結(jié)合面未墊實,地腳螺栓未緊固,或放在樓面上,引起共振。

5、傳感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(jī)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。