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动平衡机的原理

平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。

任何转子在围绕其轴线旋转时,由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动,产生噪声和加速轴承磨损,以致严重影响产品的性能和寿命。电机转子、机床主轴内燃机曲轴汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮等旋转零部件在制造过程中,都需要经过平衡才能平稳正常地运转。

根据平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正,可改善转子相对于轴线的质量分布,使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。因此,平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。

通常,转子的平衡包括不平衡量的测量和校正两个步骤,平衡机主要用于不平衡量的测量,而不平衡量的校正则往往借助于钻床、铣床和点焊机等其他辅助设备,或用手工方法完成。有些平衡机已将校正装置做成为平衡机的一个部分。

重力式平衡机和离心力式平衡机是两类典型的平衡机。重力式平衡机一般称为静平衡机。它是依赖转子自身的重力作用来测量静不平衡的。

重力式平衡机仅适用于某些平衡要求不高的盘状零件。对于平衡要求高的转子,一般采用离心式单面或双面平衡机。

离心式平衡机是在转子旋转的状态下,根据转子不平衡引起的支承振动,或作用于支承的振动力来测量不平衡。其按校正平面数量的不同,可分为单面平衡机和双面平衡机。单面平衡机只能测量一个平面上的不平衡(静不平衡),它虽然是在转子旋转时进行测量,但仍属于静平衡机。双面平衡机能测量动不平衡,也能分别测量静不平衡和偶不平衡,一般称为动平衡机。

离心力式平衡机按支承特性不同,又可分为软支承平衡机和硬支承平衡机。平衡转速高于转子一支承系统固有频率的称为软支承平衡机。这种平衡机的支承刚度小,传感器检测出的信号与支承的振动位移成正比。平衡转速低於转子一支承系统固有频率的称为硬支承平衡机,这种平衡机的支承刚度大,传感器检测出的信号与支承的振动力成正比。

平衡机的主要性能用最小可达剩余不平衡量,和不平衡量减少率两项综合指标表示。前者是平衡机能使转子达到的剩余不平衡量的最小值,它是衡量平衡机最高平衡能力的指标;后者是经过一次校正后所减少的不平衡量与初始不平衡量之比,它是衡量平衡效率的指标,一般用百分数表示。

在现代机械中,由于挠性转子的广泛应用,人们研制出了挠性转子平衡机。这类平衡机必须在转子工作转速范围内进行无级调速;除能测量支承的振动或振动力外,还能测量转子的挠曲变形。挠性转子平衡机有时安装在真空防护室内,以适合汽轮机之类转子的平衡,它配备有抽真空系统、润滑系统、润滑油除气系统和数据处理用计算机系统等庞大的辅助设备。

根据大批量生产的需要,对特定的转子能自动完成平衡测量和平衡校正的自动平衡机,以及平衡自动线,现代已大量的装备在汽车制造、电机制造等工业部门。


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