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日照平衡機的基礎知識,你知道嗎?

發表時間:2024-01-19 訪問量:17252

平衡機的基礎知識

一. 平衡機概述

平衡機是(shi)測(ce)量旋轉(zhuan)物(wu)體(ti)(轉(zhuan)子)不平衡量大小和(he)位(wei)置(zhi)的機器(qi)。

任何轉子在圍繞其軸線旋轉時,由于相對于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。日照電機轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子、機(ji)床主(zhu)軸(zhou)、內燃機(ji)曲軸(zhou)、汽輪(lun)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子、陀螺轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子和鐘表擺輪(lun)等(deng)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)零(ling)部件在(zai)制(zhi)造過(guo)程(cheng)中,都需要(yao)經過(guo)平衡才能平穩正常地運轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)。

根據平(ping)衡機(ji)(ji)測出的(de)(de)(de)數據對轉子(zi)(zi)的(de)(de)(de)不平(ping)衡量進行校(xiao)正,可改善轉子(zi)(zi)相(xiang)對于(yu)軸線的(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)布,使轉子(zi)(zi)旋(xuan)轉時產(chan)生的(de)(de)(de)振動或作用于(yu)軸承上的(de)(de)(de)振動力減(jian)少到允許的(de)(de)(de)范圍之內。因此,平(ping)衡機(ji)(ji)是(shi)減(jian)小振動、改善性能和(he)提高質(zhi)量的(de)(de)(de)必不可少的(de)(de)(de)設備。

通常(chang),轉子的(de)(de)平(ping)衡(heng)包括不平(ping)衡(heng)量(liang)的(de)(de)測量(liang)和校(xiao)正(zheng)兩(liang)個步驟,平(ping)衡(heng)機主要用于不平(ping)衡(heng)量(liang)的(de)(de)測量(liang),而不平(ping)衡(heng)量(liang)的(de)(de)校(xiao)正(zheng)則往(wang)往(wang)借(jie)助于鉆(zhan)床、銑床和點(dian)焊機等其(qi)他輔助設備,或(huo)用手工(gong)方法完成。有些平(ping)衡(heng)機已將校(xiao)正(zheng)裝置做成為平(ping)衡(heng)機的(de)(de)一個部分。

重力式(shi)平衡(heng)機(ji)和離心力式(shi)平衡(heng)機(ji)是兩類典型(xing)的(de)平衡(heng)機(ji)。

1. 重力式(shi)平衡機一般稱為(wei)靜平衡機。

它(ta)是(shi)依賴轉(zhuan)子(zi)自(zi)身(shen)的重(zhong)力作用來測(ce)量(liang)靜(jing)不平衡的。

置于(yu)(yu)兩根水平導軌上的轉子如有不(bu)平衡量,則它對軸線的重(zhong)力矩(ju)使轉子在導軌上滾動,直至(zhi)這個(ge)不(bu)平衡量處(chu)于(yu)(yu)更低位置時才靜止。

被平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)的(de)(de)(de)轉(zhuan)子放在用靜壓(ya)軸承支承的(de)(de)(de)支座上,在支座的(de)(de)(de)下(xia)面嵌裝一(yi)片反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)。當轉(zhuan)子不(bu)(bu)(bu)(bu)存(cun)在不(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)量(liang)時,由光(guang)(guang)源射(she)(she)(she)出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)束經(jing)此反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)后,投(tou)射(she)(she)(she)在不(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)量(liang)指示器的(de)(de)(de)極坐(zuo)標原點(dian)(dian)。如(ru)果轉(zhuan)子存(cun)在不(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)量(liang),則轉(zhuan)子支座在不(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)量(liang)的(de)(de)(de)重力(li)矩作(zuo)用下(xia)發生(sheng)傾(qing)斜,支座下(xia)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)也隨之(zhi)傾(qing)斜并使反(fan)(fan)射(she)(she)(she)出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)束偏轉(zhuan),這樣光(guang)(guang)束投(tou)在極坐(zuo)標指示器上的(de)(de)(de)光(guang)(guang)點(dian)(dian)便離(li)開原點(dian)(dian)。根據這個光(guang)(guang)點(dian)(dian)偏轉(zhuan)的(de)(de)(de)坐(zuo)標位(wei)置,可(ke)以得到不(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡(heng)(heng)(heng)(heng)量(liang)的(de)(de)(de)大小(xiao)和位(wei)置。

重力式(shi)平(ping)衡(heng)機(ji)僅適用(yong)于某些平(ping)衡(heng)要求不(bu)高(gao)的盤狀零件(jian)。對于平(ping)衡(heng)要求高(gao)的轉子(zi),一(yi)般采用(yong)離心式(shi)單(dan)面(mian)或雙面(mian)平(ping)衡(heng)機(ji)。

2. 離心式平衡機

離(li)心式平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)是在(zai)(zai)轉子旋(xuan)轉的(de)狀態下,根據轉子不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)引起的(de)支承振(zhen)(zhen)動,或作用于支承的(de)振(zhen)(zhen)動力(li)來測量(liang)不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)。其按校正(zheng)平(ping)(ping)面(mian)(mian)數量(liang)的(de)不(bu)(bu)同,可分為(wei)單面(mian)(mian)平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)和(he)(he)雙(shuang)面(mian)(mian)平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)。單面(mian)(mian)平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)只(zhi)能(neng)測量(liang)一個平(ping)(ping)面(mian)(mian)上的(de)不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)(靜(jing)(jing)(jing)不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)),它雖然是在(zai)(zai)轉子旋(xuan)轉時進行(xing)測量(liang),但仍屬(shu)于靜(jing)(jing)(jing)平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)。雙(shuang)面(mian)(mian)平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)能(neng)測量(liang)動不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng),也能(neng)分別測量(liang)靜(jing)(jing)(jing)不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)和(he)(he)偶不(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng),一般稱為(wei)動平(ping)(ping)衡(heng)機(ji)。

離心力(li)式平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)按支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)特性不同,又可分為軟(ruan)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)和硬(ying)(ying)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)。平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)轉速(su)高于轉子(zi)一(yi)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)系(xi)統固有頻(pin)率的(de)稱為軟(ruan)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)。這種(zhong)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)的(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)剛度(du)小,傳(chuan)感器檢測出(chu)的(de)信(xin)號與(yu)(yu)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)振(zhen)動位移成正比。平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)轉速(su)低於轉子(zi)一(yi)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)系(xi)統固有頻(pin)率的(de)稱為硬(ying)(ying)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji),這種(zhong)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)(heng)機(ji)(ji)的(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)剛度(du)大,傳(chuan)感器檢測出(chu)的(de)信(xin)號與(yu)(yu)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)振(zhen)動力(li)成正比。

平衡(heng)機(ji)(ji)的主要性能(neng)用最小(xiao)可達(da)剩(sheng)余不(bu)(bu)平衡(heng)量,和不(bu)(bu)平衡(heng)量減少率(lv)兩項綜合指(zhi)標(biao)表示。前者(zhe)是(shi)平衡(heng)機(ji)(ji)能(neng)使轉子達(da)到的剩(sheng)余不(bu)(bu)平衡(heng)量的最小(xiao)值,它是(shi)衡(heng)量平衡(heng)機(ji)(ji)更高平衡(heng)能(neng)力的指(zhi)標(biao);后(hou)者(zhe)是(shi)經過(guo)一(yi)次校正后(hou)所減少的不(bu)(bu)平衡(heng)量與初始不(bu)(bu)平衡(heng)量之比(bi),它是(shi)衡(heng)量平衡(heng)效率(lv)的指(zhi)標(biao),一(yi)般用百(bai)分數(shu)表示。

在現代機械中,由于撓性轉子的廣泛應用,人們研制出了撓性轉子平衡機。這類平衡機必須在轉子工作轉速范圍內進行無級調速;除能測量支承的振動或振動力外,還能測量轉子的撓曲變形。撓性轉子平衡機有時安裝在真空防護室內,以適合汽輪機之類轉子的平衡,它配備有抽真空系統、潤滑系統、潤滑油除氣系統和數據處理用計算機系統等龐大的輔助設備。
  根據(ju)大批(pi)量生產的(de)需要,對特定的(de)轉(zhuan)子(zi)能自動完成平(ping)衡(heng)測(ce)量和平(ping)衡(heng)校正的(de)自動平(ping)衡(heng)機,以及平(ping)衡(heng)自動線,現代已(yi)大量的(de)裝備在汽車制造、電機制造等工業部門。

二. 平衡機常用術語解釋

1. 不平衡量

轉子某平面上不平衡量的量值大小,不涉及不平衡的角度位置。它等于不平衡質量和其質心至轉子 軸線的乘積,不平衡量單位是gmm或者gcm,俗稱“重徑積”。
2. 不平衡相位

轉子某平面上的不平衡質量相對于給定極坐標的角度值。
3. 不平衡度

轉子單位質量的不平衡量,單位是gmm/kg。在靜不平衡時相當于轉子的質量偏心距,單位為μm。
4. 初始不平衡量

平衡前轉子上存在的不平衡量。
5. 許用不平衡量

為(wei)保證旋轉機(ji)械正常工作(zuo)所(suo)允許(xu)的轉子剩余不(bu)(bu)平(ping)衡(heng)量。該指標(biao)用(yong)(yong)不(bu)(bu)平(ping)衡(heng)度表示時(shi),稱為(wei)許(xu)用(yong)(yong)不(bu)(bu)平(ping)衡(heng)度(亦(yi)稱許(xu)用(yong)(yong)不(bu)(bu)平(ping)衡(heng)率)。

6. 剩余不平衡量

平衡校正后轉子上的剩余不平衡量。
7. 校正半徑

校正平面上校正質量的質心到轉子軸線的距離,一般用mm表示。
8. 校正平面的干擾(rao)(相互影(ying)響)

在給定轉子某一校正面上不平衡量的變化引起另一校正平面上平衡機指示值的改變(有時稱為平面分離影響)
9. 轉子平衡品質

衡量轉子平衡優劣程度的指(zhi)標(biao)。

G=eperω/1000

式中:G-轉子平衡品質,單位mm/s。

          從G0.4-G4000分11級。
          eper-轉子允許的不平衡率gmm/kg或轉子質量偏心距μm
          ω-相應于轉子更高工作轉速的角速度=2πn/60≈n/10,n為轉子的工作轉速r/min
10. 轉子單位質量的允許不平衡度(率)
        eper=G×1000/n/10 

         單位(wei):gmm/kg或μm

11. 最小(xiao)可達剩余不平衡量(Umar)

最小可達剩(sheng)余不平衡量(liang)(Umar)。單位是gmm。

其意義是指平衡機能使轉子達到的剩余不平衡量的最小值。是衡量平衡機更高平衡能力的性能指標。當該指標用不平衡度表示時,稱為最小可達剩余不平衡度。(單位gmm/kg)
12. 不平衡量減少率(URR)

經過一(yi)次平衡(heng)(heng)校(xiao)正所(suo)減少的不平衡(heng)(heng)量與(yu)初(chu)始不平衡(heng)(heng)量之比值。它是衡(heng)(heng)量平衡(heng)(heng)機效率的性能指標,以百分數表(biao)示:

 URR(%)=(U1-U2)/U1=(1-U2/U1)×100
       式中:U1-初始不平衡量   ;         

U2-一次平衡(heng)校正后(hou)的剩余不平衡(heng)量

13. 不平衡力偶干(gan)擾比

單面(mian)平衡(heng)機(ji)抑止不(bu)平衡(heng)力偶影響的性能指標。

轉子單位質量的不平衡量,單位是gmm/kg。在靜不平衡時相當于轉子的質量偏心距,單位為μm。
14. 校驗轉子

為(wei)校驗平衡(heng)機性(xing)能(neng)而設計的剛(gang)性(xing)轉(zhuan)子(zi)。其質量、大(da)小(xiao)、尺寸(cun)均(jun)有規定,分立(li)(li)式和臥式兩種。立(li)(li)式轉(zhuan)子(zi)質量為(wei)1.1、3.5、11、35、110 kg。臥式轉(zhuan)子(zi)質量為(wei)0.5、1.6、5。16、50、160、500kg。

三. 平衡機的原理

平衡機從原理方(fang)面可以分為(wei)硬支承(cheng)平衡機、軟支承(cheng)平衡機、半硬支承(cheng)平衡機。

1. 硬支(zhi)承平(ping)衡(heng)機是平(ping)衡(heng)轉速遠(yuan)低于參振(zhen)系(xi)統共振(zhen)頻率的(de)平(ping)衡(heng)機。平(ping)衡(heng)校(xiao)驗時,支(zhi)承擺架相對處于“硬”狀態(tai),因此轉子可以在接(jie)近實(shi)際軸承條(tiao)件下進行平(ping)衡(heng)校(xiao)正。具有操作簡便(bian)、安全(quan)性能好的(de)特點(dian)。

2. 軟支(zhi)承平衡(heng)機是平衡(heng)轉(zhuan)速大于參(can)振系統共振頻(pin)率的(de)(de)平衡(heng)機。平衡(heng)校(xiao)驗(yan)(yan)時,支(zhi)承擺(bai)架相(xiang)對處于“軟”狀態,因此轉(zhuan)子校(xiao)驗(yan)(yan)平衡(heng)時。支(zhi)承條(tiao)件與實際軸承工作條(tiao)件不同。具有測(ce)量精度(du)高(gao)的(de)(de)特點。

3. 半硬(ying)支(zhi)承平(ping)衡機是平(ping)衡轉速在0.3~0.5倍參振系(xi)統共(gong)振頻率之間的平(ping)衡機。同時具有(you)有(you)硬(ying)支(zhi)承平(ping)衡機支(zhi)承剛度高(gao)的特點,又(you)有(you)軟支(zhi)承平(ping)衡機精(jing)度高(gao)的優(you)點。

平衡(heng)機(ji)(ji)(ji)從應用方面分可分為立式平衡(heng)機(ji)(ji)(ji)和(he)臥式平衡(heng)機(ji)(ji)(ji);專用平衡(heng)機(ji)(ji)(ji)和(he)通(tong)用平衡(heng)機(ji)(ji)(ji)。

臥(wo)式平衡(heng)機(ji)(ji)是被平衡(heng)轉子(zi)的旋轉軸在平衡(heng)機(ji)(ji)上呈水平狀態(tai)的平衡(heng)機(ji)(ji)。適(shi)用于有(you)轉軸或可裝配工藝(yi)軸的轉子(zi),如機(ji)(ji)床主軸、滾(gun)筒、風機(ji)(ji)、增壓(ya)器、電(dian)機(ji)(ji)轉子(zi)、汽輪(lun)機(ji)(ji)等(deng)等(deng)。

立(li)式平衡(heng)(heng)機(ji)是被平衡(heng)(heng)轉子的旋轉軸(zhou)在平衡(heng)(heng)機(ji)上呈垂直狀態(tai)下的平衡(heng)(heng)機(ji)。適(shi)用于轉子本身(shen)不具(ju)轉軸(zhou)的盤(pan)狀工件如離合器、齒(chi)輪、風扇、壓(ya)盤(pan)及其總(zong)成、制動盤(pan)、風葉、水泵葉輪、汽車飛輪、剎車轂、皮帶輪、砂輪等盤(pan)類零(ling)件。

通(tong)用平衡(heng)機是指能(neng)對形狀和支承形式比較規則的(de)轉(zhuan)子進行動平衡(heng)的(de)平衡(heng)機。通(tong)用平衡(heng)機操作簡單,效率也較高(gao)。

專(zhuan)用平衡(heng)(heng)機(ji)(ji)是能對支承形式和外觀與一般(ban)轉子不同的(de)轉子進行(xing)平衡(heng)(heng)的(de)平衡(heng)(heng)機(ji)(ji),例如特(te)別(bie)針(zhen)對發動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)曲軸,汽(qi)車的(de)傳動(dong)(dong)軸進行(xing)設計的(de)平衡(heng)(heng)機(ji)(ji)。功能專(zhuan)一。  

四. 動平衡加工的方法(fa)

在平衡機的轉子進行動平衡測量后,可根據需要對轉子進行加重法和去重法的對轉子進行平衡加工:
1. 加重法

即在不平衡的相反方向配上校正重塊。常用的方式有焊接、錫焊、鉚接、擰螺釘、配加重塊等。
2. 去重法

即在不(bu)平(ping)衡(heng)方(fang)(fang)向去處一定(ding)的(de)重量。常用的(de)方(fang)(fang)式有:鏜削、鉆(zhan)孔(kong)、鑿削、銑削、磨削等。  

五. 平衡精度等級

考慮到(dao)技術的(de)先進性和經濟上的(de)合理性,國際標準(zhun)化組織(ISO)于1940年制定了世界公認的(de)ISO1940平(ping)衡(heng)等級(ji),它(ta)將轉(zhuan)子(zi)平(ping)衡(heng)等級(ji)分為11個級(ji)別,每個級(ji)別間以(yi)2.5倍(bei)為增量(liang),從要求(qiu)更(geng)高的(de)G0.4到(dao)要求(qiu)更(geng)低的(de)G4000。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg),代表不平(ping)衡(heng)對于轉(zhuan)子(zi)軸心的(de)偏心距離(li)。



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