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動平衡機原理

作者:   日期:2017-09-28  來源:  關注:74

        第一臺平衡機的出現乞今已有一百多年的歷史。而平衡技術的發展主要還是近四十年的事。它與科學技術的發展密切關聯。我國動平衡理論和裝置的研究及新產品的開發是從五十年代開始的。

        機械中繞軸線旋轉的零部件,稱為機器的轉子。如果一個轉子的質量分布均勻,制造和安裝都合格,則運轉是平衡的。理想情況下,其對軸承的壓力,除重力之外別其它的力,即與轉子不旋轉時一樣,只有靜壓力。這種旋轉與不旋轉時對軸承都只有靜壓力的轉子,稱為平衡的轉子。如果轉子在旋轉時對軸承除有靜壓力外還附加有動壓力,則稱之為不平衡的轉子。

        從牛頓運動定律知道,任何物體在勻速旋轉時,旋轉體內各個質點,都有將產生離心慣性力,簡稱離心力,如圖一所示,盤狀轉子,轉子是以角速度 ω 作勻速轉動,則轉子體內任一質點都將產生離心力 F ,則離心力 F=mrω2, 這無數個離心力組成一 個

 

慣性力系作用在軸承上,形成轉子對軸承的動壓力,其大小則決定于轉子質量的分布情況。如果轉子的質量對轉軸對稱分布,則動壓力為零,即各質量的離心力互相平衡。否則將產生動壓力,尤其在高速旋轉時動壓力是很大的。因此,對旋轉體,特別是高速旋轉體進行動平衡校正是必須的。

       近年來,許多機械制造業都在被迫接受著殘酷的市場競爭,特別是 WTO 的加入,簡直是內憂外患。價格戰、技術戰一場接著一場,使得眾多企業身心疲累,怨聲載道。在激烈的市場競爭環境下,提高產品質量成為致勝的有力武器,而動平衡校正則是產品質量的前提和保證。  

                                                                                                     11.jpg

         平衡機是一種檢測旋轉體動平衡的檢測設備。從結構上講,主要是由機械振動系統、驅動系統和電氣測量系統等三大部件組成。

        機械振動系統 主要功能是支承轉子,并允許轉子在旋轉時產生有規則的振動。振動的物理量經傳感器檢測后轉換成電信號送入測量系統進行處理。

   平衡機的種類很多,就其機械振動系統的工作狀態分類,目前所見的不外乎兩大類:硬支承平衡機和軟支承平衡機。硬支承平衡機是指平衡轉速遠低于參振系統共振頻率的平衡機。而軟支承平衡機則是平衡轉速遠大于參振系統共振頻率的平衡機。簡單來說,硬支承平衡機的機械振動系統剛度大,外力不能使其自由擺動。軟支承平衡機的機械振動系統剛度小,一般來說,外力可以使其自由擺動。以下是軟、硬支承平衡機的性能比較:   

                     12.gif   

  驅動系統 的主要功能是驅動轉子,使轉子在額定的平衡轉速下旋轉。

        目前常見的驅動系統主要有萬向聯軸節驅動和圈帶驅動。萬向聯軸節因本身結構中存在間隙和與工件安裝時存在安裝幾何偏差,這些誤差將直接影響工件的平衡精度,在特大工件時和心軸安裝時更為突出。因此,萬向聯軸節驅動主要用于普通的、平衡精度要求不是很高的臥式平衡機。

       在圈帶驅動中,由于傳動帶具有減振作用,能減少驅動馬達的振動對轉子的影響,且轉子不需要在平衡機上作準備,也不需要附加連接件如螺栓、插銷等轉換固定裝置,因此安裝迅速。與萬向節驅動相比,它不存在結構間隙及安裝幾何偏差,能大大的提高測量精度。

        電氣測量系統 是的主要功能是處理由傳感器來的電信號,顯示出轉子不平衡量所處的位置和大小。它是平衡機中的關鍵部件,其好壞直接影響平衡機的性能。型測量系統是我公司在吸收國內外平衡機頂尖技術的基礎上和國內多所大中院校聯系自行設  

計、開發的平衡機檢測系統,工業計算機(單片機)控制系統,采用臺灣、日本; 美國多種電子元件及芯片,用先進的技術制造,所有產品均經過嚴格的品質管制;保障系統高效率、 高安全 、長期穩定運行。 

       不平衡量的校正過程 ,即是從轉子上較重的部分去掉一部分材料,或者在轉子較輕的部分加上一些平衡配重,使轉子趨于平衡的過程。不平衡量的校正通常有加重和去重兩種平衡校正方法。

        由于各種原因的影響,一些轉子的平衡狀態在使用過程中會發生變化,對這些轉子通常就要采用加配重的方法進行校正。這樣做的好處是便于轉子(以及整機)的再行校正。在不平衡量較大時,去重校正顯然不及加重校正方便快捷。用戶必須根據工件的具體情況選擇合理的平衡校正方式。

平衡機的技術指標中,有一個精度的參數:                                    13(1).gif

 

   

         這幾個公式表明平衡機的測量精度在微米的數量級以上,而工件的幾何加工精度在 1 絲 --10 絲之間,也就是說在 10 微米- 100 微米之間。從這個數量級的具體意義來看,轉子的平衡精度主要決定于工藝軸的幾何加工精度。下面就幾何偏心引起的誤差舉個簡單的例子:

設:轉子的質量 M = 2000 公斤,

工藝軸的加工跳動為e = 5 絲= 50 微米

轉子的校正半徑為 r = 250 毫米

那么,由工藝軸的跳動引起的不平衡質量 mm= M ×e/r= 2000 ×50/2 50 = 400 (克)

       由此看來 ,5 絲的精度有如此大的影響,而 5 絲的保證已經有所不易,所以平衡工藝軸的加工一定要經過磨削工藝,這樣才能保證平衡的最終精度目的。

       平衡工藝軸的修正極限為:當跳動大于 5 絲時,必需修正,否則平衡效果為假平衡。

不平衡合格量的計算:

        根據國際標準化組織推薦,精度等級分為: G4000 、 G1600 、 G630 、 G250 、 G100 、 G40 、 G16 、 G6.3 、 G2.5 、 G0.4 共 11 級。風機、電機、膠棍的平衡精度要求為G= 6.3 級。設:轉子的質量 M=2000 公斤

轉子的校正半徑為 r =250 毫米

工件的工作轉速為 n=500 ( 轉 / 分 )

精度等級選用 G=6.3 級

則不平衡合格量 m =2000x6.3x10000/250x500=1008 ( 克 )

 


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