动平衡机

功能特点

一个不平衡的转子在其旋转过程中对其支承结构和转子本身产生一个压力,并导致振动。因此,对转子的动平衡是十分必须的,平衡机就是对转子在旋转状态下进行动平衡较验。

动平衡的作用是:

1、提高转子及其构成的产品质量;减小噪声;

2、减小振动;

3、提高支承部件(轴承)的使用寿命;

4、降低使用者的不舒适感;

5、降低产品的功耗。

传动方式

平衡机拖动转子的传动方式有圈带拖动,联轴节拖动和自驱动。圈带拖动是利用橡胶环形带或丝织环形带,由电机皮带轮拖动转子,因此圈带拖动要求转子表面必须有光滑的圆柱表面,圈带拖动的优点是不影响转子的不平衡量,平衡精度高。联轴节拖动是利用万向节将平衡机主轴与转子相联接。联轴节拖动的特点是适合外表不规则的转子,可以传递较大的扭矩,适合拖动风机等风阻较大的转子,联轴节拖动的缺点是联轴节本身的不平衡量会对转子产生影响(因此联轴节在使用前要对其进行平衡),也会引进干扰影响平衡的精度,此外还要做大量的连接盘以适应不同型号的转子。自驱动是利用转子自身的动力旋转。自驱动是对平衡精度影响最小的拖动方式,平衡精度可达最高,但只有结构允许的特殊转子才能使用这种拖动方式。

工作原理

平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。因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,因此要运用平衡机进行检测。

电机转子、机床主轴、风机叶轮、汽轮机转子、汽车零部件和空调风叶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。

平衡机的主要性能是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的。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。

圈带平衡机:采用圈带传动,保证了工件的平衡质量及精度,圈带传动装卸方便,工作效率高。广泛应用于电机转子、电动工具机床主轴、通风设备等旋转体工件平衡校正。

万向节平衡机:采用万向联轴节传动,可获得多种平衡转速,且精度高、操作方便、工作效率高等。主要应用于大型电机、机床主轴、风机、离心机、水泵、内燃机、风轮、陶瓷机械、滚筒、胶棍等旋转体工件平衡校验。

单面立式平衡机:是迅速发展起来的,用途范围比较广的新型平衡机设备,它适用于盘状工件在竖直状态下校测单面平衡,主要适于风扇、风叶、叶轮、制动器、离合器、制动鼓、卡盘、砂轮、锯片刀、皮带轮等各种盘状零件进行平衡校正。

自动定位平衡机:采用先进的伺服驱动装置,实现参数的无极调速,可平滑加减速.测量合格自动停止.不合格则自动停在不平衡点.下切式圈带传动,便于高效率地上下转子,另外配置打点机构,可实现标记不平衡点。特别适用于微电机转子,电动工具等轴类转子的大批量平衡.以其极高的灵敏度,多种灵活的自动定位方式,方便的操作。

惯流型平衡机:主要适用于空调风筒类产品,具有精度高、测量速度快、故障率低等优点。

自驱动平衡机:适用于盘管风机等产品的动平衡测试. 具备平衡操作方便、平衡精度高、工作效率高等特点。是盘管风机的生产和修理厂家必备设备。

传动轴平衡机:采用硬支承摆架结构,具有测量速度快,精度高,装卸方便等优点,专门用于校正汽车传动轴动平衡的专用设备,可以用来校验如:桑塔纳,奥迪等高级轿车,轻型,载重卡车和各种类型载重汽车的单根传动轴工件,是传动轴生产厂家及维修厂家的理想设备。

现场平衡仪:产品在总成后,由于配合公差、结构形变、质量偏心等原因,在旋转运行中会产生明显的振动和位移,以致大大降低了设备运行的安全性和使用寿命。

如风机行业的叶轮。由于不平衡而产生的巨大的离心力和机械振动,容易导致安装螺丝断裂、轴承磨损加速以及疲劳性裂变等。这些都会使风机的使用寿命减短甚至给操作者带来危险。

平衡机是用于测定转子不平衡的仪器,按其测量结果进行校正,以改善被平衡转子的质量分布,使转子运转时轴颈的振动或作用于轴承的力减小到规定的范围内。

平衡机发展迄今已经有一百多年的历史。1866年,德国发明了发电机。4年后,加拿大人Henry Martinson申请了平衡技术的专利 ,拉开了平衡校正产业的序幕。1907年,Franz Lawaczek博士把改良的平衡技术提供给了Carl Schenck先生,后者在1915年制作了第一台双面平衡机。直到上世纪末40年代,所有的平衡工序都是在采用纯机械的平衡设备上进行的。转子的平衡转速通常取振动系统的共振转速,以使振幅最大。在这种方式下测量转子平衡,测量误差较大,也不安全。

随着电子技术的发展和刚性转子平衡理论的普及,五十年代后大部分平衡设备都采用了电子测量技术。平面分离电路技术的平衡机有效的消除了平衡工件左右面的相互影响。电测系统从无到有经历了闪光式,瓦特计式,数字式,微机式等阶段,最后出现了自动平衡机

随着生产的不断发展,需要进行平衡的零件越来越多,批量亦越大。为了提高劳动生产率,改善劳动条件,各工业国家早在二十世纪五十年代就对平衡自动化技术进行了研究,并相继制造出了半自动平衡机和动平衡自动线。我国在五十年代末期由于生产发展的需要,也开始对此逐步加以研究。进行了曲轴全自动平衡机的研制,并做出了试验样机,迈出了我国动平衡自动化技术研究的第一步。六十年代后期,又开始研制我国第一条数控六缸曲轴动平衡自动线,并于一九七零年试制成功。平衡试验机的微处理机控制技术是世界动平衡技术发展的方向之一。

若从应用方面讲:有通用平衡机(如平衡电机、水泵转子)和专用平衡机(如汽车刹车盘,传动轴等);卧式平衡机,立式平衡机,重型、中型、小型、特小型平衡机。

从原理上划分,有软支承平衡机、硬支承平衡机、有离心式平衡机与 式平衡机。

平衡机分桥架设备与电测控制设备。其中桥架设备部分许多厂家都利用新的材料以提高其减振性能,利用模块设计以使用一台机器同时可适用于多种转子的需要,电测控制流发展由电子管到半导体,到集成电路,由模拟电路到数字化电路,其发展可谓一日千里,日新月异。

有厂家使用微机控制的测量子流,从而平衡机测量精度,效率大大提高了,其显示分别采用数字,液晶,CRT屏幕,使显示更加直观。

刚性转子:在工作转速下,由质量单元产生的惯性力使转子的变形扰曲可以忽略不计的转子称之为刚性转子

绕性转子:由惯性力使转子产生弹性和塑性变形,因而改变不平衡状态,从而与轴线不对称,这种转子称之为绕性转子。

根据平衡机测出的数据对转子不平衡量进行校正,可改善转子相对于轴线质量分布,使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上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设备。

通常,转子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。

被平衡的转子放在用静压轴承支承的支座上,在支座的下面嵌装一片反射镜。当转子不存在不平衡量时,由光源射出的光束经此反射镜反射后,投射在不平衡量指示器的极坐标原点。如果转子存在不平衡量,则转子支座在不平衡量的重力矩作用下发生倾斜,支座下的反射镜也随之倾斜并使反射出的光束偏转,这样光束投在极坐标指示器上的光点便离开原点。根据这个光点偏转的坐标位置,可以得到不平衡量的大小和位置。

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。

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。

一个不平衡转子在其旋转过程中对其支承结构和转子本身产生一个压力,并导致振动。因此,对转子的平衡是十分必须的。平衡机就是对转子在旋转状态下进行动平衡校验,动平衡的作用是:

● 提高转子及其构成的产品质量

● 减小噪声

● 减小振动

● 延长支承部件(轴承)的使用寿命

● 降低使用者的不舒适感,降低产品的消耗。

曲轴动平衡机的故障原因及排除

引起平衡机不能正常工作或达不到平衡精度的因素很多,这些因素中有的是被平衡工件的原因,也有的是机器本身或电测系统的原因。因此只要某一个环节不正常就必然会影响工件的平衡,如能针对性地分析这些现象,才能有助于我们正确区分并判定出现的各种情况的原因,进而采取有效措施来减少或消除这些不利因素对工件平衡的影响。

校正工件不平衡要求超过了平衡机本身最小可达剩余不平衡量的能力,也就是平衡机的平衡精度不能满足工件平衡的要求。

工件本身支承处轴颈的圆度不好,表面粗糙度太低。

工件本身的刚度不佳,在高速旋转时产生变形造成质量偏移,或工件本身有未固定的零件在旋转状态下移动或松动。

经过平衡的转子在实际使用中会出现明显的振动,这并非转子自身不平衡所引起的,而是由于转子支承轴颈成椭圆或转子结构上存在着刚度的差异引起而产生的高次谐波,电磁激励引起的振动,带叶片转子在旋转过程中产生气涡流的影响,系统的谐振等而引起的。

由于电网相连的其他设备频繁启动造成电源波动和噪声的影响或由于支承架滚轮与转子轴颈两者直径相近而产生的拍频干扰。滚轮直径与 工件轴颈尺寸间的差异应大于20%。

由于校验无轴颈的转子而使用的工艺芯轴本身的不平衡或芯轴安装与支承处的同轴度误差,以及芯轴与转子配合的间隙误差而造成平衡后的转子在重复装校时或使用时又产生较大的不平衡。

工件转子的实际工作状态和平衡校验时的状态不一致。

校正工件转子的不平衡量时,其加重或去重的质心位置与平衡机测量显示的校正位置偏离。

平衡机的影响

1、左右支承处有高低,使转子左右窜动或轴颈平面与支承处相擦。

2、支承块严重磨损或滚轮跳动增大。

3、支承处有污物,未加润滑油。

4、安装平衡机的地基不符要求,底部结合面未垫实,地脚螺栓未紧固,或放在楼面上,引起共振。

5、传感器的输出讯号不正常。

6、支承架上能移动的零部件处的紧固螺钉未固紧。

7、传动带不符要求,有明显的接缝。

8、平衡机光电头未对正反光纸,光电头镜面模糊,光电头位置偏斜引起角度偏移。