日本动平衡机应用原理解析

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1、日本平衡机技术培训纪要设备维修档案系列资料九八年一月,日本动平衡机调试时,外商对我方人员进行了技术培训.现把培训内容简要总结如下,谨供电气维修时参考.下述内容根据实际需要,照培训时有所补充,而涉及到的机械和工艺上较深的专业问题又有所删节.一.关于曲轴动平衡的基本原理　简要地了解动平衡理论有助于我们对维修的正确判断.　(一)．平衡理论　１．什么是不平衡量以一个均匀转子为例，如图一：OO＇MM＇图一。均匀转子的几何支撑轴线OO＇与惯性轴线和MM＇　正常情况下，其惯性主轴线应与支撑主轴线重合，如不重合，则表示该转子不

2、平衡．其不平衡量可用下式表示：Ｕ＝m×r,单位：g.cm真正的转子不平衡程度不仅与不平衡质量和不平衡半径有关，而且与转子的总质量Ｍ有直接关系，显然，同样的Ｕ值，Ｍ越大，表示不平衡程度越小；Ｍ越小，则表示不平衡程度越大．由此，引入了偏心距的概念．即，偏心距：e=mr/M=U/M这个参数能较为准确地表示一个转子的不平衡程度．２．不平衡量的常见分布形式这里主要是指和曲轴不平衡相关的＂径向不平衡＂．其常见形式有：　　　（１）．静不平衡　惯性轴线与几何支撑轴线平行．如图二：mMM＇OO＇图二。静不平衡示意图（２）．偶不平

3、衡惯性轴线与几何支撑轴线斜交于几何轴线的中心点．如图三：MmO＇OmM＇图三。偶不平衡示意图　（３）．准静不平衡　惯性轴线与几何支撑轴线斜交，但不过中心点．如图四．MmOO＇M＇图四。准静不平衡示意图（４）．动不平衡惯性轴线与几何支撑轴线不相交，亦不平行．如图五．　　MOO＇mM＇m图五。动不平衡示意图　　曲轴的不平衡即属于这种类型，由于其不平衡量的分布特点，去重时最少要平衡两点以上．3·不平衡量的工业标准国标ISO1940规定了不平衡量的工业标准，即：G=EW/1000其中，E：偏心距。微米。W：转速。弧度/

4、秒。G取值一般为G0.4-G4000,曲轴在G40-G100之间。　　（二）．动平衡机1·平衡机测量的基本力学关系如下图，为一台平衡机的测量系统局部结构示意图。角速度ωmrα离心力f传感器f水平f垂直图六。一个简单的平衡机测量装置　图中不平衡量m产生的离心力：f=mrw2水平方向的离心力分量：f水平=mrw2cosα垂直方向的离心力分量：f垂直=mrw2sinα支撑弹簧变形量：A=f垂直/K，K为弹性系数。水平力传递给传感器，由传感器测取并产生电压信号，送控制系统。图中只是示意，具体数量关系要看传感器的类型而定

5、。2·平衡方程一个系统的平衡方程如下：MX″+CX′+KX=mrw2其中，M：转子质量。X：支撑体变形量。m：不平衡质量。r：不平衡半径。w：转子角速度。C：阻尼系数。主要来自风阻，摩擦阻尼。K：支撑体弹性系数。阻尼力很小，一般分析时可不予考虑。3·硬支撑平衡机的力学分析当不考虑惯性力时KX＂，可以设计为硬支撑结构。这时，平衡方程可改写为：X=mrw2/K可见，硬支撑平衡机与床身质量无关，出厂时做一次性标定即可，无须经常标定。但对地基要求高，否则惯性力将产生影响，影响平衡精度。机床的共振点为：w0=K/M对硬支

6、撑平衡机，工件转速应在w0/3以内。4·软支撑平衡机的力学分析这种平衡机的弹性力相对于惯性力而言，由于支撑弹簧很软，弹性力很小，可以忽略。平衡方程为：MX＂=mrw2X＂=mrw2/MX＂为加速度，可使用加速度传感器测量。　　　　由于式中包括机床质量Ｍ，故机床需要经常标定，对地基要求不高。　　　　　　　这种平衡机的工件转速一般控制在2-2.5w0之内。　　　5·半硬支撑平衡机的力学分析　　　　这种平衡机既要考虑惯性力，又要考虑弹性力。其平衡方程为：MX＂+KX=mrw2这一方程的计算较为困难，从力学关系来进行分

7、析，可以从下面公式进行不平衡量的分离。即：abcU1U2ULUR图七。不平衡量的分离如图，有：U1=UL+(ULa/b-URc/b)U2=UR-(ULa/b-URc/b)　显然，当去重点事先选定后，很容易依据从支撑点测量到的不平衡量UL和UR确定应去重量U1及U2。半硬支撑的平衡机，其工件转速在w0附近，因而灵敏度高。它对地基的要求介于硬支撑和软支撑之间。6·我们厂的平衡机类型及曲轴去重的一些结论老平衡机（美国）属于软支撑型，而新平衡机（日本）属于半硬支撑型。由此，我们不难得出两台机床在使用和保养中应注意哪些问

8、题的结论。新平衡机和老平衡机一样，曲轴去重点也是10°、130°、190°、250°四个点。常见的曲轴驱动方式有摩擦轮驱动、皮带轮驱动、端部驱动和虎壳驱动四种。我厂的美国平衡机为端部驱动，这种驱动方式对联轴节要求很高，需要经常进行补偿和对联轴节做调整。去重点理论上越少越好，这样可以减少工件的内应力。二.数控部分１.硬件构成该系统使用FANUC公司POWERMATE-MODELD系统。硬