平衡機

一個不平衡的轉子在其旋轉過程中對其支承結構和轉子本身產生一個壓力，並導致振動。因此，對轉子的動平衡是十分必須的，平衡機就是對轉子在旋轉狀態下進行動平衡較驗。動平衡的作用是：提高轉子及其構成的產品質量；減小雜訊；減小振動；提高支承部件(軸承)的使用壽命；降低使用者的不舒適感；降低產品的功耗。

平衡機拖動轉子的傳動方式有圈帶拖動，聯軸節拖動和自驅動。圈帶拖動是利用橡膠環形帶或絲織環形帶，由電機皮帶輪拖動轉子，因此圈帶拖動要求轉子表面必須有光滑的圓柱表面，圈帶拖動的優點是不影響轉子的不平衡量，平衡精度高。聯軸節拖動是利用萬向節將平衡機主軸與轉子相聯接。聯軸節拖動的特點是適合外表不規則的轉子，可以傳遞較大的扭矩，適合拖動風機等風阻較大的轉子，聯軸節拖動的缺點是聯軸節本身的不平衡量會對轉子產生影響（因此聯軸節在使用前要對其進行平衡），也會引進干擾影響平衡的精度，此外還要做大量的連接盤以適應不同型號的轉子。自驅動是利用轉子自身的動力旋轉。自驅動是對平衡精度影響最小的拖動方式，平衡精度可達最高，但只有結構允許的特殊轉子才能使用這種拖動方式。

平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器。因轉子在圍繞其軸線旋轉時，由於相對於軸線的質量分佈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，產生雜訊和加速軸承磨損，以致嚴重影響產品的性能和壽命，因此要運用平衡機進行檢測。電機轉子、機床主軸、風機葉輪、汽輪機轉子、汽車零部件和空調風葉等旋轉零部件在製造過程中，都需要經過平衡才能平穩正常地運轉。根據平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對於軸線的質量分佈，使轉子旋轉時產生的振動或作用於軸承上的振動力減少到允許的範圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設備。通常，轉子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用於不平衡量的測量。平衡機的主要性能是用最小可達剩餘不平衡量，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示的。前者是平衡機能使轉子達到的剩餘不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；後者是經過一次校正後所減少的不平衡量與初始不平衡量之比，它是衡量平衡效率的指標，一般用百分數表示。

圈帶平衡機：採用圈帶傳動，保證了工件的平衡質量及精度，圈帶傳動裝卸方便，工作效率高。廣泛應用於電機轉子、電動工具機床主軸、通風設備等旋轉體工件平衡校正。

萬向節平衡機：採用萬向聯軸節傳動，可獲得多種平衡轉速，且精度高、操作方便、工作效率高等。主要應用於大型電機、機床主軸、風機、離心機、水泵、內燃機、風輪、陶瓷機械、滾筒、膠棍等旋轉體工件平衡校驗。

單面立式平衡機：是迅速發展起來的，用途範圍比較廣的新型平衡機設備，它適用於盤狀工件在豎直狀態下校測單面平衡，主要適於風扇、風葉、葉輪、制動器、離合器、制動鼓、卡盤、砂輪、鋸片刀、皮帶輪等各種盤狀零件進行平衡校正。

自動定位平衡機：採用先進的伺服驅動裝置，實現參數的無極調速，可平滑加減速。測量合格自動停止。不合格則自動停在不平衡點。下切式圈帶傳動，便於高效率地上下轉子，另外配置打點機構，可實現標記不平衡點。特別適用於微電機轉子，電動工具等軸類轉子的大批量平衡。以其極高的靈敏度，多種靈活的自動定位方式，方便的操作。

若從應用方面講：有通用平衡機（如平衡電機、水泵轉子）和專用平衡機（如汽車剎車盤，傳動軸等）；卧式平衡機，立式平衡機，重型、中型、小型、特小型平衡機。從原理上劃分，有軟支承平衡機、硬支承平衡機、有離心式平衡機、卧式平衡機與 立式平衡機。平衡機分橋架設備與電測控制設備。其中橋架設備部分許多廠家都利用新的材料以提高其減振性能，利用模塊設計以使用一台機器同時可適用於多種轉子的需要，電測控制流發展由電子管到半導體，到集成電路，由模擬電路到數字化電路，其發展可謂一日千里，日新月異。所

有廠家使用微機控制的測量子流，從而平衡機測量精度，效率大大提高了，其顯示分別採用數字，液晶，CRT屏幕，使顯示更加直觀。

剛性轉子：在工作轉速下，由質量單元產生的慣性力使轉子的變形擾曲可以忽略不計的轉子稱之為剛性轉子繞性轉子，由慣性力使轉子產生彈性和塑性變形，因而改變不平衡狀態，從而與軸線不對稱，這種轉子稱之為繞性轉子。

重力平衡機一般稱為靜平衡機。它是依賴轉子自身的重力作用來測量靜不平衡的。它置於兩根水平導軌上的轉子如有不平衡量，則它對軸線的重力矩使轉子在導軌上滾動，直至這個不平衡量處於最低位置時才靜止。被平衡的轉子放在用靜壓軸承支承的支座上，在支座的下面嵌裝一片反射鏡。當轉子不存在不平衡量時，由光源射出的光束經此反射鏡反射后，投射在不平衡量指示器的極坐標原點。如果轉子存在不平衡量，則轉子支座在不平衡量的重力矩作用下發生傾斜，支座下的反射鏡也隨之傾斜並使反射出的光束偏轉，這樣光束投在極坐標指示器上的光點便離開原點。根據這個光點偏轉的坐標位置，可以得到不平衡量的大小和位置。通常，轉子平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用於不平衡量的測量，不平衡量的校正則往往藉助於鑽床、銑床和點焊機等其他輔助設備，或用手工方法完成。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。這種平衡機的支承剛度小感測器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。

離心式平衡機是在轉子旋轉的狀態下，根據轉子不平衡引起的支承振動，或作用於支承的振動力來測量不平衡。其按校正平面數量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面立式平衡機只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡)，它雖然是在轉子旋轉時進行測量，但仍屬於靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機。離心力式平衡機按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機。平衡轉速高於轉子一支承系統固有頻率的稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支承剛度小，感測器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。平衡轉速低於轉子一支承系統固有頻率的稱為硬支承平衡機，這種平衡機的支承剛度大，感測器檢測出的信號與支承的振動力成正比。在現代機械中，由於撓性轉子的廣泛應用，人們研製出了撓性轉子平衡機。這類平衡機必須在轉子工作轉速範圍內進行無級調速；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。根據大批量生產的需要，對特定的轉子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機，以及平衡自動線，現代已大量的裝備在汽車製造、電機製造等工業部門。

平衡機的主要性能用最小可達剩餘不平衡量和不平衡量減少率兩項綜合指標表示：平衡精度單位 g.cm，數值越小，精度越高；相同工件測量不平衡量的周期也是性能指標之一，這直接影響了生產效率，在保證精度的情況下，平衡周期越短越好。

平衡機發展迄今已經有一百多年的歷史。1866年，德國西門子公司發明了發電機。4年後，加拿大人Henry Martinson申請了平衡技術的專利，拉開了平衡校正產業的序幕。1907年，Franz Lawaczek博士把改良的平衡技術提供給了Carl Schenck先生，後者在1915年製作了第一台雙面平衡機。直到上世紀40年代末，所有的平衡工序都是在採用純機械的平衡設備上進行的。轉子的平衡轉速通常取振動系統的共振轉速，以使振幅最大。在這種方式下測量轉子平衡，測量誤差較大，也不安全。隨著電子技術的發展和剛性轉子平衡理論的普及，五十年代后大部分平衡設備都採用了電子測量技術。平面分離電路技術的平衡機有效的消除了平衡工件左右面的相互影響。電測系統從無到有經歷了閃光式，瓦特計式，數字式，微機式等階段，最後出現了自動平衡機隨著生產的不斷發展，需要進行平衡的零件越來越多，批量亦越大。為了提高勞動生產率，改善勞動條件，各工業國家早在二十世紀五十年代就對平衡自動化技術進行了研究，並相繼製造出了半自動平衡機和動平衡自動線。我國在五十年代末期由於生產發展的需要，也開始對此逐步加以研究。進行了曲軸全自動平衡機的研製，並做出了試驗樣機，邁出了我國動平衡自動化技術研究的第一步。六十年代後期，又開始研製我國第一條數控六缸曲軸動平衡自動線，並於一九七零年試製成功。平衡試驗機的微處理機控制技術是世界動平衡技術發展的方向之一。

動平衡機檢測相關問題中：常用機械中包含著大量的作旋轉運動的零部件，例如各種傳動軸、主軸、電動機和汽輪機的轉子等，統稱為迴轉體。在理想的情況下迴轉體旋轉時與不旋轉時，對軸承產生的壓力是一樣的，這樣的迴轉體是平衡的迴轉體。

但工程中的各種迴轉體，由於材質不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產生的誤差，甚至設計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素，使得迴轉體在旋轉時，其上每個微小質點產生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機械及其基礎上，引起振動，產生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機械壽命，嚴重時能造成破壞性事故。為此，必須對轉子進行平衡，使其達到允許的平衡精度等級，或使因此產生的機械振動幅度降在允許的範圍內。轉子動平衡和靜平衡的區別。

在轉子一個校正面上進行校正平衡，校正後的剩餘不平衡量，以保證轉子在靜態時是在許用不平衡量的規定範圍內，為靜平衡又稱單面平衡。

在轉子兩個校正面上同時進行校正平衡，校正後的剩餘不平衡量，以保證轉子在動態時是在許用不平衡量的規定範圍內，為動平衡又稱雙面平衡。

如何選擇轉子的平衡方式，是一個關鍵問題。其選擇有這樣一個原則：只要滿足於轉子平衡後用途需要的前提下，能做靜平衡的，則不要做動平衡，能做動平衡的，則不要做靜動平衡。原因很簡單，靜平衡要比動平衡容易做，省功、省力、省費用。