動平衡

轉研究容，指確轉轉產衡量（離心力和離心力偶，見相對運動）的位置和大小並加以消除的操作。不平衡量會引起轉子的橫向振動，並使轉子受到不必要的動載荷，這不利於轉子正常運轉。所以，大多數轉子應該進行動平衡。在機器製造或維修中，動平衡成為一道工序。

轉轉產衡量轉各微段質嚴轉軸線引。各微段質偏離轉軸線產離垂轉軸線。力的合成可把離心力系合成為少數的集中力，其方向仍垂直於軸線。一般說，至少要用分別作用於兩個橫截面上的兩個集中力才能代表原來的離心力系。若這兩個集中力剛好形成力偶，則原來的不平衡量在轉子不旋轉時是無法察覺和測量的；旋轉時，力偶才形成橫向干擾並引起轉子的振動。這種不平衡的效應只有在旋轉的動態中才能察覺和測量，所以需要進行動態平衡。與此相對的靜平衡是指當轉子的質量很集中以致可以看作一個垂直於迴轉軸線的不計厚度的薄盤時，不需旋轉就能進行的平衡。其作法是將轉子水平放置，偏重的一邊受重力作用會垂到下方，設法調整轉子質心的位置，使之位於迴轉軸線上。

測衡置，掉，稱質量衡效，即配完衡。

根據轉子的變形和質量分佈的情況，動平衡分為剛性轉子的動平衡和柔性轉子的動平衡。

對於工作轉速遠低於臨界轉速的轉子，不平衡量引起的變形很小。這種轉子可按剛體處理，動平衡可在低速下進行，稱為剛性轉子的動平衡。在進行剛性轉子動平衡時，各微段的不平衡量引起的離心慣性力系可以簡化到任意選定的兩個截面上去，在這兩個面上作相應的校正（去重或配重）即可完成動平衡。為找到兩個截面上不平衡量的方位和大小可使用動平衡機。常見的動平衡機分為軟支承式和硬支承式兩類，前者檢測不平衡量引起的振動；後者檢測不平衡轉子對支承的作用力。剛性轉子的動平衡問題已解決得較好。目前，國際標準化組織(ISO)已規定出各類剛性轉子動平衡的精度。

超臨界轉速工作的轉子在啟動和制動時，轉速必定通過臨界轉速，這時不平衡量會使轉子產生明顯的變形。若轉子各微段質心對迴轉軸線的偏離對變形有明顯的影響，則轉子不能按剛性轉子處理，相應的動平衡稱為柔性轉子的動平衡。

方法有兩種：

①振型法。將不平衡量按轉子的各階固有振型分解。若動平衡時的轉速接近某臨界轉速，則這一階固有振型突出於其他各階之上。通過檢測該振型，就可找到為消除這一階不平衡分量所需的校正質量的大小和應放置的位置。逐階進行，就可完成動平衡。

②影響係數法。在轉子上選定若干個校正面和若干個測量面並進行多次運轉校正。某校正面上單位校正量在一定轉速下引起的某測量面的振動就是一個影響係數。通過測量或計算求出這些影響係數，便可根據不平衡量引起的振動，確定為將各測量面的振動限制在某量值以下，各校正面應加配重（或去重）的位置和大小。在這兩個方法的基礎上還發展了其他方法，例如振型圓法等。

現場動平衡儀KMbalancer

現場動平衡分析儀KMBALancer是KMPDM公司的產品。它嵌入式計算機技術和動平衡技術，兼備現場振動數據測量、振動分析和單雙面動平衡等諸多功能，簡捷易用。是工礦企業預知保養維修，尤其是風機、電動機等設備製造廠和振動技術服務機構最為理想之工具。

kmbalancer主機

■完善的應用功能

KMBALancer可進行單面和雙面不平衡校正，並提供單、雙通道的振動分析，動平衡快速採集，矢量分解合成計算、ISO許用不平衡查詢、手動輸入模擬動平衡等實用功能。

■出色的儀器性能

●微軟WindowsCE操作系統，穩定高效；

●400MHZ主頻的高性能嵌入式微處理器，具有強大的數據處理能力；

●高密度的FPGA晶元，提供精確的數據採集控制；

●低雜訊電路板製作工藝和高達1024倍的硬體增益，使振動信號的解析度可達0.001um，平衡精度優於國家標準；

●高達1G的數據存儲容量，可儲存10000組現場平衡過程記錄；

●採用低功耗硬體設計、智能電量管理和大容量鋰電池組，使KMBALancer在一次充電后，可連續工作7小時以上。

液晶顯示TFT彩色液晶顯示屏，320*240，65536色，帶背光按鍵23個，自動感應背光

存儲容量標準配置1GB

通訊方式USB2.0FullSpeed

電池內置可充電鋰電池，充電時間2-3h,充滿后工作時間>7h

外殼封裝IP65防塵防水等級

跌落測試1.2m

溫度範圍-10℃~50℃

濕度範圍0%~80%相對濕度（無凝露）

採集通道2振動通道+1轉速通道

信號類型加速度、速度、位移、交流/直流電壓、交流/直流電流

模擬耦合AC/DC/ICP（[email protected]）

信號範圍±25V

動態範圍>80dB

FFT解析度400~12800線

模擬濾波器高通（2Hz/10Hz/100Hz/1000Hz）、低通（10Hz/100Hz/1000Hz/40kHz）

抗混疊濾波器50~40kHz

窗函數類型矩形、Hanning海寧窗、Hamming海明窗加重平均、FlatTop平頂窗

頻譜平均方式線性、峰值保持、平方根

轉速範圍60~60,000RPM

動平衡功能單、雙面動平衡、振動分析、快速動平衡分析

採集信號信號類型、單位可自由設置

操作方式嚮導式操作方式

工具箱時域/頻域分析、歷史緩存瀏覽、手動輸入、數據回顧、矢量分解/合成、ISO許用不平衡查詢、加重計算

工藝平衡法的測試系統所受干擾小，平衡精度高，效率高，特別適於對生產過程中的旋轉機械零件作單體平衡，在動平衡領域中發揮著相當重要的作用，汽輪機、航空發動機普遍採用這種平衡方法。但是，工藝平衡法仍存在以下問題：

(1)平衡時的轉速和工作轉速不一致，造成平衡精度下降。例如：有不少轉子屬於二階臨界轉速的擾性轉子，由於平衡機本身轉速有限，這些轉子若採用工藝平衡，則無法有效的防止轉子在高速下發生變形而造成的不平衡。

(2)平衡機（特別是高速立式平衡機）價格昂貴。

(3)在動平衡機上平衡好的轉子，裝機后其平衡精度難以保證。因為動平衡時的支承條件不同於轉子在實際工作條件下的支承條件，且轉子同平衡裝置之間的配合也不同於轉子與其自身轉軸之間的配合條件，即使出廠前已在動平衡機上達到高精度平衡的轉子，經過運輸、再裝配等過程，平衡精度在使用前難免有所下降，當處於工作轉速下運轉時，仍可能產生不允許的振動。

(4)有些轉子，由於受到尺寸和重量上的限制，很難甚至無法在平衡機上平衡。例如：對於大型發電機及透平一類的特大轉子，由於沒有相應的特大平衡裝置，往往會造成無法平衡；對於大型的高溫汽輪機轉子，一般易發生彈性熱翹曲，停機後會自動消失，這類轉子需進行熱動態平衡，用平衡機顯然是無法平衡的。

(5)轉子要拆下來才能進行動平衡，停機時間長、平衡速度慢、經濟損失大。

為了克服上述工藝平衡法的缺點，人們提出了整機現場動平衡法。

將組裝完畢的旋轉機械在現場安裝狀態下進行的平衡操作稱為整體現場平衡。這種方法是機器作為動平衡機座，通過感測器測的轉子有關部位的振動信息，進行數據處理，以確定在轉子各平衡校正面上的不平衡及其方位，並通過去重或加重來消除不平衡量，從而達到高精度平衡的目的。

有於整機現場動平衡是直接接在整機上進行，不需要動平衡機，只需要一套價格低廉的測試系統，因而較為經濟。此外，由於轉子在實際工況條件下進行平衡，不需要再裝配等工序，整機在工作狀態下就可獲得較高的平衡精度。

1.現場動平衡的先決條件是不平衡故障的判定，以及平衡面數的確定和各項準備工作的完成，這樣能保證平衡工作的省時、省力。如設備已經停機，更換反光帶。

2.檢查平衡儀器功能和電源是否充足及電纜線的連接狀況。

3.振動感測器和光電感測器安裝位置應始終保持不變。

4.每次數據記錄要準確，同時將第一次加試重后的振動幅值和相位與原始記錄比較，如變化不大，沒有達到20%以上，說明試重不合適，要重新考慮其大小和位置。

5.試重塊的安裝原則是：安裝合理，轉子運轉時，不能掉下，同時還要便於取下。

6.計算配重大小時，將原始記錄、加試重記錄及試重塊數據準確輸入計算器。配重塊加在指定位置后，一定要牢固，防止運行時掉下。

7.進入工作現場后，要熟悉周圍環境狀況，特別注意安全問題和防火問題。

8.啟動設備前應及時與現場操作人員聯繫，確認無誤后，方可啟動設備。

9.全部現場平衡工作過程中，要時刻注意並觀察設備運行狀態，發現設備有異常現象時，應馬上示意停機，保護人身與設備安全。

磨床是精密機械加工必不可少的工作母機，為了適應日趨精密的工作精度需求及不斷追求的高效率和低成本的目標，全球的磨床製造業都在不懈地致力於：提高機床的幾何精度，剛性和性能穩定性。

眾所周知，砂輪是磨床的必要工具。想要讓砂輪磨削出準確的尺寸和光潔的表面，必須防止磨削過程中的振動。砂輪的結構是由分佈不均的大量顆粒組成，先天的不平衡無法避免，這必然會引起一定的偏心振動。而砂輪安裝的偏心度、砂輪的厚度不均、主軸的不平衡及砂輪對冷卻液的吸附等，會使振動更加增大。這些振動不僅僅影響到磨床的加工質量，還會降低磨床的主軸壽命、砂輪壽命，增加砂輪修正次數及修整金剛石的消耗等。

磨床砂輪在在線動平衡校正的應用為現代研磨工藝不可或缺的重要工程，當磨床內外環境振動較好的時候，經在在線動平衡校正後的砂輪殘餘振動量，會比一般傳統手動靜平衡效果再優化一個數量級，以峰到峰值(PeaktoPeak)的量測基準來評比，當靜平衡後為3μm時，動平衡可達0.3μm,綜合在線動平衡校正作業的優勢，研磨加工業者可獲得以下的經濟利益:

‧可大幅改善被研磨工件的真圓度、圓筒度和面粗度;

‧可延長被研磨工件壽命、減少研磨燒傷裂損現象，並控制其低頻工作噪音;

‧提高研磨加工精密度、穩定性和批量一致性(CP值);

‧可延長傳統砂輪和金剛石砂輪修整裝置壽命;

‧可確保磨床主軸與軸承壽命，延長磨床維修間隔，降低磨床維修成本。

考慮到技術的先進性和經濟上的合理性，國際標準化組織(ISO)於1940年制定了世界公認的ISO1940平衡等級，它將轉子平衡等級分為11個級別，每個級別間以2.5倍為增量，從要求最高的G0.4到要求最低的G4000。單位為公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡對於轉子軸心的偏心距離。如下表所示：

動平衡等級