全自动动平衡机校正机设计文献综述

全自动动平衡机校正机设计

1.1课题的背景和意义

转子由于设计、材质不均匀以及制造安装误差等原因，往往造成其中心惯性主轴或多或少地偏离其旋转轴线，这种情况称为转子具有不平衡量。当具有不平衡量的转子高速旋转时，就会产生一个周期的激振力，从而一起振动和噪音。振动会加速轴承等零件的磨损，严重时甚至会导致事故。此外，振动还会通过轴承、机座传到基础，恶化附近的工作环境。本文主要针对根据市场需求，一单面立式硬支撑型飞轮平衡机为研究对象，研究校正理论与方法，为其设计自动伺服校正系统，实现平衡量的自动校正。以提升产品的自动化程度，提高企业竞争力。

动平衡是旋转类产品生产、制造过程中必须解决的一个基本共性问题，其优劣程度直接决定着产品的工作性能、使用寿命以及产品质量等。而且，产品的动平衡测量及校正往往处于产品零件生产工序的末端，此前已经过初步铸造到最终成形等多道复杂工序，其平衡性能和工作效率等指标将直接影响到产品的最终质量评定、总体生产效率以及企业的成本控制。

由于目前国内外生产的全自动平衡机，通过软硬件的改进，在信号采集、滤波等处理上提升性能，以提高测量系统及整机精度的研究颇多；此项研究偏重于去重校正系统部分的研究，力图通过样机实际生产制造的细节，提出一些理论观点和实践经验，供全自动动动平衡测试设备生产研究相关人员讨论参考，促进我国全自动平衡机的推广和应用。

2.1平衡机的概念

平衡机是用于测定转子不平衡的机器。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少到规定的范围。平衡机的主要功能是测量，校正工作常用其它设备或用手丁_方法完成。但近代平衡机往往带有校正装置，因此，既可以测量转子的不平衡，又可以实施平衡校正。

由于平衡机的结构、工作原理、测量和显示方式及平衡对象的不同，平衡机的种类也很多。

如同转子的不平衡一般分为静不平衡和动不平衡一样，平衡机也相应的分为静平衡机和动平衡机。前者用于测量转子的静不平衡;后者用于测量转子的动不平衡，并且也可用于测量转子的静不平衡或偶不平衡的特殊情况。

按照不平衡量的测量原理平衡机可分为重力式平衡机和离心力式平衡机。前者是在转子不旋转状态下，依靠转子重力矩作用测量转子静不平衡的平衡机;后者是在转子旋转状态下，依靠测量由转子不平衡离心力所引起支承系统的振动或支承所受的动载荷确定转子不平衡的平衡机。动平衡机即是指离心式双面平衡机而言。离心式平衡机按其结构和技术特点还有如下一些分类方法: 按平衡机转子一支承系统的力学特性分类有软支承平衡机和硬支承平衡机。前者系指平衡转速高于转子一支承系统固有频率的平衡机;而后者系指平衡转速低于转子一支承系统固有频率的平衡机。

按平衡机上转子轴线的状态分类有卧式平衡机和立式平衡机。前者指平衡机上转子轴线为水平状态的平衡机;后者指在平衡机上转子的轴线为竖立状态的平衡机。

按平衡机的用途分类有通用平衡机和专用平衡机。前者指在规定的转子重量和转速范围内能平衡多种转子的平衡机;后者指在规定的转子质量和转速范围内，只能平衡某一类型转子的平衡机。

3.1动平衡国内外发展状况

3.2.1平衡行业发展状况

有关平衡机的第一个专利是山马丁生(Martinsno)于1870年在加拿大提出的。早期的平衡机采用的是机械测量方法测量振动振幅。这种平衡机机械结构复杂，平衡精度和效率都不高。到五于年代，随着电子工业、电子测量技术的迅速发展，百分之九十以上的平衡设备都采用了电测系统;平面分离技术有效的消除了左右血的互相影响，电气“标准转子”提高了调整平衡机的效率;测量方式也在不断的改进。这一时期最具代表性的产品是闪光式平衡机，‘己的出现标志着平衡机制造技术有了很大的提高。六十年代平衡机的滤波技术有了新的发展，同时出现了瓦特表式滤波器和同步检波式滤波器，使平衡机的性能提高了一大步，平衡机幅值和相位测量精度都有了显著的提高。从机械式平衡机发展到使用电气

测量系统以来，平衡机的支承系统从工作原理上来讲，并无本质的改变，基本上都是软支承平衡机。七十年代出现的硬支承平衡机可以说是平衡机发展史上的一次飞跃，它使传统的软支承平衡机的动态调整代之以静态下的尺寸设定，从而形成永久标定的平衡机。八十年代随着电子测量技术的飞速发展，相关滤波、各种跟踪滤波技术和电子计算机技术开始用于平衡机的测量和控制系统。目前，由于数字信号处理技术的发展，特别是DSP芯片技术的突破，数字信号处理技术成为了高保真地提取有用信号、精确确定不平衡量及其相位的重要手段。

传统平衡机的主要功能是测量，校正工作常用其它设备或用手工完成。这种动平衡称重和去重相分离的传统校正策略，效率比较低、精度差、质量不稳定和加工成本高。从八十年代开始，在一些工业发达国家，由于先进的测量技术和数控加工技术的发展及其应用，出现了包括土料、测量、加工、质量评价和分筛等多工位组成的动平衡测量校正一体化设备，在校正效率、校正精度和校正质量稳定性等方面取得了长足的进展，成为动平衡校正技术和设备的发展主流及方向。

现在，德国、日本的动平衡技术和设备在国际上处于绝对的领先地位。其中德国的申克公司和霍夫曼公司都是在动平衡领域中举世闻名的厂家，他们的产品质量在国际上都享有盛誉。申克公司的动平衡技术代表着日前的世界水平，其生产的平衡机具有精度高、性能稳定、故障率低、效率高和所平衡的转子覆盖面宽的优势;对于陀螺转子的平衡(特别是高精度与微小型转子方面)则占有绝对“优势”。霍夫曼公司的实力与技术水平虽远不及申克公司，但它在通用平衡技术与特大型转子(几十吨以上)的衡领域内也是独占鳌头。日本的电测平衡机于1950 年开始正式制造。其中国际计测器株式会社(简称KOKUSAI)是一个专门从事开发和生产汽车零部件及各种电机在线检测仪器和设备的厂家。其主要产品有:各种半/全自动通用、专用动平衡机(包括轮胎、电机转子、飞轮、发动机曲轴、

连杆等)、轴类零件矫直机、齿轮啮合精度测试仪、线圈测试仪、电机综合性能测试仪(包括负载特性试验机)、地震测试仪等。

我国对动平衡理论和装置的研制以及新产品的开发是从五十年代末期开始的。从八十年代中期开始研制各种基于微机的动平衡测量装置，后又发展为基于单片机的动平衡装置。经过几卜年的努力，我们已经开发了自己的平衡机系列产品，几克的微型机到几百吨的重型机，高效率的自动机和自动线。尽管如此国产