[科普中国]-高速平衡机

高速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。

定义平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。任何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。电机转子、机床主轴、内燃机曲轴、汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮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。

高速平衡机发展史平衡机发展迄今已经有一百多年的历史。1866年，德国西门子公司发明了发电机。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。圈带平衡机

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目前世界动平衡技术发展的方向之一。1

高速平衡机分类若从应用方面讲：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。其中桥架设备部分近年来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。1

专用平衡机专用平衡机是指对支撑形式和外观有特殊性的、与一般的转子不同的转子进行平衡的平衡机，用动平衡机测量结果对转子的不平衡量进行校正，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动减少到允许的范围内，以达到减少振动、改善性能和提高产品质量的目的。

结构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。

特点专用平衡机具有以下特点：

（1）针对性强，只针对某一种或一类的转子；

（2）具有一定的应用局限性；

（3）功能专一。

工作原理专用平衡机是根据某一种（类）转子的特点而特殊设计的平衡机，它与通用平衡机的结构和测量原理基本相似。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。

应用范围专用平衡机广泛应用风机、鼓风机等行业，可在单面、双面及多个校正面上进行平衡测量。具有效率高，精度准确，显示直观，质量可靠，维修方便的特点，软件备有普通工件和标准转子两种标定功能，克服了其他硬支承平衡机测量系统用户难以自行标定设备的缺陷，并有联轴器补偿功能等多种测量方法和功能供选择，可实现参数输入、预览、实验、结果存储、打印、操作全部采用汉化菜单结构，人机对话，自动提示。[2]

动平衡的作用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。23

高速平衡机的运用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，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。1

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学