关于旋转机械自动动平衡综述

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关于旋转机械自动动平衡综述
作者：夏松波 刘永光 李勇 须根法

　　【论文关键词】转子 自动动平衡 自动平衡装置 旋转机械
　　【论文摘要】对国内外旋转机械自动平衡研究进行了较全面的综述，并对各种形式自动平衡装置的特点和可行性进行了分析。为把有关资料系统化，提出对自动平衡装置的基本要求，作为设计自动平衡装置时的参考。

    我厂产品汽车变速箱的常啮合齿轮和高速齿轮果用络杆砂轮磨齿机磨削齿形，以提高齿形精度，降低变速箱工抢时的吸亩.齿轮材料为20grmnt渗碳悴火，硬度HRC58-63;齿轮模数为3mm和3.5mm;精度5一6级(GB10095-88)所用砂轮规格$400*203*100mun    磨削时，砂轮的不平衡不仅会降低磨削质量，而且会加速磨齿机土轴、轴承的磨损.缩短机床寿命；因此新砂轮在车床或专用机床上开好齿摘，装上磨齿机前，先要在平衡架上进行静平衡，装在磨齿机上以后还必须进行动平衡。我厂现采用改装的}i一18磨床砂轮全自动动平衡仪，装在磨齿机上，对砂轮不平衡状态随时进行枪截和补偿，使砂轮娘终保持高度的平衡状态，保证了齿轮齿面粗糙度和齿形精度的质量要求。

    一、ZPD-18砂轮全自劝劝平衡仪的特点

    磨削过程中的砂轮平衡状态，由徽电砂监侧、数码显示。如果平衡状态变化，可在数分钟内自动调整。使砂轮始终工作在平衡状态，可起到延长主轴、轴承的工作精度和寿命.省时，省力的作用，且装拆方便。

　　二、ZPD-18动平衡仪的组成与平衡旅理    动平衡仪由平衡头、振动传感器、电脑控制箱兰部分组成。结构紧凑、尺寸小、重量轻，使用安装方便快捷，平衡精度高，平衡能力大。    图I是动平衡仪的工作原理留。根据砂轮不平衡激振力引起的磨架振动位移量与不平衡量成正比的原理。振动传感器安装在砂轮架上，抬取磨架的振动，井将振峨转化为相应的电信号。电脑控制箱根据此信号的大小.反复驻动平衡头内的电机转动.通过传动装置，健平衡头中的补偿质量(偏重齿洲)与砂轮的残留不平衡t相抵消，磨架的振动逐渐减到最小值，以保证砂轮在允许平衡精度内。

    图2是平衡头的示愈图。其中M1和M2为徽型直流何服电动机，通过碳刷滑环与电机控制箱相连，电动机可作正反向转动.并分别通过相同的两套传动装置(两级螺旋齿轮和一级内齿转)使平衡补偿质量偏重内齿.)转动，瓶为砂轮系统的不平衡级.m1和M2两分别为两偏重内齿圈的平衡量(m1=m2)、m1为m2和恤的合成平衡补偿量，当调整到使m1和m2的幅值柑等面相位相反时，砂轮系统就达到了平衡，此时磨架的振动亦减到最小值。ZPD一18动平衡仪由于是根据扁架的振动来进行平衡的，因此它能大幅度提高平衡精度。通常，平衡架的静平衡精度〔砂轮系统的偏心量)为百分之几毫米，而该动平衡仪的平衡精度可达到千分之几到万分之几毫米。
　　　　　　　　
　　三、zpD一18动平衡仪的安装

　　整套动平衡仪安装连接示意见图1。安装振动传感器时，其轴线水平并在砂轮轴线的垂直面内，且应安装在磨架振动最大的地方，一般在靠近砂轮的前轴承外壳处或罩壳上。平衡头外形尺寸见图3，其安装方式见图4。连接法兰盘的安装步骤如下(图5)。

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　　1.将连接法兰盘左端面在平面磨床上磨去0.1一0.么lml。
　　2.将连接法兰盘拧紧在磨齿机砂轮主轴上。

　　3.用拧紧法兰扳手将连接法兰盘进一步拧紧。

　　4.拧紧两只防松紧定螺钉，防止法兰盘在磨削时振动。

　　5.换砂轮拆卸连接法兰前，先将两只防松紧定螺钉松开。连接法兰盘一头拧在砂轮主轴螺纹上(代替原来的紧固螺母)，另一头用以固定平衡头。连接法兰应使平衡头尽可能与砂轮对称中心线接近，并贴近砂轮法兰盘，以减少附加产生的振动不平衡力矩。连接法兰在安装时应注意拧紧并防松。平衡头安装好后，应将控制电缆与机床相对固定，以防止跟转，但须注意留有一定的松动余量。


　　四、注意事项及维护

　　1.当“超差”灯亮时注意观察周围是否有大的振动设备(如龙门刨床、冲床、空气锤、摩擦压力机等)在干扰，或是否正处在加工工件与砂轮接触阶段，不要一超差即去按“自动”按钮。因为一旦动平衡结束后，其平衡状态如同静平衡校好后一样，是不会轻易改变的。

　　2.更换新砂轮时，先将装上法兰盘的砂轮开好齿槽进行静平衡，然后把砂轮装在磨齿机砂轮主轴上，再装上平衡头进行动平衡;动平衡基本符合要求后，用金刚轮、金刚笔对砂轮齿槽齿面、齿根及外圆进行粗修整;拆下砂轮重新做一次静平衡，装机后再对砂轮齿槽进行精修整，而后用动平衡仪进行随机平衡。这样磨出的齿轮，齿形、齿向精度能达到3一4级，表面粗糙度Ra<0.印m。

　　3.振动传感器是高精度、高价格的设备，须避免直接敲打和大的振动，特别是在装拆砂轮前，为避免损坏传感器，须将其拧下并妥善放好。

　　4.平衡头使用3年左右须更换内部的碳刷。更换方法十分简单，只须拧开铜盖上的三只M3螺钉，取下铜盖，将已磨损的碳刷拔出，插人新的碳刷(注意将碳刷的小头插人)，再拧上铜盖，最好先用无水乙醇擦洗一下铜盖内的滑环。

　　5.仪器前面板的按钮为PVC触摸键，操作时应避免用尖锐的物件触及以免损坏。

　　6.每次装平衡头前应先确保连接法兰已拧紧并防松，以免发生意外。

　　7.控制电缆与平衡头是连在一起的，不能拧下，也不要提拉该控制电缆及其连接部分，以免损坏。

　　8.若一次平衡不理想，可再次按下“自动”按钮，直至理想为止。

　　ZPD一18磨床砂轮全自动动平衡仪平衡范围大、平衡精度高;操作方便，性能可靠稳定，故障率低;可随机随时跟踪平衡，确保磨削齿轮的质量;而且价格较低，只需花费1万多元。如果购置一台落地式动平衡机，需5万元以上。ZPD一18动平衡仪还适用于外圆磨床、无芯磨床、曲轴磨床、导轨磨床、轴承磨床、凸轮磨床、活塞磨床、平面磨床等，能显著提高磨削质量(粗糙度、波纹度)、减小机床振动，延长磨床砂轮主轴及轴承的寿命，具有推广价值。