概述：本文解釋了平衡的一些基本概念，結(jié)合本公司常見的回轉(zhuǎn)體介紹一些基本的平衡方式以及平衡設(shè)備的選用情況。
關(guān)鍵詞：剛性轉(zhuǎn)子、柔性轉(zhuǎn)子、立式、 臥式、平衡精度等級、許用不平衡量
一、前言
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)著機(jī)械設(shè)計(jì)的前進(jìn)，為滿足機(jī)械在高速度、高能量和高應(yīng)力狀態(tài)下的工藝要求，需要嚴(yán)格控制機(jī)械振動(dòng)。機(jī)器中旋轉(zhuǎn)零部件（以下簡稱回轉(zhuǎn)體）的不平衡，是引起機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的主要原因之一，本公司水泵、真空泵的回裝體主要就是葉輪、轉(zhuǎn)子部件。由于回轉(zhuǎn)體的材質(zhì)不均、毛坯缺陷、加工和裝配誤差以及設(shè)計(jì)時(shí)存在非對稱等原因，使其質(zhì)量分布不均勻，形成一定的偏心。當(dāng)回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。平衡就是為了減少不平衡離心慣性力，使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平衡的一種工藝方法。但是平衡方式的合理選擇是體現(xiàn)工藝原則的一個(gè)重要方面，即采用最經(jīng)濟(jì)、最合理的方法生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。
二、平衡基本概念
    根據(jù)產(chǎn)生不平衡的兩種方式——離心力與不平衡力偶，可以將不平衡分為靜不平衡與動(dòng)不平衡兩種；根據(jù)所需平衡轉(zhuǎn)子（回轉(zhuǎn)體）不平衡量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是否有關(guān)，可以將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子與柔性轉(zhuǎn)子；根據(jù)動(dòng)平衡臺、動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)支撐方式可以將平衡方式分為硬支撐平衡方式、軟支撐平衡方式；根據(jù)工件平衡的裝夾方式可以將平衡機(jī)分為立式與臥式平衡機(jī)。
1、靜平衡概念
回轉(zhuǎn)體在轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下確定不平衡量的大小和方向。靜平衡只能消除靜不平衡的離心力，不能消除動(dòng)不平衡的力偶，通常稱為質(zhì)心平衡。
2、動(dòng)平衡概念
在回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下測量轉(zhuǎn)動(dòng)件的不平衡質(zhì)量所在方位，以及確定平衡質(zhì)量應(yīng)加（或減）的位置及大小的找平衡方法稱為動(dòng)平衡。動(dòng)平衡不僅能夠消除靜不平衡的離心力，還能能夠消除動(dòng)不平衡的力偶。
3、平衡裝置
平衡裝置分靜平衡測量裝置與動(dòng)平衡臺、動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)。手動(dòng)雙刃靜平衡架就是最原始的靜平衡裝置，平衡要求不高的盤形零件基本可以采用靜平衡架進(jìn)行。動(dòng)平衡臺與動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)均能夠測試回轉(zhuǎn)體離心力不平衡與力偶不平衡，區(qū)別在于前者不能確定不平衡相位。
三、平衡方式的選用
   回轉(zhuǎn)體的不平衡方式分為靜不平衡與動(dòng)不平衡兩種，大多數(shù)情況下回轉(zhuǎn)體既有靜不平衡又有動(dòng)不平衡，這種情況稱為靜動(dòng)不平衡，如圖示：

（圖1）靜不平衡              （圖2）動(dòng)不平衡
（圖3）既有靜不平衡又有動(dòng)不平衡
（圖3）這種混合不平衡狀態(tài)多半產(chǎn)生在長度與直徑比較大的回轉(zhuǎn)體上。
靜平衡與動(dòng)平衡方式的應(yīng)用范圍可按（圖4）進(jìn)行確定。斜線2以下的回轉(zhuǎn)體只需進(jìn)行靜平衡；斜線1以上的回轉(zhuǎn)體必須進(jìn)行動(dòng)平衡；在兩條斜線之間時(shí)，則可對精密機(jī)械上的回轉(zhuǎn)體找動(dòng)平衡，對粗糙機(jī)器上的回轉(zhuǎn)體找靜平衡�；剞D(zhuǎn)體長度與直徑比即L/ D，可以將回轉(zhuǎn)體分為盤類與柱類。L/ D≤0.2盤類回轉(zhuǎn)體工件的許用不平衡量按<公式2>計(jì)算； L/ D>2的柱類回轉(zhuǎn)體工件，工件的許用不平衡量按<公式3>計(jì)算，即進(jìn)行雙面或多面校正的動(dòng)平衡。

e＝60G*103/2 n    …………  ……………………… <公式1>
e：設(shè)計(jì)時(shí)工件的許用不平衡度，單位：g.mm/kg
G：平衡精度等級（表示重心的速度），單位：mm/s
n：工件的最高工作轉(zhuǎn)速，單位：rpm
A=M•e                ………………………………………… <公式2>
A：設(shè)計(jì)時(shí)工件的許用不平衡量（靜平衡計(jì)算），單位：g.mm
M：平衡工件質(zhì)量，單位：Kg
A=M•e /Z              ………………………………………… <公式3>
A：設(shè)計(jì)時(shí)工件的許用不平衡量（雙面或多面動(dòng)平衡計(jì)算），單位：g.mm
Z：工件校正面數(shù)。  
四、平衡設(shè)備的選用
 目前，國際與國內(nèi)平衡設(shè)備廠家生產(chǎn)平衡設(shè)備技術(shù)越來越先進(jìn)，平衡工件的重量范圍、平衡精度等級都有所提高。根據(jù)平衡設(shè)備的主要性能參數(shù)：最小可達(dá)剩余不平衡量（e0 ）、不平衡量的減少率（URR）、平衡機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式（如：皮帶、聯(lián)軸器、壓縮氣流）、平衡方式（如：立式或臥式）等，使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡的一般工藝步驟為：機(jī)加工——平衡——消除不平衡量（去重或加重）——復(fù)平衡。但是，無論使用什么平衡設(shè)備、平衡工藝都不可能使轉(zhuǎn)子達(dá)到絕對平衡，即：殘余不平衡量為零。所以在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)活動(dòng)中，需按照工藝原則、轉(zhuǎn)子平衡等級、轉(zhuǎn)子工作最高轉(zhuǎn)速合理選用平衡設(shè)備。
1、平衡機(jī)工作原理
平衡設(shè)備分為傳動(dòng)與檢測兩個(gè)部分。傳動(dòng)部分通過動(dòng)力裝置帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體在平衡設(shè)備支撐件上作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。檢測部分就是將回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的振動(dòng)信號進(jìn)行采集、運(yùn)算，檢測回轉(zhuǎn)體的不平衡量。
2、最小可達(dá)剩余不平衡量（e0 ）
平衡機(jī)能否使轉(zhuǎn)子達(dá)到企業(yè)自身產(chǎn)品所選平衡方式的剩余不平衡量的最小值，是衡量平衡機(jī)最高平衡能力的性能指標(biāo)，也是用戶選用平衡機(jī)確定平衡機(jī)是否達(dá)到平衡工件要求的一個(gè)重要的指標(biāo)。選用平衡機(jī)時(shí)首先確保：工件許用剩余不平衡度>平衡機(jī)標(biāo)稱最小可達(dá)剩余不平衡度即： e >e0（e按公式1確定，e0為平衡設(shè)備廠家標(biāo)稱值，可以根據(jù)國標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)）。
3、不平衡量的減少率（URR）
經(jīng)過一次平衡校正所減少的不平衡量與初始不平衡量之比。它是衡量平衡機(jī)平衡效率的性能指標(biāo)，也是用戶選用平衡機(jī)時(shí)確定平衡機(jī)平衡工件效率的一個(gè)重要指標(biāo)。
一般情況下，如果回轉(zhuǎn)體自身的性質(zhì)（柔性/剛性）、所需平衡等級、最高工作轉(zhuǎn)速、平衡方式，傳動(dòng)方式（立式/臥式）等已經(jīng)確定了，只要考慮e >e0 ，URR大于85％基本就可以確定所需平衡設(shè)備。真空泵分廠近年來選購的1T、10T臥式平衡設(shè)備、離心泵分廠50kg立式平衡設(shè)備都是據(jù)此成功選型與應(yīng)用的例子。
五、結(jié)束語
   國際國內(nèi)平衡設(shè)備市場上平衡設(shè)備越來越豐富，公司、企業(yè)需針對本自身產(chǎn)品、零件的具體特點(diǎn)選擇合適的平衡方式、合理的平衡設(shè)備。即使配置精度很高的平衡設(shè)備如果采用平衡方式不正確，也很難保證轉(zhuǎn)子的平衡要求。但是，如果在平衡設(shè)備的選型方面已經(jīng)先天不足，后期的平衡方式無論怎么合理、先進(jìn)，都很難保證零件平衡精度或者是平衡的效率。目前公司剛性回轉(zhuǎn)體的平衡工藝基本上很成熟了，但是出現(xiàn)一些新的平衡問題，如轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速在I階臨界轉(zhuǎn)速與二階臨界轉(zhuǎn)速之間的產(chǎn)品：KHP石油泵轉(zhuǎn)子、KDW系列中一些長徑比很大的轉(zhuǎn)子等等。平衡問題的不斷出現(xiàn)，促使我們還需要在實(shí)際的工作中“立體”的學(xué)習(xí)，合理的應(yīng)用平衡設(shè)備、平衡工藝解決這些平衡問題，為公司制作質(zhì)量合格、穩(wěn)定的產(chǎn)品而不懈努力。

參考文獻(xiàn)
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