曲轴去重平衡机原理分析与维修..docVIP

曲轴去重平衡机原理分析与维修 陈刚 130012 一汽轿车股份有限公司技术部设备设施科 摘 要 曲轴去重平衡机是发动机加工的复杂设备之一，使用效果直接影响发动机的性能和质量。本文从算法原理、控制方式、编程内容及维修技术等多角度对曲轴去重平衡机进行了解析和探讨。对曲轴平衡机的正确使用、工艺管理和维修有指导意义。 关键词 平衡理论 动平衡机 数控编程 平衡仪 1曲轴动平衡的基本原理解析 曲轴去重平衡机是典型的机电一体化设备，集成了机械加工、计算机数控、微电子技术、发动机工艺理论等技术于一体，是我厂比复杂的设备之一。 首先，简要地了解动平衡理论有助于我们正确地掌握该设备。 1．1平衡理论 （1）什么是不平衡量 以一个均匀转子为例，如图1： O O＇ M M＇ 图1：均匀转子的几何支撑轴线OO＇与惯性轴线和MM＇ 　正常情况下，其惯性主轴线应与支撑主轴线重合，如不重合，则表示该转子不平衡。其不平衡量可用下式表示： Ｕ＝m×r 单位：g.cm，m：不平衡质量，不平衡半径。 真正的转子不平衡程度不仅与不平衡质量和不平衡半径有关，而且与转子的总质量Ｍ有直接关系，显然，同样的Ｕ值，Ｍ越大，表示不平衡程度越小；Ｍ越小，则表示不平衡程度越大。由此，引入了偏心距的概念。 即，偏心距： E = mr/M=U/M 这个参数能较为准确地表示一个转子的不平衡程度。 （２）不平衡量的常见分布形式 这里主要是指和曲轴不平衡相关的：“径向不平衡”。其常见形式有： 　 １）静不平衡 惯性轴线与几何支撑轴线平行．如图2： 图2：静不平衡示意图 ２）偶不平衡 惯性轴线与几何支撑轴线斜交于几何轴线的中心点。如图3： 图3：偶不平衡示意图 ３）准静不平衡 　 惯性轴线与几何支撑轴线斜交，但不过中心点。如图4： 图4：准静不平衡示意图 ４）动不平衡 惯性轴线与几何支撑轴线不相交，亦不平行。如图5： 　 　 图5：动不平衡示意图 曲轴的不平衡即属于这种类型，由于其不平衡量的分布特点，去重时最少要平衡两点以上。 （3）不平衡量的工业标准 国标ISO1940规定了不平衡量的工业标准，即： G=EW/1000 其中，E：偏心距。微米。 W：转速。弧度/秒。 G取值一般为G0.4-G4000，曲轴在G40-G100之间。 1．2动平衡机 （1）平衡机测量的基本力学关系 如下图，为一台平衡机的测量系统局部结构示意图。 图6：一个简单的平衡机测量装置 图中不平衡量m产生的离心力： f=mr?2 水平方向的离心力分量： f水平= mr?2 cosα 垂直方向的离心力分量： f垂直=mr?2sinα 支撑弹簧变形量： A=f垂直/K，K为弹性系数。 水平力传递给传感器，由传感器测取并产生电压信号，送控制系统。 (2)平衡方程 一个系统的平衡方程如下： MX″+CX′+KX=mr?2 其中： M：转子质量。 X：支撑体变形量。 m：不平衡质量。 r：不平衡半径。 ?：转子角速度。 C：阻尼系数。主要来自风阻，摩擦阻尼。 K：支撑体弹性系数。 阻尼力很小，一般分析时可不予考虑。 （3）硬支撑平衡机的力学分析 当地基足够稳定时，可以不考虑惯性力时KX＂，可以设计为硬支撑结构。这时，平衡方程可改写为： X=mr?2/K 可见，硬支撑平衡机与床身质量无关，出厂时做一次性标定即可，无须经常标定。但对地基要求高，否则惯性力将产生影响，影响平衡精度。 机床的共振点为： ?0= K/M 对硬支撑平衡机，工件转速应在?0/3以内。 （4）软支撑平衡机的力学分析 这