动平衡仪的发展和介绍

动平衡仪的发展和介绍

动平衡仪发展迄今已经有一百多年的历史。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zui大。在这种方式下测量转子平衡，测量误差较大，也不安全。 

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。直到七十年代，硬支承平衡机的出现可以认为是平衡机发展*的一次飞跃。它采用静态下的平衡尺寸设定，消除了传统软支承平衡机需频繁的动态调整的不便，形成了*定标的平衡机。八十年代，压电传感器技术又给平衡机的发展带来一次革命。采用这种技术的平衡机在不需要非常高速的平衡领域基本取代了软支承平衡机。 

目前，随着微机技术的运用，将平衡机又带入一个崭新的时代，平衡机在性能、精度、可操作性方面均有了显著的提高。平衡机已经集光、电、 机各方面的技术于一身。并且在电动工具、机械制造、风机、电机、造纸、纺织、家用电器、冶金等领域得到越来越广泛的应用。 

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校验，动平衡的作用是： 

● 提高转子及其构成的产品质量 
● 减小噪声 
● 减小振动 
● 提高支承部件（轴承）的试用寿命 
● 降低使用者的不舒适感 
● 降低产品的功耗 

动平衡仪从原理方面可以分为硬支承平衡机、软支承平衡机、半硬支承平衡机。 

硬支承平衡机是平衡转速远低于参振系统共振频率的平衡机。平衡校验时，支承摆架相对处于“硬”状态，因此转子可以在接近实际轴承条件下进行平衡校正。具有操作简便、安全性能好的特点。 

软支承平衡机是平衡转速大于参振系统共振频率的平衡机。平衡校验时，支承摆架相对处于“软”状态，因此转子校验平衡时。支承条件与实际轴承工作条件不同。具有测量精度高的特点。 

半硬支承平衡机是平衡转速在0.3～0.5倍参振系统共振频率之间的平衡机。同时具有有硬支承平衡机支承刚度高的特点，又有软支承平衡机精度高的优点。平衡机从应用方面分可分为立式平衡机和卧式平衡机；平衡机和通用平衡机(含万向节传动平衡机)。卧式平衡机是被平衡转子的旋转轴在平衡机上呈水平状态的平衡机。适用于有转轴或可装配工艺轴的转子，如机床主轴、滚筒、风机、增压器、电机转子、汽轮机等等。 

立式平衡机是被平衡转子的旋转轴在平衡机上呈垂直状态下的平衡机。适用于转子本身不具转轴的盘状工件如离合器、齿轮、风扇、压盘及其总成、制动盘、风叶、水泵叶轮、汽车飞轮、刹车毂、皮带轮、砂轮等盘类零件。 

通用平衡机是指能对形状和支承形式比较规则的转子进行动平衡的平衡机。通用平衡机操作简单，效率也较高。 

动平衡仪是能对支承形式和外观与一般转子不同的转子进行平衡的平衡机，例如特别针对发动机的曲轴，汽车的传动轴进行设计的平衡机，功能专一

目前，在定量地给出测量仪器可靠性的参数中存在一些不规范，不确定度评定中出现一些误区而过于复杂，本文结合上近年来的规范性文件，提出一些看法供讨论。 

1.测量准确度、测量仪器准确度都只是一个定性的概念。 

我国计量技术规范JJF1001-1998《通用计量术语及定义》按当前上公布的《计量学通用术语》（VIM）把它们的定义强调为一种定性概念。去年由计量导则联合委员会（JCGM）公布的《VIM》第三版修订稿中，仍维持这一观点，并指明不能用一个数值来给出。 

也就是说，不能把准确度表示为例如：0.4％；16mg；≤16mg；±16mg等类。 

测量仪器计量性能的指标应按《JJF1001》。 

2.测量不确定度、测量仪器不确定度。 

测量不确定度的定义按1995年ISO等7个组织所公布的《测量不确定度表述导则》（GUM）以及我国计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》为： 

表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相的参数。 

也可以定义为： 

由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的量度，或表征被测量的真值所处范围的评定。 

因此，它是： 

a) 测量结果可疑程度的定量表述； 
b) 只与测量结果相； 
c) 来源于为得到测量结果的各个操作环节。而“测量仪器不确定度”在JCGM04年VIM第三版修订稿中*次以正式术语出现并定义为：由测量仪器校准确定的，测量仪器引起的不确定度分量。 

它是通过该测量仪器所得到的被测量的测量结果不确定度中的一个分量，往往是十分主要的一个。如果仪器的供应者提供了它，对使用者来说，在评定测量结果的不确定度时，就简化了很多而且更为可靠。可惜，当前几乎没有一个厂家进行了评定并给出了这个参数。 

3.测量不确定度评定中简化的一些途径。 

a) 忽略诸多分量中那些对合成不确定度影响不到0.1的分量； 
b) 尽可能利用过去同类检测中的检测结果或不确定度评定结果； 
c) 尽可能利用技术规范中所给出的检测方法的不确定度，例如：方法的重复性、重复性限、复现性限（再现性限）等； 
d) 没有必要评定扩展不确定度Up时，可以只给出U，而不必去评定各分量的自由度； 
e) 只有在合成不确定度的有效自由度很小时，例如小于6，才有必要采用插入法来计算包含因子kp； 
f) 当出现输入量估计值有可能相关时，可以估计为强相关的情况下，相关系数r可取＋1，或－1，弱相关情况下，可取＋0.5或－0.5； 
g) 当输入量与输出量间的函数关系呈现非线性时，可采用相对标准不确定度来合成而不必求偏导数； 
h) 很多情况下，可把不确定度的分量按系统效应与随机效应分别评定后合成而使评定过程简化； 
i) 如果要求有较大的自由度，一般不小于10就行了，不必太大。