動平衡原理

平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器。
    任何轉子在圍繞其軸線旋轉時，由于相對于軸線的質量分布不均勻而產生離心力。這種不平衡離心力作用在轉子軸承上會引起振動，產生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴重影響產品的性能和壽命。電機轉子、機床主軸、內燃機曲軸、汽輪機轉子、陀螺轉子和鐘表擺輪等旋轉零部件在制造過程中，都需要經過平衡才能平穩正常地運轉。
    根據平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對于軸線的質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設備。
    通常，轉子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用于不平衡量的測量，而不平衡量的校正則往往借助于鉆床、銑床和點焊機等其他輔助設備，或用手工方法完成。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。
    重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機。重力式平衡機一般稱為靜平衡機。它是依賴轉子自身的重力作用來測量靜不平衡的。
    如右圖，置于兩根水平導軌上的轉子如有不平衡量，則它對軸線的重力矩使轉子在導軌上滾動，直至這個不平衡量處于最低位置時才靜止。
    被平衡的轉子放在用靜壓軸承支承的支座上，在支座的下面嵌裝一片反射鏡。當轉子不存在不平衡量時，由光源射出的光束經此反射鏡反射后，投射在不平衡量指示器的極坐標原點。如果轉子存在不平衡量，則轉子支座在不平衡量的重力矩作用下發生傾斜，支座下的反射鏡也隨之傾斜并使反射出的光束偏轉，這樣光束投在極坐標指示器上的光點便離開原點。根據這個光點偏轉的坐標位置，可以得到不平衡量的大小和位置。
    重力式平衡機僅適用于某些平衡要求不高的盤狀零件。對于平衡要求高的轉子，一般采用離心式單面或雙面平衡機。
    離心式平衡機是在轉子旋轉的狀態下，根據轉子不平衡引起的支承振動，或作用于支承的振動力來測量不平衡。其按校正平面數量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面平衡機只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡)，它雖然是在轉子旋轉時進行測量，但仍屬于靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機。
    離心力式平衡機按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機。平衡轉速高于轉子一支承系統固有頻率的稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支承剛度小，傳感器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。平衡轉速低於轉子一支承系統固有頻率的稱為硬支承平衡機，這種平衡機的支承剛度大，傳感器檢測出的信號與支承的振動力成正比。
    平衡機的主要性能用最小可達剩余不平衡量，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示。前者是平衡機能使轉子達到的剩余不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；后者是經過一次校正后所減少的不平衡量與初始不平衡量之比，它是衡量平衡效率的指標，一般用百分數表示。
    在現代機械中，由于撓性轉子的廣泛應用，人們研制出了撓性轉子平衡機。這類平衡機必須在轉子工作轉速范圍內進行無級調速；除能測量支承的振動或振動力外，還能測量轉子的撓曲變形。撓性轉子平衡機有時安裝在真空防護室內，以適合汽輪機之類轉子的平衡，它配備有抽真空系統、潤滑系統、潤滑油除氣系統和數據處理用計算機系統等龐大的輔助設備。
    根據大批量生產的需要，對特定的轉子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機，以及平衡自動線，現代已大量的裝備在汽車制造、電機制造等工業部門。