動(dòng)平衡儀的發(fā)展和介紹

動(dòng)平衡儀發(fā)展迄今已經(jīng)有一百多年的歷史。直到上世紀(jì)末40年代，所有的平衡工序都是在采用純機(jī)械的平衡設(shè)備上進(jìn)行的。轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)速通常取振動(dòng)系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速，以使振幅zui大。在這種方式下測(cè)量轉(zhuǎn)子平衡，測(cè)量誤差較大，也不安全。 

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和剛性轉(zhuǎn)子平衡理論的普及，五十年代后大部分平衡設(shè)備都采用了電子測(cè)量技術(shù)。平面分離電路技術(shù)的平衡機(jī)有效的消除了平衡工件左右面的相互影響。直到七十年代，硬支承平衡機(jī)的出現(xiàn)可以認(rèn)為是平衡機(jī)發(fā)展*的一次飛躍。它采用靜態(tài)下的平衡尺寸設(shè)定，消除了傳統(tǒng)軟支承平衡機(jī)需頻繁的動(dòng)態(tài)調(diào)整的不便，形成了*定標(biāo)的平衡機(jī)。八十年代，壓電傳感器技術(shù)又給平衡機(jī)的發(fā)展帶來(lái)一次革命。采用這種技術(shù)的平衡機(jī)在不需要非常高速的平衡領(lǐng)域基本取代了軟支承平衡機(jī)。 

目前，隨著微機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，將平衡機(jī)又帶入一個(gè)嶄新的時(shí)代，平衡機(jī)在性能、精度、可操作性方面均有了顯著的提高。平衡機(jī)已經(jīng)集光、電、 機(jī)各方面的技術(shù)于一身。并且在電動(dòng)工具、機(jī)械制造、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、造紙、紡織、家用電器、冶金等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 

一個(gè)不平衡的轉(zhuǎn)子在其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)其支承結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生一個(gè)壓力，并導(dǎo)致振動(dòng)。因此，對(duì)轉(zhuǎn)子的 動(dòng)平衡是十分必須的。平衡機(jī)就是對(duì)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)，動(dòng)平衡的作用是： 

● 提高轉(zhuǎn)子及其構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)量 
● 減小噪聲 
● 減小振動(dòng) 
● 提高支承部件（軸承）的試用壽命 
● 降低使用者的不舒適感 
● 降低產(chǎn)品的功耗 

動(dòng)平衡儀從原理方面可以分為硬支承平衡機(jī)、軟支承平衡機(jī)、半硬支承平衡機(jī)。 

硬支承平衡機(jī)是平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。平衡校驗(yàn)時(shí)，支承擺架相對(duì)處于“硬”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子可以在接近實(shí)際軸承條件下進(jìn)行平衡校正。具有操作簡(jiǎn)便、安全性能好的特點(diǎn)。 

軟支承平衡機(jī)是平衡轉(zhuǎn)速大于參振系統(tǒng)共振頻率的平衡機(jī)。平衡校驗(yàn)時(shí)，支承擺架相對(duì)處于“軟”狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)子校驗(yàn)平衡時(shí)。支承條件與實(shí)際軸承工作條件不同。具有測(cè)量精度高的特點(diǎn)。 

半硬支承平衡機(jī)是平衡轉(zhuǎn)速在0.3～0.5倍參振系統(tǒng)共振頻率之間的平衡機(jī)。同時(shí)具有有硬支承平衡機(jī)支承剛度高的特點(diǎn)，又有軟支承平衡機(jī)精度高的優(yōu)點(diǎn)。平衡機(jī)從應(yīng)用方面分可分為立式平衡機(jī)和臥式平衡機(jī)；平衡機(jī)和通用平衡機(jī)(含萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)平衡機(jī))。臥式平衡機(jī)是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機(jī)上呈水平狀態(tài)的平衡機(jī)。適用于有轉(zhuǎn)軸或可裝配工藝軸的轉(zhuǎn)子，如機(jī)床主軸、滾筒、風(fēng)機(jī)、增壓器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)等等。 

立式平衡機(jī)是被平衡轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸在平衡機(jī)上呈垂直狀態(tài)下的平衡機(jī)。適用于轉(zhuǎn)子本身不具轉(zhuǎn)軸的盤(pán)狀工件如離合器、齒輪、風(fēng)扇、壓盤(pán)及其總成、制動(dòng)盤(pán)、風(fēng)葉、水泵葉輪、汽車飛輪、剎車轂、皮帶輪、砂輪等盤(pán)類零件。 

通用平衡機(jī)是指能對(duì)形狀和支承形式比較規(guī)則的轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡的平衡機(jī)。通用平衡機(jī)操作簡(jiǎn)單，效率也較高。 

動(dòng)平衡儀是能對(duì)支承形式和外觀與一般轉(zhuǎn)子不同的轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡的平衡機(jī)，例如特別針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，汽車的傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)的平衡機(jī)，功能專一

目前，在定量地給出測(cè)量?jī)x器可靠性的參數(shù)中存在一些不規(guī)范，不確定度評(píng)定中出現(xiàn)一些誤區(qū)而過(guò)于復(fù)雜，本文結(jié)合上近年來(lái)的規(guī)范性文件，提出一些看法供討論。 

1.測(cè)量準(zhǔn)確度、測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度都只是一個(gè)定性的概念。 

我國(guó)計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》按當(dāng)前上公布的《計(jì)量學(xué)通用術(shù)語(yǔ)》（VIM）把它們的定義強(qiáng)調(diào)為一種定性概念。去年由計(jì)量導(dǎo)則聯(lián)合委員會(huì)（JCGM）公布的《VIM》第三版修訂稿中，仍維持這一觀點(diǎn)，并指明不能用一個(gè)數(shù)值來(lái)給出。 

也就是說(shuō)，不能把準(zhǔn)確度表示為例如：0.4％；16mg；≤16mg；±16mg等類。 

測(cè)量?jī)x器計(jì)量性能的指標(biāo)應(yīng)按《JJF1001》。 

2.測(cè)量不確定度、測(cè)量?jī)x器不確定度。 

測(cè)量不確定度的定義按1995年ISO等7個(gè)組織所公布的《測(cè)量不確定度表述導(dǎo)則》（GUM）以及我國(guó)計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》為： 

表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相的參數(shù)。 

也可以定義為： 

由測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量估計(jì)值的可能誤差的量度，或表征被測(cè)量的真值所處范圍的評(píng)定。 

因此，它是： 

a) 測(cè)量結(jié)果可疑程度的定量表述； 
b) 只與測(cè)量結(jié)果相； 
c) 來(lái)源于為得到測(cè)量結(jié)果的各個(gè)操作環(huán)節(jié)。而“測(cè)量?jī)x器不確定度”在JCGM04年VIM第三版修訂稿中*次以正式術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)并定義為：由測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)確定的，測(cè)量?jī)x器引起的不確定度分量。 

它是通過(guò)該測(cè)量?jī)x器所得到的被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果不確定度中的一個(gè)分量，往往是十分主要的一個(gè)。如果儀器的供應(yīng)者提供了它，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，在評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度時(shí)，就簡(jiǎn)化了很多而且更為可靠。可惜，當(dāng)前幾乎沒(méi)有一個(gè)廠家進(jìn)行了評(píng)定并給出了這個(gè)參數(shù)。 

3.測(cè)量不確定度評(píng)定中簡(jiǎn)化的一些途徑。 

a) 忽略諸多分量中那些對(duì)合成不確定度影響不到0.1的分量； 
b) 盡可能利用過(guò)去同類檢測(cè)中的檢測(cè)結(jié)果或不確定度評(píng)定結(jié)果； 
c) 盡可能利用技術(shù)規(guī)范中所給出的檢測(cè)方法的不確定度，例如：方法的重復(fù)性、重復(fù)性限、復(fù)現(xiàn)性限（再現(xiàn)性限）等； 
d) 沒(méi)有必要評(píng)定擴(kuò)展不確定度Up時(shí)，可以只給出U，而不必去評(píng)定各分量的自由度； 
e) 只有在合成不確定度的有效自由度很小時(shí)，例如小于6，才有必要采用插入法來(lái)計(jì)算包含因子kp； 
f) 當(dāng)出現(xiàn)輸入量估計(jì)值有可能相關(guān)時(shí)，可以估計(jì)為強(qiáng)相關(guān)的情況下，相關(guān)系數(shù)r可取＋1，或－1，弱相關(guān)情況下，可取＋0.5或－0.5； 
g) 當(dāng)輸入量與輸出量間的函數(shù)關(guān)系呈現(xiàn)非線性時(shí)，可采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)合成而不必求偏導(dǎo)數(shù)； 
h) 很多情況下，可把不確定度的分量按系統(tǒng)效應(yīng)與隨機(jī)效應(yīng)分別評(píng)定后合成而使評(píng)定過(guò)程簡(jiǎn)化； 
i) 如果要求有較大的自由度，一般不小于10就行了，不必太大。