第一節(jié) 國(guó)內(nèi)自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī) 技術(shù)工藝 研發(fā)動(dòng)態(tài)
2008年，上海電氣臨港重型機(jī)械裝備有限公司訂購(gòu)的350t高速動(dòng)平衡擺架及測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)預(yù)驗(yàn)收。350t高速動(dòng)平衡機(jī)是專門(mén)用于100萬(wàn)kW以上大型核電站機(jī)組汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡與超速試驗(yàn)的。最大平衡轉(zhuǎn)子重量350t，最大轉(zhuǎn)子直徑7000mm，最高平衡與試驗(yàn)轉(zhuǎn)速4320r／min。該機(jī)器是目前亞洲最大的高速動(dòng)平衡機(jī)。它將為我國(guó)核電制造業(yè)的發(fā)展提供必要的條件。
第二節(jié) 國(guó)外自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī) 技術(shù)工藝 研發(fā)動(dòng)態(tài)
一、美國(guó)
美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI)在20世紀(jì)80年代最早提出虛擬儀器(VirtualInstrument，簡(jiǎn)稱VI)的概念。其核心的思想是利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大資源使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化，以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能與靈活性。
虛擬儀器技術(shù)使現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)更靈活、更緊湊、更經(jīng)濟(jì)、功能更強(qiáng)。而圖形編程方式使系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)更省時(shí)、更省力、更容易。無(wú)論是測(cè)量、測(cè)試、計(jì)量，或是工業(yè)過(guò)程控制和 分析 處理，還是其它更為廣泛的測(cè)控領(lǐng)域，虛擬儀器都是理想的高效率的解決方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)也會(huì)在各領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用，并表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，它必然會(huì)對(duì)自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的影響。
二、日本
日本的自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī)技術(shù)在亞洲處于領(lǐng)先地位，其最著名的公司是日本國(guó)際計(jì)測(cè)器株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱kokusai）。它是一個(gè)專門(mén)從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)汽車零部件及各種電機(jī)在線檢測(cè)儀器和設(shè)備的廠家。公司成立于1969年6月1日，至今已有33年歷史。
公司主要產(chǎn)品有：動(dòng)平衡機(jī)（包括輪胎、電機(jī)轉(zhuǎn)子、飛輪、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿等）、軸類零件矯直機(jī)、齒輪嚙合精度測(cè)試儀、線圈測(cè)試儀、電機(jī)綜合性能測(cè)試儀（包括負(fù)載特性試驗(yàn)機(jī)）、地震測(cè)試儀等。
三、歐盟
歐盟各國(guó)中，自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī)發(fā)展最具代表性的還屬德國(guó)。德國(guó)卡爾-申克股份有限公司是引領(lǐng)世界工業(yè)動(dòng)平衡機(jī)制造技術(shù)的著名企業(yè)，從第一臺(tái)平衡機(jī)問(wèn)世以來(lái)，德國(guó)申克就一直致力于平衡技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，時(shí)至今日已有百余年的制造歷史。
申克公司產(chǎn)品涉及眾多工業(yè)領(lǐng)域，其中包括：模塊式選煤廠、各種類型振動(dòng)、篩分給料設(shè)備、離心脫水設(shè)備、火車/卡車精確稱量快速裝車系統(tǒng)、各種稱重設(shè)備、自動(dòng)配料系統(tǒng)、皮帶稱等；并能向國(guó)內(nèi)用戶提供技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的篩分式破碎機(jī)、重介旋流器、分級(jí)旋流器、絮凝劑自動(dòng)添加系統(tǒng)、全自動(dòng)壓濾機(jī)、磁選機(jī)等選煤設(shè)備。
第三節(jié) 2007-2008年國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī) 技術(shù)工藝 研發(fā)成果回顧
2008年國(guó)冶星生產(chǎn)的GYX-H5000S高速動(dòng)平衡機(jī)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,經(jīng)過(guò)一年多的使用，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平；長(zhǎng)春國(guó)冶星生產(chǎn)的硬支承高速傳動(dòng)軸動(dòng)平衡機(jī)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，現(xiàn)已在東風(fēng)公司投入使用。
第四節(jié) 2009-2012年自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī)國(guó)內(nèi)外 技術(shù)工藝 研發(fā)趨勢(shì) 分析
隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，人類環(huán)保意識(shí)不斷增進(jìn)。無(wú)論是航空航天等高科技領(lǐng)域，還是機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、動(dòng)力及紡織機(jī)械等基礎(chǔ)工業(yè)，甚至于醫(yī)療器械、家用電器 行業(yè) ，都在向高速度、高效率、高精度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，如何抑制和減少振動(dòng)噪聲、節(jié)約能源、提高工作和生活環(huán)境的舒適性也引起了人們的高度重視。解決這些問(wèn)題的主要途徑是提高高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的平衡精度。國(guó)內(nèi)動(dòng)平衡機(jī)發(fā)展鵡勢(shì)，僅從隨處可見(jiàn)的汽車輪胎動(dòng)平衡業(yè)中就可窺見(jiàn)一斑。
現(xiàn)代平衡機(jī)的設(shè)計(jì)正向著高精度、數(shù)字化、通用化和模塊化方向前進(jìn)。因此，加大技術(shù)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新的投入力度，倡導(dǎo)新的機(jī)械設(shè)計(jì)的理念，大膽采用新技術(shù)、新器件，設(shè)計(jì)并研制新一代的平衡機(jī)是我國(guó)平衡機(jī)產(chǎn)業(yè)界發(fā)展的首要問(wèn)題。
第五節(jié) 自動(dòng)化高速動(dòng)平衡機(jī)現(xiàn)行技術(shù)同類替代技術(shù)發(fā)展
現(xiàn)代的動(dòng)平衡技術(shù)是在本世紀(jì)初隨著蒸汽透平的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的。隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械逐步向精密化、大型化、高速化方向發(fā)展，使機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越突出。機(jī)械的劇烈振動(dòng)對(duì)機(jī)器本身及其周圍環(huán)境都會(huì)帶來(lái)一系列危害。雖然產(chǎn)生振動(dòng)的原因多種多樣，但普遍認(rèn)為“不平衡力”是主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有50%左右的機(jī)械振動(dòng)是由不平衡力引起的。因此，有必要改變旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量，減小不平衡力，即對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。
造成轉(zhuǎn)子不平衡的因素很多，例如：轉(zhuǎn)子材質(zhì)的不均勻性，聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對(duì)稱，轉(zhuǎn)子加工誤差，轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素造成的不平衡量一般都是隨機(jī)的，無(wú)法進(jìn)行計(jì)算，需要通過(guò)重力試驗(yàn)（靜平衡）和旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)（動(dòng)平衡）來(lái)測(cè)定和校正，使它降低到允許的范圍內(nèi)。應(yīng)用最廣的平衡方法是工藝平衡法和整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡法。作為整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)的一個(gè)重要分支，在線動(dòng)平衡技術(shù)也正處于蓬勃發(fā)展之中，很有前途。由于工藝平衡法是起步最早的一種經(jīng)典動(dòng)平衡方法。
整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是為了解決工藝平衡技術(shù)中存在的問(wèn)題而提出的。
工藝平衡法的測(cè)試系統(tǒng)所受干擾小，平衡精度高，效率高，特別適于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械零件作單體平衡，目前在動(dòng)平衡領(lǐng)域中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，汽輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用這種平衡方法。但是，工藝平衡法仍存在以下問(wèn)題：
1)平衡時(shí)的轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速不一致，造成平衡精度下降。例如：有不少轉(zhuǎn)子屬于二階臨界轉(zhuǎn)速的擾性轉(zhuǎn)子，由于平衡機(jī)本身轉(zhuǎn)速有限，這些轉(zhuǎn)子若采用工藝平衡，則無(wú)法有效的防止轉(zhuǎn)子在高速下發(fā)生變形而造成的不平衡。
2)平衡機(jī)（特別是高速立式平衡機(jī)）價(jià)格昂貴。
3)在動(dòng)平衡機(jī)上平衡好的轉(zhuǎn)子，裝機(jī)后其平衡精度難以保證。因?yàn)閯?dòng)平衡時(shí)的支承條件不同于轉(zhuǎn)子在實(shí)際工作條件下的支承條件，且轉(zhuǎn)子同平衡裝置之間的配合也不同于轉(zhuǎn)子與其自身轉(zhuǎn)軸之間的配合條件，即使出廠前已在動(dòng)平衡機(jī)上達(dá)到高精度平衡的轉(zhuǎn)子，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、再裝配等過(guò)程，平衡精度在使用前難免有所下降，當(dāng)處于工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍可能產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。
4)有些轉(zhuǎn)子，由于受到尺寸和重量上的限制，很難甚至無(wú)法在平衡機(jī)上平衡。例如：對(duì)于大型發(fā)電機(jī)及透平一類的特大轉(zhuǎn)子，由于沒(méi)有相應(yīng)的特大平衡裝置，往往會(huì)造成無(wú)法平衡；對(duì)于大型的高溫汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，一般易發(fā)生彈性熱翹曲，停機(jī)后會(huì)自動(dòng)消失，這類轉(zhuǎn)子需進(jìn)行熱動(dòng)態(tài)平衡，用平衡機(jī)顯然是無(wú)法平衡的。
5)轉(zhuǎn)子要拆下來(lái)才能進(jìn)行動(dòng)平衡，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、平衡速度慢、經(jīng)濟(jì)損失大。
為了克服以上工藝平衡法的缺點(diǎn)，人們提出了整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡法。
將組裝完畢的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài)下進(jìn)行的平衡操作稱為整體現(xiàn)場(chǎng)平衡。這種方法是機(jī)器作為動(dòng)平衡機(jī)座，通過(guò)傳感器測(cè)的轉(zhuǎn)子有關(guān)部位的振動(dòng)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以確定在轉(zhuǎn)子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通過(guò)去重或加重來(lái)消除不平衡量，從而達(dá)到高精度平衡的目的。
有于整機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是直接接在整機(jī)上進(jìn)行，不需要?jiǎng)悠胶鈾C(jī)，只需要一套價(jià)格低廉的測(cè)試系統(tǒng)，因而較為經(jīng)濟(jì)。此外，由于轉(zhuǎn)子在實(shí)際工況條件下進(jìn)行平衡，不需要再裝配等工序，整機(jī)在工作狀態(tài)下就可獲得較高的平衡精度。
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