微電機(jī)與動平衡技術(shù)
徐新德（上海汽車電機(jī)廠）
1 引 言
消除微電機(jī)的振動和減小噪聲已越來越被廣大電機(jī)制造技術(shù)人員所重視。轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布對其軸線而言，不均勻不對稱（即中心主慣性軸不與旋轉(zhuǎn)軸線重合），則動不平衡即存在于轉(zhuǎn)子中。引起電機(jī)轉(zhuǎn)子動不平衡的基本原因可歸結(jié)為兩大類。一類是設(shè)計與制造誤差，如電機(jī)轉(zhuǎn)子本身結(jié)構(gòu)形狀不均勻、加工產(chǎn)生的****性變形、金加工造成的切削誤差等；另一類是材料缺陷，如材料厚度不一致、材料密度不均勻等。
動不平衡又是造成振動和噪聲的主要原因，各工業(yè)先進(jìn)國家都已把振動和噪聲作為微電機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)。為了有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量，對微電機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)進(jìn)行研究試驗是必不可少的。
2動平衡技術(shù)中加重或減重的原理
在電機(jī)轉(zhuǎn)子中，無論存在著任何形式的不平衡，都可在其平面i和平面ⅱ內(nèi)加上或減去適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量加以校正。如圖l所示，假設(shè)已知轉(zhuǎn)子的四分之一長度處，存在著一個0.004kg的不平衡質(zhì)點，在轉(zhuǎn)過90度的面上位于二分之一長度處，存在一個0.003kg的不平衡質(zhì)點，決定平面i、ⅱ上的平衡質(zhì)量時，可在離原來0.004kg不平衡質(zhì)點的180度處分別加上0.003kg和0.00lkg的平衡質(zhì)量。對于0.003kg昀不平衡質(zhì)點，可在和它相隔180度處在i、ⅱ平面上各加上0.0015kg的平衡質(zhì)量。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，這些質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力彼此相互抵消，達(dá)到平衡。
平面i上的0.003kg和0.001 5kg的平衡質(zhì)量間隔90度而且都在同一圓周上，它們的合成質(zhì)量可應(yīng)用平行四邊形法求得為：
同樣，平面ⅱ上的合成質(zhì)量為：
如果不平衡質(zhì)點不在轉(zhuǎn)子表面，可根據(jù)不平衡質(zhì)量m和不平衡位置半徑r乘積相等的原則轉(zhuǎn)化到表面計算。由此可見，不論轉(zhuǎn)子內(nèi)部的不平衡質(zhì)量大或小，不管分布的位置如何復(fù)雜，每一個不平衡質(zhì)量總能用平面i、ⅱ上的兩平衡質(zhì)量平衡，而不論在平面i、ⅱ上有多少平衡質(zhì)量，總可合成一個總的平衡質(zhì)量。所以無論轉(zhuǎn)子內(nèi)部的不平衡如何復(fù)雜，總可在平面i、ⅱ內(nèi)分別加上一個質(zhì)量使轉(zhuǎn)子平衡。
事實上，任何一個需要平衡的電機(jī)轉(zhuǎn)子，其不平衡點大小和位置都是未知數(shù)，無法進(jìn)行計算，只能用動平衡試驗機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中測定兩平面上所應(yīng)加重或減重的平衡質(zhì)量的大小和相位。
3電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量的三種表達(dá)方式
由于轉(zhuǎn)子重心與旋轉(zhuǎn)中心未能重合，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子以等角速度繞軸旋轉(zhuǎn)時，受慣性的作用，產(chǎn)生一離開中心外的離心力。
f= mrω2
式中f——離心力，n
m——轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量，kg
r——不平衡質(zhì)量與軸線之間的距離，m
ω——轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速熙，rad／s
經(jīng)過變換后上式為
式中n-轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，r／min
由上述公式可知，離心力的大小與不平衡質(zhì)量m成正比，與不平衡質(zhì)量與軸線之間的距離r成正比，并且與轉(zhuǎn)速n平方成正比。由于轉(zhuǎn)子的不平衡只與轉(zhuǎn)子本身質(zhì)量分布狀態(tài)有關(guān)，不應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化而改變。所以用離心力的大小表示轉(zhuǎn)子不乎衡量的大小，顯然是不確切的。但離心力大小是計算電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度的不可缺少的重要數(shù)據(jù)。
3.1 用重徑積mr表示轉(zhuǎn)子的不平衡量
轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力f與重徑積mr成正比，為了要平衡一個轉(zhuǎn)子，只需要在其反面180度處，按離開中心軸線的遠(yuǎn)近，決定所需加上或減去重量的大小。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形狀的不同，在校平衡時，只要重徑積mr的值不變、平衡重量的大小與徑向位置可任意變更。
重徑積mr所表示的不平衡程度與轉(zhuǎn)子重量有關(guān)mr=we(w-轉(zhuǎn)子重量、e一偏心距)，因此是一個相對量，通常對轉(zhuǎn)子進(jìn)行校平衡時都是采用重徑積m表示轉(zhuǎn)子的不平衡量。< |
