臥式動(dòng)平衡工具的設(shè)計(jì)

安華

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司工裝分廠，哈爾濱150040）

1 臥式動(dòng)平衡試驗(yàn)工具結(jié)構(gòu)組成

臥式動(dòng)平衡工具的工作原理及結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 臥式動(dòng)平衡工具結(jié)構(gòu)

（1）該工具主要由一根芯軸、兩個(gè)過(guò)渡法蘭、兩個(gè)導(dǎo)軌和一個(gè)支架組成。需要進(jìn)行動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)輪臥放在兩條平行導(dǎo)軌4上，由于平衡時(shí)的要求非常嚴(yán)格，所以在設(shè)計(jì)和加工時(shí)，要把單條導(dǎo)軌平面度控制在0.02mm/m內(nèi)，兩條導(dǎo)軌平面度控制在0.04mm/m內(nèi)。由于轉(zhuǎn)輪重達(dá)幾十噸，所以要求導(dǎo)軌4和芯軸1的硬度非常高，這主要是為了平衡轉(zhuǎn)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌和芯軸在平衡時(shí)均無(wú)變形。為使這套工具具有較高的通用性，整套工具的結(jié)構(gòu)、尺寸、選材、材料熱處理、綜合精度等方面都進(jìn)行了綜合考慮及優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）φ360過(guò)渡法蘭：內(nèi)孔與芯軸φ170尺寸配合，外圓φ360與轉(zhuǎn)輪孔配合，內(nèi)外止口同軸，同軸度在φ0.03mm，從而保證轉(zhuǎn)輪與芯軸同軸；φ360過(guò)渡法蘭與轉(zhuǎn)輪用螺栓緊固。

（3）φ420過(guò)渡法蘭：內(nèi)孔與芯軸φ170尺寸配合，外圓φ420與轉(zhuǎn)輪孔配合，內(nèi)外止口同軸，同軸度在φ0.03mm，從而保證轉(zhuǎn)輪與芯軸同軸；φ420過(guò)渡法蘭與轉(zhuǎn)輪用螺栓緊固。

（4）芯軸：如圖2，采用45鋼鍛造而成，先整體調(diào)質(zhì)再對(duì)300尺寸段局部進(jìn)行表面淬火處理，從而使工件既具有良好的力學(xué)性能，表面又具有較高的硬度（HRC≥45），以保證在導(dǎo)軌上滾動(dòng)時(shí)不變形；另外，采用整體結(jié)構(gòu)，在磨床上一次裝夾、磨削完成，保證整體2×φ150mm和2×φ170mm這4段軸徑同軸；同軸度在φ0.03mm以內(nèi)，兩端連接過(guò)渡法蘭，同時(shí)，過(guò)渡法蘭又連接在轉(zhuǎn)輪上，以防芯軸脫落、磕碰轉(zhuǎn)輪及危害操作者人身安全。

圖2 芯軸

（5）導(dǎo)軌：如圖3，導(dǎo)軌材質(zhì)選用鍛鋼GCr15，調(diào)質(zhì)處理220～280HB，粗加工后再做表面淬火處理55～60HRC；淬火處理后與定位調(diào)節(jié)板連接成一體磨削上平面，并要求兩件導(dǎo)軌同加工。28×M16就是與定位調(diào)節(jié)板的連接螺孔，但在實(shí)際連接時(shí)，只需連接14個(gè)螺紋孔即可，其余14個(gè)螺紋孔是為了通用時(shí)考慮才加工的。

圖3 導(dǎo)軌

（6）定位調(diào)節(jié)板：如圖 4，由一根150mm×150mm的H型鋼兩側(cè)焊12mm厚筋板構(gòu)成。上下平面見(jiàn)光，在上平面上加工14×φ18孔，用來(lái)與導(dǎo)軌連接；下平面上加工8×φ22孔和6×M16螺孔，8×φ22孔用來(lái)與支架連接，6×M16螺孔通過(guò)螺釘頂在支架上，用來(lái)微調(diào)導(dǎo)軌的平面度。

（7）支架：如圖5，用上下平板和立板焊接成，為了具有良好的剛性和穩(wěn)定性，又加焊很多筋板。支架上平面有螺孔，用于連接定位調(diào)節(jié)板，支撐定位調(diào)節(jié)板和導(dǎo)軌。兩平面的平行度要求在0.12mm以內(nèi)。

圖4 定位調(diào)節(jié)板

圖5 支架

2 確定偏心位置

轉(zhuǎn)輪臥式放置在兩條平行導(dǎo)軌上，單條軌道平面度在0.02mm/m內(nèi)，兩條軌道平面度在0.04mm/m內(nèi)。軌道和芯軸硬度要求高，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)自由時(shí)，導(dǎo)軌和芯軸無(wú)變形。通過(guò)轉(zhuǎn)輪的多次滾動(dòng)，找出偏心位置。

3 使用方法

（1）首先將導(dǎo)軌、定位調(diào)節(jié)板、支架在平臺(tái)上裝配調(diào)節(jié)，達(dá)到單條軌道平面度在0.02mm/m內(nèi)，兩條軌道平面度在0.04mm/m內(nèi)。

（2）將轉(zhuǎn)輪、芯軸、φ360過(guò)渡法蘭、φ420過(guò)渡法蘭裝配成一體。

（3）將芯軸平穩(wěn)地吊落到導(dǎo)軌上。

（4）操作者對(duì)轉(zhuǎn)輪施加一個(gè)平行于導(dǎo)軌的力，轉(zhuǎn)輪就會(huì)沿著導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，由于摩擦力的作用逐漸停止。操作者在轉(zhuǎn)輪停止位置的最下端打上標(biāo)記，如此重復(fù)多次試驗(yàn)，找出標(biāo)記最集中的點(diǎn)就是轉(zhuǎn)輪偏重的位置。

（5）配重后再作試驗(yàn)，直到不平衡力矩小于轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

該工具已經(jīng)生產(chǎn)制造完成并實(shí)際使用，效果良好。該工具還具有一定的通用性，按照平衡物體定位止口的不同，只需要重新制造過(guò)渡法蘭，其余部分配用本工具，就可以完成臥式動(dòng)平衡試驗(yàn)。可平衡物體（不限于轉(zhuǎn)輪）的重量在35t以下，定位止口大于φ320mm。

此工具在使用的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)跟蹤實(shí)際計(jì)量數(shù)據(jù)，然后用數(shù)據(jù)再進(jìn)行比對(duì)，反復(fù)試驗(yàn)，得到的結(jié)果與預(yù)期的效果完全一致，且滿足臥式動(dòng)平衡試驗(yàn)精度要求。哈電首次做的臥式動(dòng)平衡工具，無(wú)論從節(jié)約能源、通用性方面，還是平衡后的轉(zhuǎn)輪數(shù)據(jù)精度來(lái)看，此套工具在國(guó)內(nèi)都處于領(lǐng)先地位，也得到了業(yè)主的一致好評(píng)。