柴油发电机动平衡原理、计算公式及试验策略

对于柴油发电机高速旋转的零件如主轴、飞轮、传动轴、皮带轮毂等在装配前应进行平衡试验，检验其静平衡与动平衡。零件不平衡将给零件本身和轴承造成附加载荷，使其在柴油发电机作业中发生震动，从而加载零件的磨损和损伤。故而零件和组合件在进行总装前要进行平衡试验，以提升修理质量和延迟总成的使用时限。零件和组合件的平衡分为静平衡和动平衡两种。产生不平衡的因由是零件的尺寸不精确、制造品质不均匀、因为安装中的误差，使零件的旋转中心或轴线出现偏移。如零件的静不平衡是因为零件的重心离开了零件的旋转轴线而产生的，长形零件弯曲，质量沿长度分布不均匀而引起动不平衡。

      在运转步骤中，曲轴自身的不平衡量是影响主轴寿命和正常运转的一个关键因素，而且这个因素也是较容易被忽略的。曲轴作为一个转子围绕轴线进行旋转，其自身相对于轴线的质量分布不均匀而发生了离心力，这种离心力在主轴转动流程中就发生了振动、噪声，加载了轴承的磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。为此，必须对柴油发电机曲轴进行动平衡校验，使其达到允许的平衡精度等级，正常平稳的运转使用。

      动平衡是指旋转体旋转时围绕轴心线的以外的由各偏心质点组成的旋转品质装置产生的旋转惯性力合力及合力矩均等于零。因为柴油发电机是一个整体机构，在考虑其平衡性时，从曲柄连杆装置的角度和主轴的角度考虑其平衡性。柴油发电机起动时转速一般都不低于500转每分钟，于是对旋转平稳性有一定要求，特别是高速柴油发电机，速度高离心力大可能导致较大振动，使轴承和支撑轴瓦过载损坏。

      直列四冲程发电机主轴通常采用一四连杆与二三连杆呈现180度夹角的四拐五曲轴颈规划，从理论布置是动平衡的，但由于材料密度，铸造（锻造）时存在尺寸区别，在实际操作中存在着一定量的不平衡量，为了改良主轴本身不平衡，降低曲轴承载荷，曲拐连接部位的功率力，需合理分布平衡块，也称配动块。曲轴平衡配动块主要功用是用来调整控制曲轴以轴心线为中心旋转平稳性。

      在硬支撑平衡机中，因为轴承支架刚性很大，故转子不平衡量旋转时产生的离心力，仅能使轴承支架产生微小摆动，因而转子和轴承支架水平不产生振动偏移，这样的作用力可以认为是功用在简支架上的“静力”，因此可用静力学原理来解析转子的动平衡要素。

      对于一个动平衡刚性转子，总可以在与旋转轴线垂直而不与转子重心相重合的两个平面上减去或加上适当的毛重来达到动平衡。当转子旋转时，支架上的轴承会受到“不平衡”交变动压力功能，这个动压力就包含“不平衡”的大小和相位，因此，对这个动压力经过转换排查后，就可精确的得到转子两个较正面不平衡量的大小和相位。

      因为探头是安装在支撑轴承处，而在实际对转子的平衡中，并不是在转子的任何位置都可以加重或去重的，因此，在平衡时应确定两个工艺允许的较正面，就需要把轴承处检测到的不平衡信号换算到两个较正面上去，利用静力学原理来实现，其机理见图1、图2。

      根据静力学原理，转子处于平衡状态须满足EF=0；≥M=0；的初始条件，由此可得方程如下：

（1）a、b、c、rl、r2、W为已知，则调校面上应加（或减）的调校量可直接测出，并以克显示，实现了轴承处测到的不平衡量信号向调校面的切换。

（2）转子两个校正面间的相互危害由支撑轴承和调校面的位置尺寸a、b、c确定，故不需要校正转子和调整运转试验，就能在平衡前预领先行平面分离和校准。

       零件的静不平衡状态。O—O线是圆盘的旋转轴线，圆盘的重心为B，重心与旋转轴线。假如把圆盘按图中所示的方法支撑在轴承上，它是不能随时静止的（除重心在B的位置可以静止）。因为力矩Q∶r的用途随时都有自行转动的趋势，深圳发电机出租公司称这种状况为静不平衡状态。当静不平衡零件旋转时，由于物体的重心离开它的旋转轴线，因而出现离心力。离心力F的大小可按下式计算∶

F=（Q/g）? r ? ω2=（Q/g） ?  r  ? （nπ/30）2................（公式5）

ω——圆盘的角速度。即离心力F的大小与速度的平方成正比。因此零件高速旋转时，离心力是很危险的。

      零件静平衡的检验是在一个专门的查验台架上进行的。将装在被检查零件上的心轴平置在两导轨上。如心轴滚动一两圈，且始终停止在一个静止点，则对应于心轴的较下方是重心偏离的位置方向，表示这一零件具有静不平衡。一般解除不平衡毛重的措施有∶在不平衡毛重相对称的一边附加一毛重；另一种措施是在不平衡毛重一侧去掉一部分金属；

      动不平衡，指作旋转运动的零、部件，由于形状误差（比方说内外圆不同轴，圆柱不圆、母线不直，端面与轴线不垂直等）、内部组织不均匀等原由造成在柴油发电机旋转时发生震动，产生不良影响的现象。动不平衡是围绕旋转轴的质量不均匀分布。 当质心（惯性轴）与旋转中心（几何轴）不对齐时，旋转质量块或转子被称为不平衡体。 不平衡导致转子给旋转构造振动的摆动运动特性。

      经过静平衡检查的零件，还可能是动不平衡的。如处于静平衡状态的旋转运动零件，可能出现动不平衡。因此，整个轴的重心一定位于旋转轴线上，这样的轴放在静平衡台上查看，一定是平衡的。当动不平衡零件旋转时，由于零件沿长度方向上的质量不均匀而产生的离心力，就是动不平衡零件旋转时所出现的附加力。由于这个附加力的功能，不仅会减弱零件的强度，而且会使轴承负载增加致使振动。柴油发电机上的主轴和传动轴等高速度的运动要件，在柴油发电机维修时，都应该进行动不平衡检验。

      下面引荐几种具体零件在柴油发电机维修中取得平衡的步骤。

      曲轴通常都有平衡重，有的柴油发电机曲轴的平衡重与柴油发电机主轴制成一体。有的柴油发电机曲轴平衡重则用螺栓紧固在主轴上。进行平衡时，可在曲轴平衡重或轴臂上用钻孔或铣面的举措取得平衡。在修理和拆除柴油发电机时，不要随便拆下主轴的平衡重。曲轴有几何轴心线和品质中心线之分。几何中心线是以物体夹紧位置外圆做参照；品质中心线是以零件在转动时，能使旋转轴零件达到平稳转动的品质中心连线。当一个轴类零件分布比较均匀对称，从理论上它是平衡的，这时他的几个中心线和品质中心线所示。

      在活塞的4个行程中，只有一次是做功的，进气、压缩、排气3个行程都需要一定的力量支持才能顺利进行，而飞轮在这个步骤中就起了相当大的功能。

      飞轮的体积很大，之于是做得比较大，具体是为了储存发电机的运动能量，这样才能保证主轴平稳地运行。其实这个机理跟深圳发电机出租公司小时候玩的陀螺玩具差不多，深圳发电机出租公司用力旋转后，它能保持相当长时间的转动，这样就不难理解大的飞轮何以可以储存能量了。另外，飞轮外缘镶有齿环，与启动马达相连，通过启动系统带动飞轮旋转从而起动发电机，如图4所示。

      在曲轴、飞轮及离合器总成分别进行平衡检验后，再将它们装合在一起进行动平衡试验。当其平衡度超过一定限度时应将总成拆散，分别重新进行平衡试验，直到总成的不平衡度在允许的限度以内时，再进行动平衡查看。如不平衡，取得平衡的对策是在飞轮上取下金属或在离合器壳上加装平衡片。通常主轴、飞轮及离合器上都做有记号表明它们的安装关系。在修理拆卸流程中应注意按记号装配。

      在修复过程中，传动轴总成都进行动平衡试验。取得其平衡的具体对策是在传动轴轴管两端焊接平衡片或在十字轴轴承盖上加装平衡片。

      通过上式可以知道，主轴的允许剩余不平衡量是与其自身的质量有关的，但是对于不同的转速，不平衡量的允许值也是各不相同的。

      作为一条主轴，在各个曲拐上去重调校，将每缸的中间作为测量面，检测完成后把不平衡量分解到每缸的两个配重面上，在配重面上钻孔调校，在曲轴参数设置中，深圳发电机出租公司需要设置每个调校面的水平坐标。另外深圳发电机出租公司还需要将每个扇面的去重起始角和终止角输入到设置面板中。

（1）对于停放时间较长的转子，为了保证测量数据的稳定，转子需要在平衡转速上维持一定的时间再进行测量。

      主轴动平衡校验的状况，反应了柴油发电机运行程序的状况，按照双面动平衡，将主轴一分为二来看待，这也是符合曲轴正常运转的规律，更接近曲轴实际操作状况，通过主轴不平衡量的解算，提升曲轴品质，保证柴油发电机质量。----------------