卧式动平衡工具的设计

安华

（哈尔滨电机厂有限责任公司工装分厂，哈尔滨150040）

1 卧式动平衡试验工具结构组成

卧式动平衡工具的工作原理及结构如图1所示。

图1 卧式动平衡工具结构

（1）该工具主要由一根芯轴、两个过渡法兰、两个导轨和一个支架组成。需要进行动平衡的转轮卧放在两条平行导轨4上，由于平衡时的要求非常严格，所以在设计和加工时，要把单条导轨平面度控制在0.02mm/m内，两条导轨平面度控制在0.04mm/m内。由于转轮重达几十吨，所以要求导轨4和芯轴1的硬度非常高，这主要是为了平衡转轮自由转动时，导轨和芯轴在平衡时均无变形。为使这套工具具有较高的通用性，整套工具的结构、尺寸、选材、材料热处理、综合精度等方面都进行了综合考虑及优化设计。

（2）φ360过渡法兰：内孔与芯轴φ170尺寸配合，外圆φ360与转轮孔配合，内外止口同轴，同轴度在φ0.03mm，从而保证转轮与芯轴同轴；φ360过渡法兰与转轮用螺栓紧固。

（3）φ420过渡法兰：内孔与芯轴φ170尺寸配合，外圆φ420与转轮孔配合，内外止口同轴，同轴度在φ0.03mm，从而保证转轮与芯轴同轴；φ420过渡法兰与转轮用螺栓紧固。

（4）芯轴：如图2，采用45钢锻造而成，先整体调质再对300尺寸段局部进行表面淬火处理，从而使工件既具有良好的力学性能，表面又具有较高的硬度（HRC≥45），以保证在导轨上滚动时不变形；另外，采用整体结构，在磨床上一次装夹、磨削完成，保证整体2×φ150mm和2×φ170mm这4段轴径同轴；同轴度在φ0.03mm以内，两端连接过渡法兰，同时，过渡法兰又连接在转轮上，以防芯轴脱落、磕碰转轮及危害操作者人身安全。

图2 芯轴

（5）导轨：如图3，导轨材质选用锻钢GCr15，调质处理220～280HB，粗加工后再做表面淬火处理55～60HRC；淬火处理后与定位调节板连接成一体磨削上平面，并要求两件导轨同加工。28×M16就是与定位调节板的连接螺孔，但在实际连接时，只需连接14个螺纹孔即可，其余14个螺纹孔是为了通用时考虑才加工的。

图3 导轨

（6）定位调节板：如图 4，由一根150mm×150mm的H型钢两侧焊12mm厚筋板构成。上下平面见光，在上平面上加工14×φ18孔，用来与导轨连接；下平面上加工8×φ22孔和6×M16螺孔，8×φ22孔用来与支架连接，6×M16螺孔通过螺钉顶在支架上，用来微调导轨的平面度。

（7）支架：如图5，用上下平板和立板焊接成，为了具有良好的刚性和稳定性，又加焊很多筋板。支架上平面有螺孔，用于连接定位调节板，支撑定位调节板和导轨。两平面的平行度要求在0.12mm以内。

图4 定位调节板

图5 支架

2 确定偏心位置

转轮卧式放置在两条平行导轨上，单条轨道平面度在0.02mm/m内，两条轨道平面度在0.04mm/m内。轨道和芯轴硬度要求高，转轮转动自由时，导轨和芯轴无变形。通过转轮的多次滚动，找出偏心位置。

3 使用方法

（1）首先将导轨、定位调节板、支架在平台上装配调节，达到单条轨道平面度在0.02mm/m内，两条轨道平面度在0.04mm/m内。

（2）将转轮、芯轴、φ360过渡法兰、φ420过渡法兰装配成一体。

（3）将芯轴平稳地吊落到导轨上。

（4）操作者对转轮施加一个平行于导轨的力，转轮就会沿着导轨转动，由于摩擦力的作用逐渐停止。操作者在转轮停止位置的最下端打上标记，如此重复多次试验，找出标记最集中的点就是转轮偏重的位置。

（5）配重后再作试验，直到不平衡力矩小于转轮的设计要求。

4 结语

该工具已经生产制造完成并实际使用，效果良好。该工具还具有一定的通用性，按照平衡物体定位止口的不同，只需要重新制造过渡法兰，其余部分配用本工具，就可以完成卧式动平衡试验。可平衡物体（不限于转轮）的重量在35t以下，定位止口大于φ320mm。

此工具在使用的过程中，现场跟踪实际计量数据，然后用数据再进行比对，反复试验，得到的结果与预期的效果完全一致，且满足卧式动平衡试验精度要求。哈电首次做的卧式动平衡工具，无论从节约能源、通用性方面，还是平衡后的转轮数据精度来看，此套工具在国内都处于领先地位，也得到了业主的一致好评。