数控冲槽机的质量平衡装置

吴丽霞，杨元军

（1.齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005；2.齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161002）

0 引言

数控冲槽机在运动时，构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。这不仅会增大运动副的摩擦和构件中的内应力，而且会降低机械效率和使用寿命。因此机械平衡装置在数控冲槽机设计中具有特别重要的意义。

目前数控冲槽机在高速运动工作中机械振动非常严重，运动不平稳，噪声很大。如图1 所示，其平衡装置加在了连杆一端，只平衡了滑块和部分连杆的质量，曲柄偏心部分并没有得到平衡，因此，其运动不平稳，设备运动时噪声大。

图1 改进前结构图

1 平衡装置的改进

为克服上述不足，本文所述实用新型采用质量平衡法，如图2 所示，将质量平衡装置加在曲柄偏心的相反侧，这样配重1 既能平衡滑块和连杆的质量又能平衡曲柄的质量。

图2 改进后结构图

如图3 所示，m3和m4作固定角度摆动，当连杆和滑块绕固定支点摆动时，可以看成他们的运动能够互相抵消一部分。如果能够求出其未抵消的那部分质量，也就是本文所求的需要平衡的质量。

图3 改进后计算示意图

经过分析，以曲柄连杆的一个极限位置进行受力分析，并以曲柄连杆所在的直线为y 轴，垂直它的轴线为 x 轴。因为 m1、m2、m3受力情况基本一样，惯性力也基本一致，统一称它们为曲柄连杆部分。同理m4、m5也统一称为滑块部分。由图可知，该机构大部分质量在y 轴上，x 轴上的质量很小且可平衡一部分，因此x 轴质量可以忽略。现以y 轴质量做动平衡分析如下。

滑块部分 y 轴质量：mY1=（m4+m5）cosβ

曲柄连杆部分 y 轴质量：mY2=（m1+m2+m3）cosα

由此计算需要配重的质量G：

式中：G——配重质量；

m1——曲柄质量；

m2——连杆质量；

m3——摆叉左部分质量；

m4——摆叉右部分质量；

m5——滑块质量；

L1——摆叉右侧长度；

L2——摆叉左侧长度；

α——连杆与摆叉中心角度；

β——连杆与滑块中心角度。

2 实施方式

本文所述配重的连接方式举例说明如下。如图4 所示，配重 1 通过螺钉 4 和连接板 5 与曲柄 2 连接，通过键3 与曲柄实现角度控制，即保证所有配重质量均在曲柄偏心的相反侧。这只是实现该方案的一种办法，经过实践还有其他连接方法，只要保证所有配重质量均在曲柄偏心的相反侧就可以，在此不一一列举。

图4 改进后配重和曲柄的连接方式示意图

通过以上质量平衡方法，公司生产的JK91-32型冲槽机最高生产率达到300min-1，依然非常平稳，且噪声很低，改善了机床各个零部件的工作性能，得到了用户好评，具有很高的推广价值。

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