臥式動平衡工具的設計

安華

（哈爾濱電機廠有限責任公司工裝分廠，哈爾濱150040）

1 臥式動平衡試驗工具結構組成

臥式動平衡工具的工作原理及結構如圖1所示。

圖1 臥式動平衡工具結構

（1）該工具主要由一根芯軸、兩個過渡法蘭、兩個導軌和一個支架組成。需要進行動平衡的轉輪臥放在兩條平行導軌4上，由于平衡時的要求非常嚴格，所以在設計和加工時，要把單條導軌平面度控制在0.02mm/m內，兩條導軌平面度控制在0.04mm/m內。由于轉輪重達幾十噸，所以要求導軌4和芯軸1的硬度非常高，這主要是為了平衡轉輪自由轉動時，導軌和芯軸在平衡時均無變形。為使這套工具具有較高的通用性，整套工具的結構、尺寸、選材、材料熱處理、綜合精度等方面都進行了綜合考慮及優化設計。

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

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

（4）芯軸：如圖2，采用45鋼鍛造而成，先整體調質再對300尺寸段局部進行表面淬火處理，從而使工件既具有良好的力學性能，表面又具有較高的硬度（HRC≥45），以保證在導軌上滾動時不變形；另外，采用整體結構，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，兩端連接過渡法蘭，同時，過渡法蘭又連接在轉輪上，以防芯軸脫落、磕碰轉輪及危害操作者人身安全。

圖2 芯軸

（5）導軌：如圖3，導軌材質選用鍛鋼GCr15，調質處理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節板連接成一體磨削上平面，并要求兩件導軌同加工。28×M16就是與定位調節板的連接螺孔，但在實際連接時，只需連接14個螺紋孔即可，其余14個螺紋孔是為了通用時考慮才加工的。

圖3 導軌

（6）定位調節板：如圖 4，由一根150mm×150mm的H型鋼兩側焊12mm厚筋板構成。上下平面見光，在上平面上加工14×φ18孔，用來與導軌連接；下平面上加工8×φ22孔和6×M16螺孔，8×φ22孔用來與支架連接，6×M16螺孔通過螺釘頂在支架上，用來微調導軌的平面度。

（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定性，又加焊很多筋板。支架上平面有螺孔，用于連接定位調節板，支撐定位調節板和導軌。兩平面的平行度要求在0.12mm以內。

圖4 定位調節板

圖5 支架

2 確定偏心位置

轉輪臥式放置在兩條平行導軌上，單條軌道平面度在0.02mm/m內，兩條軌道平面度在0.04mm/m內。軌道和芯軸硬度要求高，轉輪轉動自由時，導軌和芯軸無變形。通過轉輪的多次滾動，找出偏心位置。

3 使用方法

（1）首先將導軌、定位調節板、支架在平臺上裝配調節，達到單條軌道平面度在0.02mm/m內，兩條軌道平面度在0.04mm/m內。

（2）將轉輪、芯軸、φ360過渡法蘭、φ420過渡法蘭裝配成一體。

（3）將芯軸平穩地吊落到導軌上。

（4）操作者對轉輪施加一個平行于導軌的力，轉輪就會沿著導軌轉動，由于摩擦力的作用逐漸停止。操作者在轉輪停止位置的最下端打上標記，如此重復多次試驗，找出標記最集中的點就是轉輪偏重的位置。

（5）配重后再作試驗，直到不平衡力矩小于轉輪的設計要求。

4 結語

該工具已經生產制造完成并實際使用，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，只需要重新制造過渡法蘭，其余部分配用本工具，就可以完成臥式動平衡試驗。可平衡物體（不限于轉輪）的重量在35t以下，定位止口大于φ320mm。

此工具在使用的過程中，現場跟蹤實際計量數據，然后用數據再進行比對，反復試驗，得到的結果與預期的效果完全一致，且滿足臥式動平衡試驗精度要求。哈電首次做的臥式動平衡工具，無論從節約能源、通用性方面，還是平衡后的轉輪數據精度來看，此套工具在國內都處于領先地位，也得到了業主的一致好評。