數控沖槽機的質量平衡裝置

吳麗霞，楊元軍

（1.齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

0 引言

數控沖槽機在運動時，構件所產生的不平衡慣性力將在運動副中引起附加的動壓力。這不僅會增大運動副的摩擦和構件中的內應力，而且會降低機械效率和使用壽命。因此機械平衡裝置在數控沖槽機設計中具有特別重要的意義。

目前數控沖槽機在高速運動工作中機械振動非常嚴重，運動不平穩，噪聲很大。如圖1 所示，其平衡裝置加在了連桿一端，只平衡了滑塊和部分連桿的質量，曲柄偏心部分并沒有得到平衡，因此，其運動不平穩，設備運動時噪聲大。

圖1 改進前結構圖

1 平衡裝置的改進

為克服上述不足，本文所述實用新型采用質量平衡法，如圖2 所示，將質量平衡裝置加在曲柄偏心的相反側，這樣配重1 既能平衡滑塊和連桿的質量又能平衡曲柄的質量。

圖2 改進后結構圖

如圖3 所示，m3和m4作固定角度擺動，當連桿和滑塊繞固定支點擺動時，可以看成他們的運動能夠互相抵消一部分。如果能夠求出其未抵消的那部分質量，也就是本文所求的需要平衡的質量。

圖3 改進后計算示意圖

經過分析，以曲柄連桿的一個極限位置進行受力分析，并以曲柄連桿所在的直線為y 軸，垂直它的軸線為 x 軸。因為 m1、m2、m3受力情況基本一樣，慣性力也基本一致，統一稱它們為曲柄連桿部分。同理m4、m5也統一稱為滑塊部分。由圖可知，該機構大部分質量在y 軸上，x 軸上的質量很小且可平衡一部分，因此x 軸質量可以忽略。現以y 軸質量做動平衡分析如下。

滑塊部分 y 軸質量：mY1=（m4+m5）cosβ

曲柄連桿部分 y 軸質量：mY2=（m1+m2+m3）cosα

由此計算需要配重的質量G：

式中：G——配重質量；

m1——曲柄質量；

m2——連桿質量；

m3——擺叉左部分質量；

m4——擺叉右部分質量；

m5——滑塊質量；

L1——擺叉右側長度；

L2——擺叉左側長度；

α——連桿與擺叉中心角度；

β——連桿與滑塊中心角度。

2 實施方式

本文所述配重的連接方式舉例說明如下。如圖4 所示，配重 1 通過螺釘 4 和連接板 5 與曲柄 2 連接，通過鍵3 與曲柄實現角度控制，即保證所有配重質量均在曲柄偏心的相反側。這只是實現該方案的一種辦法，經過實踐還有其他連接方法，只要保證所有配重質量均在曲柄偏心的相反側就可以，在此不一一列舉。

圖4 改進后配重和曲柄的連接方式示意圖

通過以上質量平衡方法，公司生產的JK91-32型沖槽機最高生產率達到300min-1，依然非常平穩，且噪聲很低，改善了機床各個零部件的工作性能，得到了用戶好評，具有很高的推廣價值。

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