摘要:介绍一种可单向转动的电磁式在线自动平衡头，分析了这种平衡头的不足，并在此基础上设计出能使平衡盘相对转轴正反两个方向转动的在线动平衡装置。

转子系统的振动或由振动引起的其它故障将导致机组无法正常运行，停机进行动平衡将带来巨大的经济损失。因此，希望能不停机进行动平衡，即所谓在线动平衡是动平衡技术的发展方向。目前各种在线自动平衡装置都存在一些不足，有些关键问题尚待解决，多数仍停留在实验阶段。现介绍两种新型平衡装置。

图1 电磁式在线自动平衡头结构示意图

1 单向电磁式在线自动平衡头

浙江大学设计出一套电磁式单向转动的在线自动平衡头(见图1) 及其控制系统，该自动平衡头的定子固定在支架上(图1中未表示出) ，平衡盘装在轴上。不工作时，平衡盘靠摩擦力与轴一起旋转，3个平衡质量的轴向距离较小，可近似认为在一个平面上。平衡质量相对轴作圆周运动，转速一定时，各平衡质量产生大小相同、方向不同的离心力。当平衡质量的位置改变时，能合成大小和方向不同的平衡合力。当各平衡质量处于平衡位置，即相互间隔120°时，平衡合力为零，对转子系统不起平衡作用。当平衡质量偏离平衡位置时，产生的合力可平衡转子系统不平衡量，并达到不停机自动平衡的效果。在实验室里，这种动平衡装置能在较短的时间内将转子系统100µm 的振幅降到10µm 以下，而且轴向尺寸可以设计在50mm 以内。在对上虞风机厂的风机进行在线动平衡时，将20.2µm的振幅降到0.9µm仅需25s，平衡效果十分显著。

单向转动的电磁式在线动平衡头仍有一些不足之处:由于平衡盘只能朝一个方向转动，可能导致要转动较大的角度才能使一个平衡盘到达指定位置，从而延长了平衡时间。又如，超调时平衡盘不能回转，该装置要求一套很严密的逻辑推算，软件较复杂。因此，必须设计一套能正反两方向都能转动的平衡头。

图2 可双向旋转的平衡头结构示意图

2 双向电磁式在线自动平衡头

双向平衡头结构如图2所示。该装置主要由支座、压板、轴承、螺钉销、齿轮(3个) 、平衡盘、反向盘及定子(2个) 组成。齿轮通过轴承和螺钉销与固定板联结，固定板和压板通过螺钉固定在支座上并随轴一起转动。齿轮一端与平衡盘内齿相联，另一端与反向盘外齿相联。平衡盘带有平衡校正量，反向盘不带平衡校正量。平衡盘和反向盘可与单向电磁式在线动平衡头的平衡盘相似，采用凸极式，也可以是如图2所示鼠笼式。

当要求平衡校正量相对转轴反向转动时，可向控制平衡盘转动的定子线圈中通以电流，使平衡盘相对转轴反向转动，这与单向电磁式平衡头转动平衡校正量是一样的。

当要求正向转动平衡校正量时，可向控制反向盘的定子线圈通以电流来实现。过程是:当定子线圈通以电流时，反向盘相对转轴反向旋转，同时，通过齿轮传动使得平衡盘相对转轴正向旋转，平衡盘正向旋转角度可通过齿轮传动比来计算得到。其优点如下: