2、，不平衡量意义是什么？半径具体是如何推算的？
答：不平衡量实际应指不平衡⼒矩，也就是转⼦的质量(g)＊转⼦实际质量中⼼与理论中⼼的偏⼼距（cm），动平衡的值实际就是控制质量中⼼的许⽤偏⼼距。
确定许⽤偏⼼距就是根据曲轴的转速以及要求的动平衡精度来对照表格选取，相同精度下转速越⾼许⽤偏⼼距越⼩，所以曲轴的动平衡数值（g.cm）应该与曲轴重量及转速相关，⽽国内有些发动机⼚对不同的曲轴设定⼀个固定的较⼩的动平衡值，⽽不管曲轴⼤⼩及转速，这从技术上的说不通的。2 j6 J0 n* i. g3 I, f( G3 d
如果不平衡值以g为单位，那么实际的不平衡值应该是g＊去重部位的回转半径，对于曲轴就是平衡块的半径。
曲轴定⼼与动平衡技术的探讨
newmaker
1 不平衡量的确定
曲轴是发动机中⾼速回转部件，⽽曲轴由于不平衡产⽣的振动与其转速的平⽅成正⽐。振动会导致轴承承受的负载增加、消耗的功率增加并降低轴承的寿命；振动增加⼯作时的噪声，使零件从总成上松动并产⽣疲劳失效等。对⾼速旋转的零件进⾏动平衡的⽬的是消除或减⼩振动。因此，曲轴平衡精度的⾼低对发动机的振动、运⾏平稳性及寿命都有很⼤的影响。
在加⼯轴颈前，曲轴需要进⾏端⾯和中⼼孔的加⼯。因为中⼼孔是后续加⼯⼯序的主要⼯艺基准，它的精度对后续⼯序特别是对动平衡⼯序和各加⼯表⾯余量分布产⽣很⼤影响。
⼏何轴线是由⽀撑旋转体的两个轴颈的⼏何中⼼点所决定的轴线。如图la所⽰，当旋转体完全对称时，质⼼将位于其轴线的中点，与⼏何中⼼重合，如果旋转体不受轴承限制，将围绕其⼏何轴线旋转；如图1b所⽰，在旋转体的中⼼部位上放置重块w，质⼼将发⽣改变，质量轴线将与⼏何轴线平⾏，但径向偏移⼀个距离，如果旋转体不受轴承约束，将绕质量轴线旋转；如图lc 所⽰，如果重块w置于旋转体的⼀端，质⼼在径向和轴向均会发⽣偏移，偏移量与重块W的质量成⽐例关系。在⾃由状态下，旋转体将绕质量轴线旋转（图lc）。
不仅要求曲轴静平衡，⽽且要求其动平衡。所谓静平衡就是当质量系统旋转时离⼼⼒合⼒等于零，即系统的质⼼（重⼼）位于旋转轴线上。但当旋转质量不在同⼀平⾯时，静平衡不⾜以保证运转平稳。只有当系统旋转时的旋转惯性⼒合⼒及合⼒矩均为0时才完全平衡，这样的平衡叫动平衡。内燃机旋转质量系统必须保证动平衡，否则将引起很⼤振动，并使轴承和⽀承过载。当曲轴处于不平衡状态时，其质量轴线与旋转轴线不重合。⽽动平衡⼯序就是在不平衡的曲轴上，通过去除材料或重新分配质量使其达到平衡状态。
对于⼀个给定物体的不平衡量，可以⽤⼀个给定半径的确定质量来表⽰。如图2所⽰，设物体的附加重物W的质量为G，它与质量轴线的距离为R，则不平衡量为：
M=GR （1）
当处理动态不平衡时，必须增加⼀个限制条件，以便精确地定义平衡极限。
如图2a所⽰，重块W置于旋转体上，其重⼼与旋转体轴线的距离为半径R，与旋转体中点的距离为2X。图2b中重块与旋转体中点的距离为X。
在不平衡量为GR的情况下，如果仅按式（1），则图2所⽰的两个旋转体对于给定的不平衡条
件⼀致。但是这两个旋转体明显有⼀个不同的平衡条件，所以必须规定⼀个进⼀步的限制条件。在确定
动态平衡极限时，有2种⽅式定义限制条件：⼀是确定修正位置（修正点的轴向位置）；⼆是确定动态不平衡量。
如果所考虑的旋转体不平衡量为GR，且在距中点2X的平⾯上，则图2a所⽰情况将满⾜条件，但图2b不满⾜。因此，确定修正平⾯以及允许的修正极限将完全定义动态不平衡量。
如果动态不平衡量定义为GR -4X （g?cm2），则图2a所⽰的旋转体将满⾜条件，图2b将不满⾜，因为它的动态不平衡量是
GR?2X，如果没有确定专门的修正平⾯，那么动态不平衡量将精确地定义允许的动态不平衡极限，进⾏动平衡⼯序的⼈员可通过⾃⼰的判断在适当的位置进⾏修正。更为常见的⽅法是尽可能在零件的两个端头选择两个修正平⾯，以减⼩必要的修正量。
2 曲轴定⼼⼯艺
2.1传统⼯艺
以曲轴两端主轴颈外圆定位所钻出的中⼼孔为⼏何中⼼孔，形成的轴线为曲轴的⼏何轴线。如果在动平
衡-钻中⼼孔机床上.先出曲轴的质量轴线，按其所处位置钻出的中⼼孔则为质量中⼼孔。曲轴可以分别按照⼏何中⼼孔和质量中⼼孔来定⼼。
在产品多变的情况下，采⽤⼏何定⼼法可适应多品种⽣产且机床利⽤率⾼、经济性好。采⽤质量定⼼加⼯曲轴的主要优点是：减少曲轴动平衡时的去重量，提⾼动平衡的合格率等。但是质量定⼼机床⽐普通钻⼏何中⼼孔机床的价格要⾼很多。采⽤哪种定⼼⽅法更合理，这必须根据曲轴的形状、加⼯表⾯积、⽑坯质量、加⼯要求和可能修正的不平衡量等因素来决定。
曲轴的加⼯表⾯积与不平衡量的关系如图3所⽰。⼀般认为，当曲轴的加⼯表⾯积⼩于40％时采⽤质量定⼼法，⼤于40％时采⽤⼏何定⼼法能够满⾜要求。
2.2曲轴定⼼⼯艺的发展状况
最初曲轴采⽤⼏何定⼼⽅式时，由于⽑坯精度、曲轴的结构以及⼏何中⼼孔位置精度等原因，使⼏何轴线偏离质量轴线，造成曲轴在动平衡时去重较多，废品率较⾼。随后，质量定⼼引⼈到曲轴⽣产中，动平衡前的不平衡量⼤⼤降低，但质量定⼼机床价格⽐较昂贵。随着⽑坯质量的提⾼，轴颈加⼯技术也得到发展，可以在很短的⽣产节拍内完成曲轴的主轴颈、连杆轴颈、沉割、轴肩及平衡块外圆的加⼯。⼜
由于曲轴的外表⾯均需加⼯，加⼯表⾯积不断增⼤，因此⼏何定⼼⼜得以⼤量采⽤。也就是说，⽑坯质量的改进和轴颈加⼯技术的发展带动了产品设计观念的改变及定⼼技术的发展，曲轴的定⼼⼯艺也经历了从⼏何定⼼-质量定⼼-⼏何定⼼这样⼀个过程。
同时，作为辅助⼿段，在曲轴加⼯前有3种⽅式可以控制曲轴动平衡前的的初始不平衡量：采⽤在线质量平衡机；采⽤离线平衡测量机，采集、统计数据，⼿动调整中⼼孔位置；根据最终的动平衡机采集数据，调整中⼼孔位置。但是，由于最终动平衡⼯序是在整个曲轴⼯艺过程的最后，所以采⽤第3种⽅法不能及时调整中⼼孔的位置，容易出现⼀批⼯件难于进⾏动平衡修正，即出现废品现象。
如图4（零件质量约为15kg，最⼤半径为240g?cm）所⽰，⽤不平衡分布圆表⽰不平衡量，即在统计图中采⽤极坐标形式，以半径表⽰不平衡量⼤⼩（g?cm），以⾓度表⽰不平衡量位置，图中每个点代表⼀个不平衡量测量值。不平衡圆的圆⼼与原点的距离是⼀组⼯件不平衡⽮量的平均值。
发动机曲轴零件为K13B四缸锻钢曲轴，采⽤⼏何定⼼，在动平衡前的不平衡量统计结果如表1所列。从
以上数据可以看出，两端动平衡前的初始不平衡量均⼩于200 g?cm，能够满⾜⼀般产品的要求。
3 影响动平衡去重量的因素
3.1钻削深度
在配重（平衡）块上钻孔是⼀种常⽤的平衡曲轴的⽅法。图5所⽰为钻削深度与不平衡去重量的关系曲线。由图5可知，不平衡去重量随钻削深度的增加⽽增⼤，但是线段的曲率越来越⼩。也就是说，在钻孔的初级阶段，去重量与钻削深度成正⽐；但当钻削到⼀定深度时，即钻头接近曲轴的旋转轴线时，去重的效果越来越不明显，此时应考虑钻多个孔。
3.2去重⽅向
利⽤钻孔去重来修正不平衡量与钻孔点的位置有很⼤关系。当去重⽅向与不平衡量⽅向⼀致时，修正不平衡量的效果最好；若钻孔⽅向偏移不平衡⽅向，则修正效果较差。为了保证⼯件的强度，在产品图纸上应规定平衡块表⾯钻孔的深度。因此，为了达到要求的不平衡量，必须在不平衡⽅向的附近再去重，但修正不平衡量的效果将较差。
3.3钻孔数量
当不平衡量⽐较⼤时，受钻孔深度的限制，必须在不平衡量⽅向附近钻孔，钻孔数量越多，与不平衡量⽅向的偏离越⼤，则修正不平衡量的效果就越差。⽽且钻孔深度的控制、钻点⾓度和孔径的误差将由于钻孔数量的增多⽽增⼤；额外的分度时间也增加了⼯序的费⽤。
要在平衡极限内修正零件，修正⾓应定位在与真实⾓度（忽略其它误差）⼀定的范围内。如果修正点与不平衡量间夹⾓超过此范围，残余不平衡量将⼤于极限，其所在⾓度将在修正区
域以外。
4 平衡孔的数量与⽣产节拍计算
在动平衡⼯序，由于零件的不同平衡孔数量不同，导致⽣产节拍不⼀致。如K13B曲轴采⽤⼏何定⼼⽅式，经过统计，其平衡孔的数量如图6所⽰。
从图6可看出，90％曲轴的平衡孔数量⼩于9个。在曲轴动平衡⼯序，加⼯时间由于平衡孔的数量不同⽽不同，应根据统计规律按加权平均法计算⽣产节拍时间。
5 不同定⼼法⽣产实例⽐较
根据式（1），平衡块外圆对不平衡量的影响最⼤。因此，很多⼚家采⽤与平衡块外圆⼀起加⼯连杆轴颈的⽅法，⼤⼤减⼩了动平衡⼯序前的初始不平衡量。如4G1曲轴和480曲轴均采⽤⾼速外铣加⼯连杆轴颈及平衡块外圆，采⽤车-车拉加⼯主轴颈及曲拐侧臂，采⽤⼏何定⼼⽅法时效果较好。但是，如果曲轴的平衡块外圆等表⾯不加⼯，即曲轴的加⼯表⾯积⽐较⼩，如
EA827的1.8 L发动机曲轴，则采⽤质量定⼼效果较好。
⽬前，以⼤众公司为代表的⽣产⼚家基本采⽤质量定⼼⼯艺。⽽随着产品设计以及制造技术的发展，多数⼚家趋向于采⽤⼏何定⼼⼯艺。两种定⼼⽅法⽣产实例⽐较如表2所列。
从表2可以看出，在⼤批量⽣产情况下，⽆论采⽤⼏何定⼼还是质量定⼼，只要在动平衡⼯序前⼯件初始不平衡量⼩于⼀定值，则经过动平衡⼯序，均可以达到同样的不平衡量并满⾜产品要求。
6 结束语
当曲轴的加⼯表⾯积较⼩时，采⽤质量定⼼⼯艺；当加⼯表⾯积较⼤时，由于质量定⼼对动平衡⼯序前的初始不平衡量⽆太⼤改善，综合考虑性能价格⽐因素，尽量采⽤⼏何定⼼。
但是应该指出，如果⼀批曲轴的质量是⽐较稳定的，其误差⼀般为设计误差及模具制造误差，其分布是有规律的，所以可以采⽤⼏何定⼼出分布规律；如果曲轴存在制造精度及材料均匀性⽅⾯的误差，其
中⼼分布是离散的，那么就⽆法进⾏⼏何孔位置的统计与修正。(end)
发布评论