動平衡是旋轉(zhuǎn)類產(chǎn)品生產(chǎn)、制造過程中必須解決的一個基本的共性問題，其優(yōu)劣程度直接決定產(chǎn)品的工作性能、使用壽命，對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，輸送機鏈輪組件的故障40%與振動有關(guān)，而這些振動多數(shù)是由鏈輪的動不平衡所造成。

動平衡校正分為平衡稱量(測量)和動平衡去重(加工)兩個基本過程，即在完成不平衡量和相位測量的基礎(chǔ)上，采用一定的加工方式完成不平衡量的消除。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，由于先進(jìn)的測量技術(shù)和數(shù)控加工一體化的動平衡校正策略，即通過動平衡的自動測量，然后將測量結(jié)果以一定的通訊方式傳輸給數(shù)控加工設(shè)備，控制其完成對工件的銑削，達(dá)到動平衡自動校正的目的。在20世紀(jì)80年代就出現(xiàn)了包括上料、測量、加工、質(zhì)量評價和分篩等多工位組成的動平衡校正一體化設(shè)備，在校正效率、校正精度和校正質(zhì)量穩(wěn)定性等方面取得了長足的進(jìn)展，成為動平衡校正技術(shù)和輸送機的發(fā)展主流及方向。

1、鏈輪組件動平衡校正理論

在生產(chǎn)過程中，由于材料密度分布不均勻、加工毛坯的缺陷、加工誤差、裝配誤差和設(shè)計誤差等眾多原因都會使工件質(zhì)量分布不均勻而形成一定的偏心，導(dǎo)致在旋轉(zhuǎn)時因受到慣性的作用產(chǎn)生離心力。

鏈輪組件不平衡具有4中基本類型：靜不平衡、力偶不平衡、動不平衡和準(zhǔn)靜不平衡。鏈輪組件存在靜不平衡時，不平衡只是作用在鏈輪組件的徑向平面上，并具有以下特點：

(1)只要當(dāng)鏈輪組件的中心慣性軸線相對于旋轉(zhuǎn)軸線平行位移時，鏈輪組件就會存在靜不平衡；

(2)鏈輪組件存在靜不平衡時，其旋轉(zhuǎn)軸線與中心主慣性線是平行的；

(3)鏈輪組件僅存在靜不平衡的情況下，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，在鏈輪組件上只存在通過重心的不平衡質(zhì)量m所產(chǎn)生的離心力，及靜不平衡力，而不平衡力偶為零；

(4)存在靜不平衡質(zhì)量mr時，在靜止?fàn)顟B(tài)，鏈輪組件的重心相對旋轉(zhuǎn)軸向的偏移量為e；

(5)不平衡在靜止?fàn)顟B(tài)時可以觀察到，并可在重心平面內(nèi)與不平衡量反方向上加一單個重物或在同方向上減去一質(zhì)量進(jìn)行校正。

2、鏈輪組件傳動平衡校正的實現(xiàn)

圖1為動平衡自動校正系統(tǒng)框圖，主要由動平衡測量模塊、動平衡加工模塊以及用于工件切換的機械手等組成。

圖1  輸送機動平衡自動校正原理框圖

系統(tǒng)的測控單元由基于工控機系統(tǒng)和PLC控制模塊組合而成。工件切換機械手通過PLC控制模塊實現(xiàn)。此機械手具有上下移動、水平面內(nèi)180°旋轉(zhuǎn)、對工件的夾緊和放松及推料進(jìn)退功能，在PLC控制下可實現(xiàn)手動、自動等多種工作方式。系統(tǒng)通電后，通過旋轉(zhuǎn)按鈕選擇手動或自動，若是手動則執(zhí)行手動成型，否則執(zhí)行自動程序。PLC控制模塊主要用于系統(tǒng)中開關(guān)量的檢測盒開關(guān)型控制信號的發(fā)布，通過串口通訊實現(xiàn)與測量模塊及加工模塊的信息交換，獲取系統(tǒng)一些工作的狀態(tài)信息，完成對三相異步主軸電機、氣缸和氣動馬達(dá)等的開、關(guān)控制，實現(xiàn)對加工刀具的驅(qū)動、測量模塊與加工模塊之間的工件切換、壓緊和定位等多種操作，從而對整個系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

本文從動平衡自動校正理論入手，分析了針對輸送機鏈輪組件的動平衡原理與動平衡校正方法。提出了一種動平衡自動校正一體化系統(tǒng)總體設(shè)計方案，并對方案中具體單元模塊進(jìn)行了分析與規(guī)劃。