基于矢量合成的平衡机最小可达剩余不平衡度测试方法的研究

　　1　引言

　　平衡机最小可达剩余不平衡度emar是平衡机转子达到的剩余不平衡量的最小值,是衡量平衡机最高平衡能力的重要指标,它的单位是g·mm/kg。如何正确、准确地对该项指标进行评定,对于客观地评价被测平衡机的综合性能具有十分重要的意义。

　　2　国标规定的emar的测试方法

　　国标GB4201-84“通用卧式平衡机校验法”和GB7662-87“立式平衡机校验法”(以下简称为国标)均规定用emar作为综合评价平衡机性能的重要指标之一,并对评定方法做了具体的描述[1,2]。emar的测试应采用规定的标准校验转子和试重,按规定的程序进行测试。标准校验转子是指已平衡到足以能用加重方法引入准确的不平衡量,其量值和相角位置具有良好重复性的专用转子。两项国标对校验转子的几何形状、尺寸、质量和几何尺寸准确度以及试重的质量准确度均做出了详细地规定。试重的大小应根据所选标准校验转子的质量M、试重安装半径r和被测平衡机给定的emar指标计算。对于双试验平面的校验转子,测试emar使用10个试重(Upp)。Upp计算公式为:

　　3　emar测试中存在的问题及分析

　　经过大量现场测试的实践,发现国标中规定的评定方法存在以下三个主要问题:

　　3·1　未按矢量考虑,评价方法缺乏客观性、准确性

　　现行国标中给出的最小可达剩余不平衡度的评定方法,由于没有考虑相位因素,在客观评价平衡机性能上存在较大的问题。设有两台同型号的平衡机,emar测试幅值相差不大,而其中一台平衡机相位显示则与标准校验转子所加试重位置有相差3°~5°的一个系统偏差,由于国标中emar的评价与相位无关,两台平衡机的平衡能力被评定为相近,且均为合格。

　　显而易见,由于不平衡量是一个矢量,其幅值和相位共存,两台平衡机的读数有质的差别,它们的平衡能力也存在较大的差别。然而,国标中所描述的最小可达剩余不平衡度emar的评定方法却无法将两组截然不同的数据、两台性能迥然不同的平衡机区别开来。这说明,现有最小可达剩余不平衡度emar的评定方法在原理上存在着问题。

　　3·2　未考虑真实存在的不平衡矢量,只要平衡机示

　　数幅值变化不大,均可能被判定为合格由于国标中所描述的最小可达剩余不平衡度emar的评定方法,以幅值Ai是否在算术平均值A的±12%内作为合格与否的唯一判据,不难想象,假设平衡机有一较大的系统误差时,按照国标的评定方法,不论平衡机指示与实际施加的试重质量相差多大,只要幅值Ai能够满足式(2),就有可能合格。例如,某单位100 kg平衡机,emar=0·5 g·mm/kg,用50kg校验转子在校准半径r=44 mm处,用10Upp=2·84 g测试,左平面正常,而右平面幅值读数Ai为4·17,4·28,4·73,4·35,4·25,4·18,4·17,4·19,平均值为4·24,判断为合格。显然施加2·84 g试重,而平衡机显示4 g,如果设置无误,那么平衡机肯定存在一个较大的系统误差。可是按国标的评定方法,却很难对这类情况下平衡机的平衡能力做出客观、准确的评定。实际测试中遇到的这类问题,常使检测人员感到困惑不解。