對于操作旋轉(zhuǎn)機械裝置簡介

l 不同的工作原理，有不同的表現(xiàn) 通常情況下，大部分的電子鎮(zhèn)流器可以用于直流工作，這就意味著它們能被使用在應(yīng)急照明系統(tǒng)之中。 如果熒光燈與電感鎮(zhèn)流器配套使用，則燈電流會隨著輸入電壓的頻率而波動。每半個頻率周期，電壓經(jīng)過零點時，燈電流也發(fā)生類似的過程，燈管被熄滅和重新啟輝一次，燈管內(nèi)部需要再次建立放電粒子。非開挖因此產(chǎn)生的頻閃效應(yīng)也會有一定的危險性，尤其對于操作旋轉(zhuǎn)機械裝置的人。 2 鎮(zhèn)流器還有一個節(jié)能優(yōu)勢 使用電子鎮(zhèn)流器，燈電流的變化不再依賴電源電壓頻率，得益于高頻工作環(huán)境，燈管內(nèi)部的平均電子密度變的恒定，因此也沒有頻閃效應(yīng)的產(chǎn)生。由于消除了過零電流的斷點，燈管內(nèi)部無需重新建立放電粒子。同型號的燈管，在高頻工作狀態(tài)下比電感鎮(zhèn)流器驅(qū)動下發(fā)出相同的光通量所需的電能更小?？偟膩碚f，電子鎮(zhèn)流器明顯地提高了燈管光效和壽命。 3 還有燈管啟動 現(xiàn)代電子鎮(zhèn)流器在啟動燈管之前，先對陰極進行加熱，直到它達到最佳的陰極電子發(fā)射溫度。然后，在特定的預(yù)熱時間內(nèi)以相應(yīng)的啟動電壓啟動燈管。只有最佳的預(yù)熱啟動，才能保證開關(guān)次數(shù)對燈管壽命的影響最小。作為電感鎮(zhèn)流器的替代方案，蓄電池，電子的這種特性對運營成本帶來的正面影響不容忽略。 4 安全成本當燈管壽終時，液壓修理在燈絲上的發(fā)射物質(zhì)會全部耗盡。這就導(dǎo)致在燈絲附件的局部電壓會快速增加。燈管持續(xù)點燃時，產(chǎn)生的直接后果是局部溫度升高，有燈頭熔化的危險?，F(xiàn)代的電子鎮(zhèn)流器能偵測這種狀態(tài)而自動關(guān)斷燈管。其關(guān)斷功能用來防止不必要的重啟導(dǎo)致的過熱現(xiàn)象。結(jié)果，液壓實驗臺安全性大大提高。

旋轉(zhuǎn)機械的振動問題一直是機械行業(yè)的重要課題，特別是現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提高，直接影響旋轉(zhuǎn)機械工作效率和可靠性的振動問題就更為突出。解決這一問題的有效方法就是對其旋轉(zhuǎn)部分（ 即轉(zhuǎn)子） 進行高精度的動靜平衡，其平衡理論的宗旨就是通過改變轉(zhuǎn)子本身的質(zhì)量分布來達到其主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸相重合，從而降低旋轉(zhuǎn)機械的振動。

自動定心型轉(zhuǎn)子自動平衡裝置根據(jù)所采用的自由移動補償質(zhì)量的形式分為滾球式、擺錘式和充液式等幾類。它們都是根據(jù)柔性轉(zhuǎn)子和彈性支承的特性而設(shè)計的，不需要外部專門提供能量，利用系統(tǒng)響應(yīng)所形成的能量來驅(qū)動平衡質(zhì)量的運動，從而達到減振的效果。

1、滾球式自動平衡裝置

（1）滾球式自動平衡裝置的工作原理

滾球式自動平衡裝置是根據(jù)柔性轉(zhuǎn)子和彈性支承的特性設(shè)計的，利用系統(tǒng)響應(yīng)所形成的能量來驅(qū)動滾球的移動和分布，滾球的移動和分布也會影響不平衡轉(zhuǎn)子的振動情況。內(nèi)裝滾球轉(zhuǎn)子的平衡裝置結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，轉(zhuǎn)子是一個帶有滾道的圓盤，圓盤中心開有孔，與轉(zhuǎn)軸固聯(lián)。圓盤中心位于點O。在點G處存在一個偏心質(zhì)量 m1，偏心距為e。滾球放入圓盤周向的滾道內(nèi)，滾道內(nèi)有潤滑液，滾球僅能沿滾道做周向運動，球的數(shù)量一般在2個或2個以上。

通過大量的實驗觀測和理論分析，以及 MATLAB數(shù)值仿真分析表明，球式自動平衡裝置的轉(zhuǎn)子在亞臨界加速階段，由于切向慣性力的存在，在共振區(qū)附近時，振動幅值達到峰值，中間疊加著自激振動，自激振動發(fā)生在略大于固有角頻率的某一頻率范圍內(nèi)； 在過臨界轉(zhuǎn)速以后滾球遠離偏心質(zhì)量，迅速接近平衡位置，起到自動平衡的作用。因此對于運行在過臨界轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)機械有較好的減振效益，尤其是當轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度大于其共振角速度時，滾球式自動平衡裝置能夠完全起到自動平衡的作用。但是制約這一平衡器自同期效果的就是當轉(zhuǎn)子處于亞臨界轉(zhuǎn)速時反而會使振幅增大。所以在以后的科研工作中，如何解決在一階臨界以下頻段減小或至少不增大轉(zhuǎn)子初始不平衡的問題，將成為此類自動平衡器自同期現(xiàn)象的技術(shù)關(guān)鍵。已有研究將滾球式自動平衡裝置應(yīng)用于磨床磨頭、光盤驅(qū)動器以及手持式動力工具中。

（2）滾球式自動平衡裝置的特點

1） 滾球式自動平衡裝置在高速狀態(tài)下能很好地起到平衡作用，不管偏心量大小，也不需要使用者調(diào)試和控制，平衡作用是自動發(fā)揮的，而且在一定條件下能完全平衡。

2） 滾球的滾動摩擦因數(shù)μ將影響球的安定位置，進而成為影響殘余振幅的決定性參數(shù)?？蛇x用光滑、質(zhì)硬的材料制造滾道和球，以便減小μ，但μ過小則使球不易穩(wěn)定。

3） 滾球的黏性阻力系數(shù)會影響最大振幅和自激振動的程度，但與殘余振幅無關(guān)，因此可取較大的黏性阻力系數(shù)來減少最大振幅和自激振動。

4） 滾球式自動平衡裝置不能使用于低速和共振狀態(tài)。

2、擺錘式自動平衡裝置

（1）擺錘式自動平衡裝置的工作原理

擺錘式自動平衡裝置利用了轉(zhuǎn)子的自動定心原理。擺錘式自動平衡裝置力學(xué)原理如圖2所示，圖2所示為具有兩個擺錘的轉(zhuǎn)子平衡裝置，每個擺錘均可繞其各自的鉸接點轉(zhuǎn)動。

在理想的無偏心情況下，點O1為回轉(zhuǎn)中心（ 與質(zhì)心點C重合） ，擺錘在離心慣性力的作用下將沿徑向排列，如圖2中虛線位置。此時擺錘不起平衡或偏心的作用。而在有偏心距的情況下，點O成為回轉(zhuǎn)中心，擺錘將沿點O的射線方向排列，如圖2中實線位置。從圓盤中心點O1來看，根據(jù)轉(zhuǎn)子振動中的自動定心原理可知，在過臨界轉(zhuǎn)速下運行時擺錘所處的位置遠離質(zhì)心C，起到了減少原始偏心距的作用，從而實現(xiàn)了平衡減振； 而在亞臨界轉(zhuǎn)速下運行時，質(zhì)心的位置是在圖2中的點C1位置，擺錘所處的位置偏向質(zhì)心C1，加劇了偏心的程度，使振子系統(tǒng)的振幅增加，這對于系統(tǒng)是不利的。如何解決轉(zhuǎn)子在亞臨界轉(zhuǎn)速下的自動平衡將是研究的關(guān)鍵點。錘式破碎機是擺錘式自動平衡裝置實現(xiàn)減振的典型機構(gòu)。

（2）擺錘式自動平衡裝置的特點

1） 擺錘式自動平衡裝置在高速狀態(tài)下能很好地起到平衡作用，平衡作用是自動發(fā)揮的。

2） 擺錘的摩擦因數(shù)將影響擺錘的位置，進而成為影響殘余振幅的決定性參數(shù)?？蛇x用光滑、質(zhì)硬的材料制造銷軸和擺錘。

3） 擺錘式自動平衡裝置不能使用于低速和共振狀態(tài)。

3、充液式自動平衡裝置

（1）充液式自動平衡裝置工作原理

內(nèi)裝部分液體的轉(zhuǎn)子是自動平衡裝置的另一種形式，被廣泛應(yīng)用于洗衣機和液力偶合器中，以實現(xiàn)自動平衡和減振的作用。內(nèi)腔充液轉(zhuǎn)子模型如圖3所示，m1為偏心質(zhì)量，e為偏心距，m2為轉(zhuǎn)子質(zhì)量，m3為液體質(zhì)量，ρ為液體密度，H為液體平衡器的厚度，G為轉(zhuǎn)子質(zhì)心。

當回轉(zhuǎn)頻率ω在共振頻率ωn（即K/（m1 m2），K 為系統(tǒng)剛度系數(shù)） 附近時，液體在一定條件下將發(fā)生自激振動，使系統(tǒng)處于不安定狀態(tài)。然而，在大多數(shù)情況下，工程機械的回轉(zhuǎn)頻率均設(shè)定在遠離共振頻率的頻域之中，由于液體的黏性作用，當系統(tǒng)以 ω 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，其中液體的轉(zhuǎn)速將逐步提高，最后達到同步轉(zhuǎn)速。與此同時，由于慣性離心力作用。液體被拋向回盤外沿。中部附近將出現(xiàn)空洞。

通過受力分析和推導(dǎo)，當 ω≥ωn時，偏心質(zhì)量與軸線彎曲方向相反，說明液體起到了衰減振幅的作用。由此可見，在過臨界轉(zhuǎn)速下運行時，液體起到了自動平衡的作用； 但其同樣存在當轉(zhuǎn)子處于亞臨界轉(zhuǎn)速時反而會使振幅增大的弊端。

（2）充液式自動平衡裝置的特點

1） 充液式自動平衡裝置在高速狀態(tài)下能很好地起到平衡作用，平衡作用是自動發(fā)揮的。該裝置不能使用于低速和共振狀態(tài)。

2） 與球式和擺錘式的“自動平衡裝置”相比，充液式自動平衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，制作精度不高，造價低廉；但它只能減振，滾球式自動平衡裝置在理想情況下卻能完全消除振動，即完全平衡。

3） 充液式自動平衡裝置可以有多種安裝方式，通用性強。