在动平衡机加工过程中，“不平衡量”的计算是为了确定旋转体（如转子、轴等）因质量分布不均导致的不平衡程度，并通过添加或去除质量来实现平衡。其核心计算基于离心力原理和矢量分解，具体方法如下：

一、不平衡量的定义

不平衡量通常用 ( U ) 表示，单位为 克·毫米（g·mm），即不平衡质量 ( m )（克）与旋转中心到质心的距离 ( r )（毫米）的乘积： [ U = m imes r ] 它反映了旋转体在特定转速下因质量偏心产生的离心力大小。

二、动平衡机的工作原理

动平衡机通过传感器测量旋转体在转动时产生的振动或离心力，确定不平衡量的大小和相位角（即不平衡质量的位置）。通常需在两个校正平面（静不平衡和动不平衡）进行校正。

三、不平衡量的计算方法

1. 单面平衡（静平衡）

适用于薄盘状转子，仅需在一个平面校正： [ U = rac{F}{omega^2} ]

• ( F )：测得的离心力（N）

• ( omega )：角速度（rad/s），( omega = rac{2pi imes RPM}{60} )

  2. 双面平衡（动平衡）

  适用于长轴类转子，需在两个平面（A、B）校正：

• 通过传感器测得两支撑点的振动信号 ( V_1 )、( V_2 )，结合转子的几何尺寸（如两校正平面的距离 ( L_1 )、( L_2 )），用影响系数法或矢量分解法计算两平面的不平衡量： [ U_A = rac{V_2 L_2 - V_1 L_1}{L_1 + L_2}, quad U_B = rac{V_1 L_2 + V_2 L_1}{L_1 + L_2} ] （具体公式可能因动平衡机算法不同而调整）

  3. 相位角的确定

  利用光电传感器或编码器检测转子的基准位置，通过振动信号的相位滞后确定不平衡质量的实际角度位置（通常以0°~360°表示）。

四、实际校正步骤

1. 测量初始不平衡量：动平衡机显示初始不平衡量 ( U_1 ) 和相位角 ( heta_1 )。
2. 试重法：在已知位置添加试重 ( m_{ ext{test}} )，重新测量得到 ( U_2 ) 和 ( heta_2 )。
3. 计算校正质量：通过矢量差计算需添加/去除的质量和位置： [ Delta U = U_1 - U2, quad m{ ext{correct}} = rac{Delta U}{r} ] （( r ) 为校正半径）

五、注意事项

1. 单位统一：确保质量（g）、半径（mm）、转速（RPM）单位正确。
2. 动态与静态平衡：长转子需双面平衡，避免耦合振动。
3. 环境因素：温度、支撑刚度等可能影响测量精度。
4. 软件算法：现代动平衡机通常内置自动计算功能，需输入转子参数（如校正半径、平面距离）。

六、示例

假设某转子在1000 RPM下测得离心力为50 N，校正半径50 mm，则： [ omega = rac{2pi imes 1000}{60} pprox 104.72 , ext{rad/s}, quad U = rac{50}{104.72^2} pprox 0.00456 , ext{N·m} = 4560 , ext{g·mm} ] 需在指定相位角添加质量 ( m = rac{4560}{50} = 91.2 , ext{g} )。

通过以上方法，可精确计算并校正旋转体的不平衡量，确保设备运行平稳，减少振动和磨损。