1 動平衡實驗
一、實驗目的
利用平衡機進行測量旋轉物體(轉子)不平衡 量大小和位置，再根據平衡機測出的資料 對轉子的不平衡量進行校正，使不平衡量 降到規範內。
二、實驗設備
• 向量顯示型動力均衡試驗
• 連結器與萬向接頭
• 反射貼紙
• 電眼
• 小磁鐵
• 小螺絲帽
三、實驗原理
平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量 大小和位置的機器。任何轉子在圍繞其軸 線旋轉時，由於相對於軸線的質量分佈不 均勻而産生離心力。這種不平衡離心力作 用在轉子軸承上會引起振動，産生雜訊和 加速軸承磨損，以致嚴重影響産品的性能 和壽命。電機轉子、機床主軸、內燃機曲 軸、汽輪機轉子、陀螺轉子和鐘錶擺輪等 旋轉零部件在製造過程中，都需要經過平 衡才能平穩正常地運轉。
根據平衡機測出的資料對轉子的不平衡量進行校正，可改 善轉子相對於軸線的質量分佈，使轉子旋轉時産生的振動 或作用於軸承上的振動力減少到允許的範圍之內。因此，
平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設 備。其確實效益如下
1.1. 減少機器振動 1.2. 減少機器噪音 1.3. 減少結構應力
1.4. 減少操作人員疲勞、煩憂 1.5. 減少維修、生產成本 1.6. 延長機器壽命 1.7. 延長軸承壽命 1.8. 增加產品品質 1.9. 增加人員安全 1.10. 增加產能
2
靜力不平衡Static Unbalance
假設有一個完全沒有不平衡量的理想標準 迴轉體，質量為M kgs，在其離圓心r mm 處加上一m 公克的重量，根據牛頓定律，
其所產生的離心力為 F = mrω
2F：由m 產生的離心力
ω ：角速度
此離心力即為迴轉體之靜不平衡。
動力不平衡Dynamic Unbalance
對於一迴轉體，若其修正面為二個或二個 以上，其不平衡稱為動不平衡。
如何選擇Dynamic 或Static
1、如果工件之外徑D>>長度L，可選擇Static 平衡。
2、如果工件之外徑D<<長度L，可選擇 Dynamic 平衡。
3、如果介於兩者之間，可依實際需求決定。
常用的不平衡量單位有三種
1. 重徑積或不平衡量(Amount of Unbalance) 重徑積(克-毫米)為最容易理解的不平衡量單位，
單位為g-mm(英制為inch-ounce)。假設有一個完 全沒有不平衡量的理想標準迴轉體，在其離圓心r mm 處加上一m 公克的重量，則其不平衡量為m×
r，單位為g-mm。例如在離圓心30mm 處加上一5 公克的重量，則將會產生一個150g-mm 的不平衡 量。
重徑積並無法顯示出一個待測物確實的振動狀 況，因為它並沒有考慮到待測物本身的重量因 素，例如一個100kgs 的待測物和一個1kgs 的待 測物如果一樣有10 g-mm 的不平衡量，顯然1kgs 的待測物的振動會大得多。
2. 不平衡率(specific unbalance)
不平衡率又稱為偏重心，以希臘字ε 代表，單位為g- mm/kg 或μm(微米)。其計算公式為：
ε=(m×r)/W
式中 m× r 為重徑積，單位為g-mm。
W 為待測物重量，單位為kg。
假設有一個完全沒有不平衡量的理想標準迴轉體，重 量為W kgs，其質量重心應位於圓心。在其離圓心r mm 處 加上一m 公克的重量，則其重心將會偏離圓心(m×r/W) μm(微米)。
一般人常會將偏重心和振幅混淆，因為它們的單位都 是長度單位。但是振幅會隨著環境因素而改變，偏重心確 不會。例如一個馬達被固定在機臺上和被懸空不受外力的 情形下，它的振幅將會不同，但偏重心確不變。不平衡率 雖然考慮到了待測物本身的重量對振動的影響，可是仍忽 略了不同的轉速對振動產生的影響。對同一迴轉體，在高 轉速時顯然應該有較嚴格的平衡要求。
3. 平衡等級(quality of unbalance)
在ISO 1940 及JIS B0905 中，提供了一個平衡等級表，
作為各種迴轉體平衡等級要求的國際規範及參考標準。此 表將各種迴轉體劃分為11 個平衡等級(balance grade)，
從一級品G0.4 到十一級品G4000，單位為mm/s。其計算 公式為： mm/s = ε× ω /1000
ε 為不平衡率g-mm/kg 或偏重心μm；ω 為角速度 由於角速度不常用，因此我們可以將它轉換為常用之轉速 單位RPM(N 為每分鐘轉速RPM)
ω = 2πf = 2 × 3.14159 × (N/60)=N/9.55；
代入上面公式
mm/s =ε× ω /1000= ε× N /9550
平衡等級可以很明確地表示出迴轉體的不平衡狀態，而且 把 量及轉速因素都考慮在內了。
