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多年技術支援累積的關鍵發現: 約 90% 的“無法完成動平衡”案例,其元兇都是機器本身的機械故障或共振 — 而非設備問題,也非不平衡本身。 設備測量結果是誠實可信的,但動平衡無法治癒間隙、裂紋或共振等問題。

診斷流程樹

請由上而下依序排查以下步驟。

步驟 1:讀值是否穩定?

在相同轉速下連續進行 2–3 次測量,過程中不改變任何條件。振幅誤差應在約 10–20% 內重複,相位誤差應在約 10–20° 內重複。

讀值“飄移不定” → 現在還不適合進行動平衡。造成不穩定的原因:

  1. 軸承間隙 — 拆下皮帶後,用撬棍搖動轉子檢查。
  2. 結構鬆動 — 裂紋、螺栓未鎖緊、固定座鬆動、自由懸掛的擋板/機架。
  3. 共振 — 將轉速調整 50–100 rpm:若振動因此出現數倍變化,表示您正處於共振點或非常接近共振點。
  4. 轉子上沾黏/脫落的物料,以及自由擺動不定的刀片。
  5. 轉速感測器問題 — 重複觸發、反光干擾(請見 第 08 章):因誤判標記而導致相位跳動。
檢查振幅與相位穩定性

步驟 2:觀察頻譜(FFT)— 究竟是什麼在振動?

頻譜圖形 可能原因 處理方式
1x 為主導頻率 不平衡 進行動平衡 — 您的方向是正確的
2x 高於 1x 軸不對中(佔 60–70%)、鬆動(佔 20–30%) 檢查聯軸器/對中狀況、緊固件。修復後再進行動平衡
3x、5x、6x 諧波的“峰林” 機械鬆動:螺栓、配合面、支撐間隙、裂紋 機器大修
出現一個大峰值 偏離旋轉頻率 來自其他來源:相鄰軸、皮帶傳動、齒輪箱 找出以該頻率旋轉的部件
電源頻率倍數處的峰值(300 Hz = 6×50) 來自變頻器的電磁干擾 惰轉期間關閉變頻器:若峰值消失 → 表示為電氣因素。可透過接地、鐵氧體磁環、濾波器處理
轉速改變時峰值位置不變 結構共振或外部來源 使用 RunDown,調整動平衡轉速
高頻“毯狀”訊號 軸承 更換軸承
數 Hz 的低頻峰值,非 1x 空氣動力/基座因素 範例:某風扇以約 10 Hz 為主導頻率 — 屬於管道空氣動力因素,並非不平衡
除 1x 外還有明顯的 2x 與 3x — 不僅僅是不平衡
範例:2X(12.9 mm/s)高於 1X(8.3 mm/s),且可見 3X 分量 — 屬於不對中/鬆動,波形失真。此時尚不適合進行動平衡。
除 1x 外,高頻處還有外來峰值
實際畫面:除旋轉頻率峰值外,頻譜高頻部分還有以圓圈標示的峰值 — 表示除不平衡外還存在其他問題。
偏離旋轉頻率的峰值 — 來源為傳動裝置(PTO/傳動軸)
偏離旋轉頻率的峰值 — 來源為傳動裝置(PTO/傳動軸)。
共振:轉速稍有變化,1x 分量便急遽升高
共振:轉速稍有變化,1x 分量便急遽升高。
峰值基座寬闊 — 是共振的徵兆
峰值基座寬闊 — 是共振的徵兆。
共振:在固有頻率處振動急遽升高
共振:在固有頻率處振動急遽升高。

步驟 3:共振的徵兆

  • 安裝計算配重後,振動不減反增 — 共振徵兆包括: 增加;
  • 設備每次迭代都“要求更多配重”;
  • 轉速稍有變化 → 振動出現大幅變化;
  • 轉速改變時,相位劇烈擺動。

解決方案:

  1. 請記錄一次 RunDown(惰轉)圖表:升速 → 切斷驅動 → 設備會記錄振幅與相位隨轉速的變化。峰值即代表共振區域;在共振區域內,相位會出現明顯的“轉折”。
    RunDown 分頁:振幅峰值加上相位轉折 = 共振
    RunDown 畫面:上方圖表為振幅,下方為相位。約 1100–1300 rpm 處出現峰值且相位劇烈變化,即為共振區域;請於此區域之外進行動平衡。
    RunDown:共振區域與工作區域

    若無 RunDown 功能,也可透過振動計手動尋找共振:從低轉速開始,每次提升 50–100 rpm,並觀察振動變化 — 若在某個轉速下振動急遽升高,即代表找到共振區域。實際案例:轉速從 650 提升至 750 rpm 時,振動增加了五倍 → 表示約 755 rpm 附近存在共振。另一案例:1300 rpm 時為 70 mm/s,1400 rpm 時卻只有 50 mm/s → 表示約 1300 rpm 附近存在共振;建議於 800 rpm 進行動平衡。

    在共振附近運作:77 mm/s
    在共振附近運作:77 mm/s。
  2. 選擇動平衡轉速 外部 應避開共振區域 — 通常明顯低於共振點(粉碎機建議 600–900 rpm)。範例:共振點約在 420 與 644 rpm → 選擇於約 844 rpm 進行動平衡;另一案例:1600 rpm 時始終無法完成,改用 1000 rpm 後便順利完成。
  3. 在“乾淨”轉速下完成動平衡後,再提升至工作轉速進行微調。
  4. 根治方法:改變結構的剛性(加強機架、增加支撐、更換支座)。直接“裸機放置於混凝土地面”的機器通常表現不佳 — 加裝避震座/彈簧可有所幫助。

步驟 4:非線性 — “裝上配重後,反應卻不對勁”

徵兆:配重與響應不成比例;移除配重後,振動 無法回復 至初始數值(表示機器內部有部件發生位移或卡滯)。

  • 安裝 一半或三分之一 的計算配重,逐次迭代安裝。
  • 檢查試重是否過大:其造成的變化應為 20–30%,但 不應超過約 100%。試重過重會破壞線性模型的假設,導致過度校正。
  • 若初始振動非常小(<1 mm/s),即使只有 100–200 g 也可能造成劇烈飆升 — 請減少試重質量。
  • 若移除配重後振動未能回復原值 — 應排查機械性缺陷(例如配合面位移、鍵槽鬆動、裂紋等)。
為非線性機器手繪的極座標圖
資深動平衡技師的訣竅:面對非線性機器時,可手動將振動與試重向量繪製於極座標圖上 — 便能立即看出系統的偏移方向。

步驟 5:檢查自身操作是否有誤

請逐項檢查 第 09 章。最常見的錯誤包括:

  • 角度計算方向與 對抗 旋轉方向相反(症狀:振動不減反增,甚至幾乎加倍);
  • 誤用百分比而非公克(未輸入半徑);
  • 焊接加配重時卻勾選“移除配重”核取方塊;
  • 測量過程中移動了轉速標記;
  • 感測器軸向安裝,或 X1/X2 接反;
  • 測量系列中途轉速發生變化;
  • 程式預期試重已移除,但實際上仍留在原處;
  • 動平衡時未安裝刀片/錘片,事後才裝回。

步驟 6:實際案例中發現的缺陷

來自實務經驗的真實“元兇”(當動平衡“始終無法成功”時):

  • 離合器損壞 (雙盤式)— 內部零件破損,從外觀無法察覺;振動讀值不穩定;
  • 軸彎曲 — 徑向偏擺達 4–20 mm;動平衡僅能部分補償,結果會比一般情況差(達 11 mm/s,而非 3 mm/s);
  • 馬達後軸承存在間隙 — 出現約 85 Hz 的峰值;需等待更換新馬達;
  • 皮帶輪上的裂紋;
  • 粉碎機支架/固定座斷裂 修復後再次出現裂紋;
  • 軸承座磨損 — 透過堆焊並重新加工軸頸後解決;
  • 轉速感測器將皮帶輪的 2 個孔洞誤判為 2 個標記 — 轉速讀值“加倍”,計算結果因而毫無意義;
  • 空氣動力因素 — 管道吸力搭配結構剛性不足:此情況無需進行動平衡;應清潔濾網並加強結構剛性;
  • 變頻器 — 出現 300 Hz(6×50)峰值,關閉變頻器後隨即消失。

步驟 7:何時該停止

有些機器在未經維修前,無法於現場完成動平衡。即使是經驗豐富的技術支援團隊,在超過 10 年的經驗中也曾遇過少數幾次無法完成的案例(聯合收穫機切割器、2.5 公尺灌木切割機、挖掘機式粉碎機)。若機械狀態確有缺陷 — 應誠實告知客戶:先進行維修(軸承、軸、機架),再進行動平衡。這是專業的結論,而非失敗。

快速速查表:“為什麼安裝配重後振動反而增加?”

  1. 角度計算方向錯誤 → 請檢查是否沿旋轉方向計算。
  2. 焊接加配重時卻勾選“移除配重” → 導致結果符號反轉。
  3. 共振 → 使用 RunDown,改用其他轉速。
  4. 單次配重過大(在非線性機器上一次安裝全部配重)→ 改為安裝一半配重。
  5. 機械問題(間隙/裂紋)→ 進行大修。
  6. 誤判轉速標記 → 導致相位錯誤,請見 第 08 章.
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