Balanset-1A · Vibromera · 轉子現場動平衡
使用 Balanset-1A 進行現場動平衡:逐步操作完整指南
快速指南的擴充版本。它補充了簡版說明中省略的內容:尼古拉在客服對話中反覆向客戶講解的技巧與規則(約 650 則支援對話),以及來自 官方軟體手冊 (涵蓋 2.2.x 和 2.3.x 兩個版本)。編寫時力求盡可能全面且淺顯易懂:你可以像讀教科書一樣從頭讀到尾,也可以像查參考手冊一樣按章節查閱。
一半法則
不會出錯的角度基準
約 40 個問題及其解決方法
典型設備
ISO 1940 · ISO 10816/20816
核心要點——決定一切的八條規則
只要記住這些要點,大多數平衡工作都會成功
根據尼古拉的經驗,50–90% 的「平衡不了」案例其實出在軸承、裂紋或共振——而不是不平衡本身。拆下皮帶,用撬棍從兩個方向搖晃軸,檢查焊縫,鎖緊螺栓。哪怕是極輕微的軸承間隙,也會讓平衡完全失效。
切勿一次性裝上儀器計算出的全部質量。先裝一半(接近平衡的轉子則裝三分之一),做一次微調運行,觀察反應。實際機器是非線性的——裝上全部質量往往會過度補償,使角度翻轉 180°。
The correction weight angle is measured from the spot where that plane’s trial weight was installed, in the direction of rotor rotation. Not from the reflective mark! This is the number one beginner mistake. Each plane has its own zero.
一次有效的試重運行應使 1× 振幅改變 20–30%,或相位改變 20–30°。變化再小,儀器就沒有足夠的依據——計算結果會是垃圾數據:加大配重並重複測量。變化超過兩倍同樣不好。
平衡之前,先打開振動測量儀(F5)觀察:幅值與相位必須重複穩定(離散度不超過 10–15%,相位不超過 10°)。讀數「漂移」是共振或機械問題的徵兆:此時不要進行平衡。
轉速僅變化 100–200 rpm 振動就急劇跳升、相位翻轉約 180°、校正配重「繞著圈打轉」——這就是共振。可以用降速曲線(run-down plot)或敲擊測試(bump test)找到它,然後在曲線平坦的「高原」區域、留出 20–30% 的轉速餘量進行平衡。
轉速、感測器位置、轉速表與標記的位置、皮帶張力——每次運行都必須完全一致。只要有任何一項發生了改變(哪怕只是焊接後剛度變了),都要從 Run 0 以及各次試重。
微調(Trim)迭代永無止境——儀器總會建議再加一個小配重。參考基準:現場實測低於約 5 mm/s 已屬良好結果;低於 2 mm/s,硬幣就能立起來。狀況良好的機器通常 4–5 次運行即可完成平衡;如果做了很多次仍無結果,就該去查找機械原因了。
運作原理——用大白話講清楚理論
五分鐘的理論知識,足以解釋整個流程中的每一個「怪現象」
什麼是不平衡
理想的轉子質量分佈均勻,其重心恰好落在旋轉軸線上。實際轉子總會有一個「重點」:堆焊、磨損、積垢、製造誤差。轉子旋轉時,這部分多餘的質量會把轉子拉向自己的一側——每轉一圈一次。結果就是恰好在轉動頻率上的振動:這被稱為 1× 分量 (「one-x」),或 每轉一圈出現一次的振動。平衡工作的任務就是加上(或拆除)一個配重,以抵消重點的影響。
n ——轉速,rpm。範例:1,500 rpm → 1× = 25 Hz。不平衡產生的力隨 平方 與轉速的關係:在 3,000 rpm 下,同一個重點所引起的晃動要比 1,500 rpm 下劇烈四倍。
螢幕上的三個數值:V1s、V1o 和 F1
| 讀數 | 說明 | 用途說明 |
|---|---|---|
| V1s / V2s ——整體振動 | 整個頻段範圍內的總振動水準(RMS),單位 mm/s。它把所有因素都一起計算在內:不平衡、軸承、對中不良、皮帶、干擾。 | 評估機器的整體狀況,並與 ISO 10816/20816 的限值進行比較。 |
| V1o / V2o ——1× 分量 | 恰好在轉子轉動頻率上的振動,單位 mm/s。這正是不平衡所產生的振動。 | 平衡的關鍵參數:儀器根據 1× 分量的幅值與相位來計算配重。 |
| F1 / F2 ——1× 相位 | 振動向量相對於轉速表所偵測到的反光標記的角度。 | 告訴你 其中 是重點在拉動,而不僅僅是 每次事件撞擊的力道有多強. |
最關鍵的快速判斷:比較 Vo 與 Vs。 1× 分量在物理上不可能大於整體振動。如果 Vo ≈ Vs,那麼絕大部分振動來自不平衡,平衡是有幫助的。如果 Vo 明顯小於 Vs(例如 V1s = 12 mm/s 但 V1o = 1 mm/s),那麼晃動的並不是轉子:能量都在諧波與雜訊中(軸承、對中不良、間隙),在找到真正原因之前,做平衡毫無意義。檢查 頻譜.
影響係數法——為什麼需要做試重運行
儀器對你的機器一無所知:既不知道轉子質量,也不知道軸承支座的剛度,更不知道皮帶與機架的影響。因此僅憑初始振動是無法計算出配重的。整個流程的設計思路就是向機器「提問」:
- Run 0 ——在不安裝任何配重的情況下,測量初始振動向量(幅值與相位)。
- Run 1 ——安裝一個 試重 已知質量、裝在已知位置,然後測量 向量發生了怎樣的變化。這就是「提問」:系統會回答它對配重有多敏感、相位向哪個方向偏移。這個答案被稱為 影響係數.
- 剩下的就是純粹的算術:只要知道對已知配重的響應,儀器就能計算出需要多大的配重、裝在什麼角度,才能完全抵消初始向量。
為什麼「一次到位」行不通——非線性
儀器的計算假設系統是線性的:質量加倍,振動也隨之加倍變化。實際機器是非線性的:間隙、支座柔度、摩擦、氣動效應。用尼古拉的話直白地說:加了 100 g,振動上升 10 mm/s;再加 100 g,按計算應該是 +20,但實際卻是 +34 或 +14。儀器畫出的是直線,而現實是曲線。
由此可得出兩個實際結論:
- 「一半法則」:安裝計算質量的 1/2,並做一次微調運行來檢查。如果振動剛好下降了一半,說明系統是線性的——可以繼續加上剩餘部分。如果「偏離」了,就按分數步進調整(詳情見 「Balancing」 章節)。
- 平衡是一個反覆迭代的過程,而不是一次精準命中。出現兩到三次微調運行是正常現象,並不代表出了問題。
兩種標準——原因與結果
平衡涉及兩組不同的量,而它們經常被混淆:
- g·mm 與 G 等級(ISO 1940 / ISO 21940-11) — 這 原因:轉子本身究竟存在多少多餘質量、位於多大半徑處。這是轉子自身的固有屬性,與它安裝在何處無關。
- mm/s(ISO 10816 / ISO 20816) — 這 效應:機器晃動的劇烈程度。它取決於支座、基礎與共振情況。
在現場工作時使用 mm/s;而在平衡機上、或標準要求出具帶 G 等級的報告時,則需要用到 g·mm。軟體內建有 ISO 1940 公差計算器 ——見 「微調運行與結果評估」 區段對應的視窗中。
準備工作:安全與機械檢查
半小時的檢查,能省下一整天的平衡作業
安全
在安裝感測器或配重之前,先停止機器,並確保它不會意外啟動。 手動操作的所有步驟,都只能在機器完全停止時進行。
- 不要站在轉子的旋轉平面內 在運行過程中——鬆脫的配重恰好會朝那個方向飛出。轉速超過 2,000 rpm 時,也要把放筆記型電腦的桌子移到安全區域之外。
- 安裝配重時要確保在運行轉速下絕對不會脫落:「飛出的配重就是實實在在的拋射物。」用磁鐵作配重在運行轉速下總會飛脫。
- 轉子與皮帶傳動的標準護罩應保持原位;工具要遠離旋轉部件。
- 對存在裂紋、葉片損壞或明顯偏擺的轉子,不要進行平衡——請先維修。
- 不要在機器行為不穩定或進入共振的轉速下運行。
- 不要把轉速表放在風機進氣氣流附近——曾發生過被吸入葉輪的案例。
機器檢查:診斷流程順序
平衡只能消除不平衡本身。其他一切——裂紋、軸承間隙、緊固件鬆動、對中不良、共振——它都無法修復,反而常常會被它掩蓋。一個經過驗證的排查順序: 1) 軸承 → 2) 裂紋 → 3) 螺栓 → 4) 共振.
機器停機狀態下的檢查清單
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「用耳朵聽、用手摸」的診斷方法——值得學習
- 仔細聆聽機器的聲音。 在升速和降速過程中沿各部件走動聆聽:哐噹聲、敲擊聲或摩擦聲能比任何儀器更精確地指出問題部件。在降速過程中,要捕捉聲音消失的那一瞬間。
- 用手, 檢查每一處緊固件與蓋板:凡是有異響的地方,就是鬆動的地方。
- 電氣性質,還是機械性質? 在運行中切斷電源:電磁振動會瞬間消失,機械振動則會隨轉速逐漸衰減。50/100 Hz 的峰值(使用變頻器時則是 300 Hz)屬於電氣性質,並非不平衡。
- 同一機架上的兩個轉子 以相同轉速運行的部件無法同時進行平衡——儀器無法區分各自的貢獻。請拆下皮帶,一次只處理一個。
- 離轉子越遠,振動反而越大 (梯子、駕駛室或後視鏡在晃動,而軸承支座卻很平靜)——這是鬆動結構件的共振,並非不平衡:把感測器直接裝在晃動的部件上,找出其頻率。
裝置、連接與軟體
通道、轉速表、韌體、設定——這些都是進行第一次測量前需要準備好的
套件內容與通道
- Balanset-1A:USB 主機、兩個 振動感測器 (加速度計), 雷射測速儀, 反光膠帶, 磁性支架、量秤、手提箱。整套套件均由筆記型電腦的 USB 連接埠供電——完全不需要電池。
- 感測器 1 → 接頭 Ch-1(舊版機殼上為 X1)→ 平面 1;感測器 2 → Ch-2(X2)→ 平面 2。 單平面平衡使用通道 1。轉速表要插入 Tacho 連接埠(X3)。每個通道各自獨立校準——請勿混用。
- 通道顏色在整套軟體中保持一致:Ch-1——深紅色,Ch-2——藍色,轉速表——紫色。
轉速表需要連按三次才能開機
ON → AUTO → LASER。 未按下 LASER 時,光束較暗,讀取標記時會出現漏讀。轉速表內沒有電池——它是透過電纜供電的;請勿打開電池艙蓋,也不要打開外殼。轉子旋轉時,轉速表螢幕應顯示以 rpm 為單位的轉速。
連接到電腦
- 把感測器和轉速表連接到主機上,再把主機連接到電腦的 USB 連接埠。連接順序沒有嚴格要求:軟體隨時都能自行找到裝置。
- 啟動軟體並等待 綠色狀態列 位於主視窗底部: 在 COMx 上找到 USB 模組。裝置會在系統中顯示為一個「Arduino Due」COM 連接埠。
- 黃色指示線閃爍表示尚未找到裝置(仍在搜尋中);橘色表示電纜未插好,或連接埠被其他程式佔用。點擊狀態列本身就會立即觸發一次重新連線。
- 如果工作階段中電纜被拔掉,只需重新插回即可:連線與即時數據流會自行恢復,但被中斷的那次測量需要重新進行。
軟體:各版本,以及介面的兩個「世代」
- 1.71/1.72 這一系列 ——這是老一套經典做法。就目前而言,我們建議更新到 2.x 版本:穩定版已經發布,並且帶有降速曲線功能。
- 2.x 系列版本 ——一個重寫的核心:連續數據流、降速(coast-down)曲線、敲擊測試、軌跡圖、自適應測量、自動更新、工作階段還原。目前的 2.3.x 版本需要裝置韌體 5.5.0+ ——舊版韌體下測量會被阻擋,軟體本身會提示更新韌體(需 15–30 秒,過程中請勿拔下電纜)。
- 注意:不同世代的快捷鍵並不相同! 在新版中:F6——平衡,F7——圖表,F8——報告。在舊版中:F6——報告,F7——平衡,F8——圖表。請以按鈕上的標籤為準——按鍵功能一律直接印在按鈕上。
- 平衡介面有兩種版本—— Classic (平面 1 與平面 2 各自獨立視窗)以及 現代 (一個視窗中同時顯示運行卡片與即時信號)。可在以下位置選取: F4 – 設定 → 平衡表單。計算原理相同——哪種方式更方便就用哪種。
校準係數——切勿遺失!
每台裝置都有各自獨立的通道校準係數(通常是 16–25 範圍內的數字)。這些係數會重複記錄在 標籤位於裝置底部與包裝箱上,以及套件中 USB 隨身碟裡的一個檔案。重新安裝或更新舊版軟體時,必須把它們保留下來( F4 – 設定 → 振動靈敏度 分頁);在新版 5.x 韌體中,這些係數儲存在裝置本身內,可在更新後保留。係數只影響 mm/s 絕對讀數——即使係數不準確,平衡計算本身依然會收斂,但對照振動限值進行的評估則會出現偏差。
能在現場救急的小細節
- 工作階段還原。 軟體會自動儲存每一個平衡步驟。發生當機或意外關閉後,在還原提示中選擇「Yes」,所有運行記錄都會恢復。 選單 → Restore Session 按鈕也可以手動操作。請注意: 新轉子 會永久刪除已儲存的工作階段。
- COM 連接埠錯誤 / PurgeComm Error 22 Windows 11 更新後出現的問題已是眾所周知:把軟體更新到 2.x 版本(此問題只在該版本中修復)、拔下再重新插上電纜,必要時還原工作階段。
- 安裝: 使用安裝精靈時不要取消勾選資料庫元件與驅動程式;Windows 會要求重新啟動——在安裝完全結束前不要同意重啟;不要把程式資料夾放在 OneDrive 中;遇到 SmartScreen 攔截時,透過「更多資訊 → 仍要執行」繼續安裝。
- 來自變頻器(VFD)的干擾: 電纜上的鐵氧體磁環(首先是通往電機的輸出電纜),感測器接頭上鎖緊的耦合螺母(屏蔽層要靠它們導通——鬆動的螺母會拾取 50 Hz 干擾),並讓筆記型電腦用電池供電運行。不過變頻器(VFD)本身還是有用的:它是平滑改變轉速、避開共振的便捷方式。
- F12 在任何視窗中都能把螢幕截圖儲存到 Documents\Bs1A\Screenshots 資料夾:方便用於報告以及向支援團隊提問。要把報告發送給支援團隊,請使用 F1 – 關於 → 回報問題… (附上螢幕截圖與完整日誌)。
- 備品: 轉速表是最脆弱的部件,因此建議隨身攜帶備用件;感測器幾乎不會損壞;薄弱環節在於電纜與接頭。
裝置規格(簡要)
| 振動速度 (RMS) | 0.02–80 mm/s |
| 工作頻段 | 5–550 Hz(FFT 頻譜可達 1,000 Hz;超過 550 Hz 讀數會偏低) |
| 轉速 | 100–100,000 rpm(實際應用中,平衡轉速範圍約為 100–300 至 30,000–45,000 rpm) |
| 相位精度 | ±1° |
| 感測器 | MEMS 加速度計 ±3g,灌封處理;電纜長 4–5 m(可訂製 10–15 m) |
| 轉速計 | 雷射,工作距離 10–500 mm |
| 功率 | 透過筆記型電腦的 USB 連接埠供電,整套套件 |
| 作業系統 | Windows 7–11(不支援 macOS/Android);軟體不需要授權或訂閱,更新免費 |
誠實地說明一個局限性:早期軸承診斷(包絡分析,10–50 kHz)超出了本裝置的能力範圍——其頻率頻段對此而言太窄。較嚴重的軸承缺陷則可以在頻譜中看到。
安裝振動感測器
半數「平衡不了」的機器,只要正確安裝感測器就能解決問題

安裝位置與方式
- 嚴格沿徑向 ——垂直於旋轉軸;測量軸線穿過磁鐵。 絕對不要裝在機器的端面上:這是軸向振動,平衡「不會起作用」。真實案例:一台碎草機在感測器裝在端面時「怎麼都平衡不了」,出現過兩次;把感測器移到頂部後——立刻降到 5 和 7 mm/s,安靜下來。「有時候問題就出在最基本的地方。」
- 只能裝在剛性、堅固的部件上,並盡量靠近軸承 ——軸承支座、機架、靠近加強筋的位置。不要裝在鬆動的蓋板上,不要裝在薄鐵護罩上,也不要裝在被墊片或橡膠隔開的部件上。如果信號「毛躁」、不像正弦波,或整體振動遠高於 1× 分量,說明感測器裝在了一個自身在運動的部件上——請重新安裝位置。
- 在剛性安裝的機器上 (機座、基礎)垂直方向的剛度往往非常高,訊號會被「淹沒」——請把感測器裝在 水平方向:機器在該方向上的柔度更大。在軟性/彈簧支座上,要把感測器裝在頂部。改變感測器朝向是避開共振的合理方法,但這樣做之後整個流程要重新開始。
- 僅透過磁鐵接觸,覆蓋整個接觸面:感測器的側面不得接觸機殼。不要把平面磁鐵吸附在圓柱面上——那樣只有一個接觸點,感測器會晃動。磁鐵下方有 M4 螺紋:在不方便的位置,可用螺柱或轉接件安裝;在鋁製機殼上(磁鐵吸不住)可用長束線帶纏繞固定,或用 M4 螺栓。
- 不要裝在彈簧元件上 平衡台架的(彈簧):彈簧會發生形變並使訊號失真。感測器應裝在支座的可動部分上,並盡量靠近軸承。
- 電纜:切勿拉扯電纜來移動感測器,佈線時要確保電纜不會被捲入轉子(這是套件損壞最常見的原因)。鎖緊接頭上的「鐘形」耦合螺母:屏蔽層要靠它們導通,鬆動的螺母會拾取 50 Hz 市電干擾。
- 在感測器已安裝的狀態下焊接 是允許的——不要動感測器,但要斷開機器/拖拉機的接地線,避免焊接電流流經電子元件。
感測器與通道的快速檢查
- 打開振動測量儀並 用手搖晃感測器:圖表上應該出現一個幅值約 30–100 mm/s 的正弦波。穩定停留在 0.0X mm/s 屬於雜訊底線:說明感測器、電纜或接頭已經失效。
- 透過交換法定位故障:先在儀器接頭處交換感測器,再在機器上交換。如果「零點」跟著感測器走,說明問題出在感測器或電纜上;如果零點留在原通道,說明問題出在接頭或儀器通道上。
轉速表與反光標記
標記就是相位基準:任何干擾它的因素都會干擾計算結果
整個流程期間,不要觸碰轉速表或標記。 標記就是相位零點。如果反光膠帶在多次測量之間被移動,或轉速表的位置被改變,儀器就會把這種偏移誤判為試重的效果,從而錯誤地計算出配重。這是一個真實案例:一位客戶在流程進行到一半時挪動了標記,結果「弄壞」了計算結果。
標記
- 單一 圓周上的標記,寬度 10–20 mm(轉速較高時要更寬:在 14,000+ rpm 下,轉速表會漏讀較窄的標記)。套件中附帶的白色反光膠帶效果最好。
- 標記周圍的背景必須是消光且深色的。 用黑色記號筆把光亮的軸塗黑,或用消光膠帶包覆,否則轉速表會把反光當成標記來計數。
- 該貼在哪裡: 裝在輪轂或軸上——裝在嚴格按轉子轉速旋轉的部件上。不要裝在葉片上(否則儀器會看到全部四片葉片)。如果轉子在減速箱後方,標記應貼在轉子本身上,而不是輸入軸上。
轉速表
- 開機: ON → AUTO → LASER;與標記的距離為 10–500 mm(通常為 20–50 cm);如有反光,可將光束傾斜約 45° 對準表面。
- 轉速讀數比實際值高出 2–3 倍? 雷射看到了「多餘的標記」:反光點、螺栓、孔洞、焊縫、油漬。診斷很簡單:8695 / 2856 ≈ 3,說明存在三個「標記」。打磨或遮蓋反光點,改變角度與距離。
- 陽光與強光會使光電元件失靈 ——即使沒有直射陽光也是如此。症狀:你走近轉速表(擋住了光線)它就正常工作;你一走開它就停止。解決方法:想辦法遮光——一塊紙板、一隻手、一塊布、一把傘都行。「沒有什麼比一塊普通紙板更管用了。」
- 「12 點或 6 點方向」小技巧: 如果掛在拖拉機液壓系統上的農具在緩慢下沉,就把光束對準圓周的最高點或最低點——當農具下沉時,雷射會直接看不到標記(這一點很明顯),而不是在你不知不覺間讓相位偏移。
- 「轉速表故障」——即使轉速讀數本身是正確的 ——對於轉速「浮動」的機器(皮帶傳動、農業機械)而言,轉速表濾波設定過於嚴格。標準解決方法:設定 Tacho unevenness = 200 (舊版本)或放寬 Tacho filter 在 F4 – 設定 (新版本中為 Auto/Fine 1%…Rough 20%)。但如果可以的話,最好先排除不穩定的根本原因,而不是放寬濾波設定。
- 高於約 45,000–60,000 rpm 膠帶開始脫落,並自身引入了不平衡——這時請改用霍爾感測器(可連接到儀器上)。
- 沒有機器時檢查轉速表:把光束對準一個通電的白熾燈:正常裝置在 50 Hz 市電下讀數約為 6,000 rpm,在 60 Hz 市電下約為 7,200 rpm(燈絲以市電頻率的兩倍在閃爍)。
平衡前準備:振動測量儀、頻譜、共振
決定平衡是否可行的三項檢查
檢查一。在振動測量儀中花一分鐘:穩定性
- 打開振動測量儀: F5 – 振動計。把機器升到運行轉速。
- 觀察一分鐘。讀數必須 重複:幅值離散度在 10–15% 以內,相位在 10° 以內。新版本中,數值下方的彩色狀態條會有所幫助:綠色 穩定 表示可以測量,橘色 不穩定 表示無法測量。
- 如果讀數的「漂移」超過這個範圍,那現在還不到平衡的時候:原因可能是共振、轉速不穩或機械問題。儀器會把隨機波動誤判為試重的效果,計算結果就會是一堆垃圾數據。
- 如果讀數不穩定,可以增加平均次數(Averages:預設為 32,不穩定時可設為 64–128),但請記住:平均只是掩蓋症狀,並不能消除根本原因。
檢查二。Vo 與 Vs 的比較,以及頻譜
比較 V1o 與 V1s(見 理論)。如果 1× 分量只佔整體振動的一小部分,請打開分析儀(F7 – 圖表,舊版中為 F8)並查看頻譜:
| 頻譜所呈現的內容 | 代表意義 |
|---|---|
| 恰好在 1× 處出現一個主導峰值 | 很可能是不平衡——在檢查完機械狀況後,就可以進行平衡。 |
| 在 2× 處出現明顯峰值 | 對中不良、聯軸器、彎曲的軸、幾何形狀問題。平衡無法解決這些問題。 |
| 一片諧波「森林」:2×、3×、4×…… | 緊固件鬆動、間隙、部件相互接觸。先把所有連接都鎖緊,並修復這些問題。 |
| 峰值出現在 50/100 Hz(使用變頻器時為 300 Hz),而不是運行轉速的整數倍 | 屬於電氣/干擾性質,而非機械性質。測試方法:切斷電源——電氣振動會瞬間消失。 |
| 一個底部寬闊、呈「暈開」狀的峰值 | 轉速不穩,或附近存在共振。 |
| 轉速改變時峰值位置保持不變 | 結構共振。如果峰值隨轉速一起移動,說明是某個旋轉部件(皮帶輪、皮帶、內部軸):把雷射轉速表對準可疑部件,比較兩者的頻率。 |
檢查三。共振
共振是指運行轉速與結構的固有頻率重合的情況。在共振點及其附近(轉速的 ±20–30%)平衡是不可能的:讀數會跳動、相位會翻轉,儀器會不斷要求在轉子「整整一圈」上都加配重。
- 徵兆: 轉速僅改變 100–200 rpm,振動就會成倍變化(5 mm/s 變成 15 mm/s);經過峰值時相位會翻轉約 180°;結構對一些小事(一塊布、一根支撐頂桿)反應十分劇烈。
- 降速(coast-down)曲線 是尋找它的主要工具:振動測量儀 → 降速 分頁 → 把轉子升到運行轉速 → F9 → 關閉驅動並讓其自由降速。程式會繪製幅值與相位相對於轉速的曲線:共振 = 峰值加相位翻轉。應在遠離峰值的「高原」區域進行平衡。
- 撞擊測試 適用於無法直接升速通過共振點的機器:在機器停止的狀態下,啟用 撞擊測試 分頁(核取方塊位於 F4 – 設定 → 實驗性),按下 Start,並用橡膠槌敲擊(或透過木塊用鐵鎚敲擊——切勿直接用裸鋼敲擊) 緊鄰 感測器所在的位置,而不是感測器本身。頻譜峰值即為固有頻率;換算小技巧:1 Hz = 60 rpm。
- 階梯式掃頻: 從最低轉速開始,以 50–100 rpm 為步進逐級升高,每個轉速點保持半分鐘並測量 3–4 次——一張幅值與相位的表格就能顯示出危險區域,以及可安全平衡的「谷底」區域。
- 如何避開共振: 改變運行轉速(有時只需偏移 200–300 rpm 就夠了);改變剛度——加裝加強筋、角撐、支撐頂桿(一個經典案例:一台風機連續 9 天都平衡不了;用千斤頂頂住風機外殼後立刻就平衡成功了);改變感測器的測量方向。任何改動之後,都要重新開始整個流程。
該用什麼轉速進行平衡
- 在運行轉速下 ——機器實際工作時的轉速。「理論上剛性轉子可以在低速下完成平衡,但理論上理論和實踐沒有區別,而實踐上卻有」:務必在運行轉速下驗證結果。
- 不要選擇「晃動最劇烈」的那個轉速 ——在共振點上晃動最劇烈,而恰恰是在這一點上無法進行平衡。
- 振動超過 30–50 mm/s? 分兩階段平衡:先在最低轉速(500–900 rpm)下做一次粗平衡,然後在運行轉速下再完整做一遍整個流程。振動很劇烈時,機殼會「像果凍一樣變形」,影響係數也會發生漂移。
- 如果機器有三檔轉速可選,請從最低檔開始——在最高檔下感測器可能會過載。
平衡:平面、試重、運行次數
完整流程——從選擇模式到安裝校正配重
單平面還是雙平面
- L/D < 0.5 — one plane (尼古拉出於謹慎,把上限定為 1/3)。圓盤、皮帶輪或窄葉輪的表現就像「薄餅」一樣:單一質量就已足夠。
- L/D ≥ 0.5——雙平面。 在較長的轉子上,兩端可能會朝相反方向偏拉(偶不平衡)——單一配重無法解決這個問題。
- 即使是窄轉子,只要運行轉速達到 2,800–3,000+ rpm,或需要達到 G 2.5 或更高等級,也應使用兩個平面。
- 現場需要留意的一個徵兆:你在一個平面上做了平衡,但第二個軸承支座處的振動仍然居高不下——這時應改用兩平面。
- 代價是:單一平面需要 3 次運行(Run 0 → Run 1 → 微調運行),雙平面需要 4 次(Run 2 已加裝)。
- 平衡完成後的一個提示:如果兩個平面的配重角度一致,說明是靜不平衡;如果配重在不同平面分別落在 0° 和 180°,則以偶不平衡為主。
試重:質量與位置
- 粗略估算配重質量——約為轉子質量的 0.5–2%。 只有一個判定標準:試重運行後,1× 分量的幅值必須變化 20–30% 或使相位變化 20–30° (讀數「漂移」——變化 50% 或更多,但不超過兩倍)。如果變化更小,就把配重加大 1.5–2 倍並重複運行。程式本身會拒絕過於微弱的響應: 試重太小.
- 配重過重同樣有害 ——這會把系統推向非線性狀態,是很危險的做法。實際案例:一台破碎機在振動低於 1 mm/s 時,客戶焊上了 3–4 kg 配重——振動反而急劇惡化;後來發現 1 kg 才是最理想的。轉子越接近平衡,它對每一克的變化就越敏感。
- 該裝在哪裡:只要方便安裝的位置都可以。 該點就成為所在平面的角度零點。在兩個平面中,配重不必位於同一條直線上。用粉筆或記號筆標記該位置——經過多次運行後很容易搞混。
- 試重是被移動,而不是新增加的:之後 Run 1 它會被拆下並移到平面 2,用於 Run 2。切勿同時安裝兩個平面的試重——儀器將無法區分各平面的貢獻。而且 務必在安裝校正配重之前先拆除試重 ——人們總是忘記這一步。如果無法拆除(已焊死)——請勾選 Leave on rotor(保留在轉子上) 計算時就會將其納入考量。
- 稱量試重,並精確輸入其質量 ——為數不多必須精確的數值之一。安裝半徑則可以大致輸入(見下文)。
依機器類型劃分的典型試重質量(源自現場經驗)
| 機器 | 典型試重 |
|---|---|
| 小型風機 | ~10 g |
| 風機,900–1,500 rpm | 40–80 g |
| 大型風機 | ~100 g |
| 秸稈粉碎機/聯合收割機的排出加速器 | 50–100 g |
| 割草機 | 200–400 g |
| 粉碎機 | 400–500 g |
| 林業碎木機、大型破碎機 | 500–700 g |
| 轉子約 1.7 噸的破碎機 | ~1 kg |
| 重型滾筒 | 800–1,000 g |
| 小型渦輪機、主軸 | 3–50 g |
這些是來自實務經驗的參考數值,並非硬性規則:真正的判斷依據是 20–30% 這一標準。程式內建有 第一次試重的估算值 視窗——根據 Run 0 的數據估算質量與「輕」側位置(這需要感測器與轉速表對準同一條線)。
關於半徑:它並不會影響配重的計算結果。 不需要它也能計算出校正質量與角度;半徑只是用來以 g·mm 顯示殘餘不平衡量,並以克為單位顯示結果。如果不確定精確值——請輸入一個大概的數值,但務必要輸入:半徑留空(或從未輸入試重質量)時,結果會以試重的百分比顯示,這常常讓初學者感到困惑。100 g 試重的 150% = 150 g。唯一的規則: 以與試重相同的半徑安裝校正配重;如果半徑不同——請自行重新計算:質量 × (試重半徑 / 新半徑)。沿轉子軸向移動配重是可以的——不會影響角度。
程式中的操作流程(新版介面;步驟與經典介面相同)
- 準備工作。 Tab F2 – 單平面 或 F3 – 雙平面 → F6 – 平衡 (舊版中為 F7)。在第一次運行前選擇平面數量,輸入試重質量(質量,g)與半徑(半徑,mm)分別對應每個平面;請留意單位指示:應顯示「g」,而不是橘色的「%」。
- Run 0 ——初始測量。 把轉子升到運行轉速,等待轉速表信號穩定後再按下 F7 執行。此卡片會記錄幅值、相位與轉速。停止機器。
- Run 1 ——平面 1 的試重。 安裝已稱重的試重(其位置即為平面 1 的 0°),以相同轉速運行機器,按下 F7 執行。檢查響應(20–30%)。停止機器,拆下配重(除非 Leave on rotor(保留在轉子上) 已勾選)。
- Run 2 ——平面 2 的試重 (僅限雙平面)。與之前相同:在平面 2 安裝配重、運行、測量、拆除。
- 計算過程是自動完成的 在最後一次試重運行之後:平面欄位會顯示質量(g)與角度(°),以及動作提示——加配重或拆配重。打開 Show Polar ——極座標圖會顯示配重位置,並用箭頭標示旋轉方向。
- 安裝校正配重 ——遵循下面的「一半法則」,並從該平面試重的安裝位置起,沿旋轉方向、以相同半徑測量角度。
- Run T ——微調運行。 啟動機器並按下 F7 執行。程式會顯示殘餘振動與不平衡量,並與公差進行比較(綠色——在公差範圍內,紅色——超出範圍)。接下來是微調迭代(詳見章節 「微調運行與結果評估」).
F5 返回 按鈕可撤銷上一步操作; 選單 → New Rotor 是完全重置(同時也會刪除自動儲存的工作階段!)。程式能自動捕捉的錯誤包括:試重過小、讀數沒有變化(「你真的裝上配重了嗎?」)、感測器過載(削波)、各次運行之間轉速不穩定。
「一半法則」——最主要的現場技巧。 假設儀器計算出的結果是 240 g、135°。不要一次性全裝上去:
1) 安裝 一半 (120 g)裝在計算出的角度上,並做一次微調運行。
2) 振動大約下降了一半,角度沒有「偏移」——說明系統是線性的:加上剩餘部分即可完成。
3) 下降或偏移的幅度比預期多或少,或角度發生了偏移——繼續按分數步進(每次新計算值的 1/3、1/4),每次運行後讓儀器重新計算。
4) 振動已經接近零——按三分之一步進:接近零點時系統會格外敏感。
原因:在非線性機器上安裝全部計算質量會導致過度補償——振動幅值不變,但相位卻翻轉了約 180°,初學者就會開始「原地打轉」。如果安裝配重後角度翻轉了 180°——說明你補償過頭了:拆掉一半。
測量角度——這是最容易出錯的環節
- 0° 即為該平面試重所在的位置。 不是反光標記,不是最後安裝的配重,也不是附近的劃線。每個平面都有自己獨立的零點。
- 角度是沿轉子的旋轉方向測量的。
- 如何測量角度: 最準確的方法是按弧長計算:長度 = π × D × (角度/360),沿旋轉方向從零點用捲尺量出。也可以用手機上的量角器 App,或憑目測按 45–90° 分區估算,就像切披薩一樣。±5° 的誤差並不關鍵;對農業機械來說,各次測量之間 ±15–30° 也屬正常。
- 「拆除配重」這個動作 是同一種校正方式,只是位置移動了 180°(在重點側鑽孔或打磨)。兩個平面必須採用同一種方法。鑽孔之前,最好先用一個臨時配重在對面驗證一下計算結果。
- 所有微調運行也都沿用同一個零點——因此請把試重位置永久標記出來。
校正配重:使用什麼材料、如何固定
焊接、螺栓、夾具——以及焊縫本身的質量
焊接——主要方法
- 先做點焊,最後再完整焊接。 至少在 3–4 個位置點焊配重,焊縫長度 1 cm 以上——這對微調運行來說已經足夠。只有在結果確認之後才進行完整焊接,然後再做一次微調運行:焊接會增加質量。
- 一道焊縫重約 30–100 g,若焊接量較大,甚至可達 300–400 g。一個實用技巧:在最後一步,先安裝比計算值少 50–100 g 的配重「為焊接留出餘量」,完全焊好之後如有需要可用角磨機稍微磨掉一點,或在對面加一個小配重。
- 材質: 低碳軟鋼(高碳鋼在受衝擊時會開裂),以及適用於衝擊載荷的焊條。隨身攜帶會很方便:20×20 mm 方鋼、寬體(擋泥板型)墊圈(最高約 100 g)、大螺母。再帶上一台量程 2 kg 的秤——碎草機用的配重有時會超過一公斤。
- 如果有東西會壓過配重(皮帶、滾輪),配重就不能凸出外徑之外。
無需焊接
- 刀片安裝螺栓上的墊圈(聯合收割機)——完全不需要焊接;風機葉輪背板上鋁鉚釘上的墊圈。
- 傳動軸上用管夾加螺紋鎖固膠;葉片上用夾具——只能用帶鋸齒的彈簧鋼夾(普通的會飛脫)。
- 黏貼式汽車輪胎配重塊——僅限用於 內側 輪緣表面(離心力會把它們壓緊而不是甩脫),再纏上膠帶。對於小型零件,熱縮套管與加強型(纖維)膠帶也很有幫助。
- 不要用磁鐵充當配重 ——在運行轉速下,它們肯定會飛脫。
關於配重數量的常識
- 不要拆除舊的或原廠配重 ——儀器會自動把它們考慮在內(它們已經「內建」在初始向量之中)。只有在物理上實在沒有位置再裝新配重時,才需要拆掉它們。
- 轉子最終「像刺蝟一樣渾身是配重」也沒關係——重要的是振動消失了。加一個新配重比移動一個舊配重要容易得多。
- 大型機器上算出的小配重可以忽略:「一根卡住的樹枝也就 10 g 重。」對於重型轉子,低於約 50 g 的配重沒有意義。
程式中的特殊安裝方式:Fixed positions(固定位置)、Circular groove(環形槽)、Drill(鑽孔)
- 固定位置 ——適用於葉輪與位置固定的轉子(葉片、螺栓):輸入位置數量,程式會把校正量分配到最近的兩個位置上(Z1/Z2 行會顯示位置編號與質量)。在極座標圖上檢查這種分配結果。
- 圓形溝槽 ——三個等質量配重安裝在環形槽內(砂輪的 T 型槽):程式會計算出各自的角度,使合成向量等於所需的校正量。
- Drill(鑽孔)/Remove mass(拆除配重) ——鑽孔去重平衡:輸入鑽頭直徑、最大深度和材料密度——程式會計算出深度、角度(重點側 = 與配重安裝角度相差 180°)以及孔數。
- 校正方式(加配重/拆配重)在所有平面中必須保持一致。
微調運行與結果評估
微調運行、何時該停止,以及什麼才算「合格」
精細微調(微調迭代)
- 微調運行結束後, 不需要再做新的試重運行 ——影響係數已經是已知的。程式會計算出一個附加配重;按照「一半法則」安裝它 不必拆除已經安裝好的配重,然後重複微調運行。通常 2–3 次迭代就足夠了。
- 觀察變化趨勢。 如果振動持續下降,哪怕只降低一點點——就繼續。如果反而升高了——就停下來:不要繼續堆加配重,去找出原因(角度?機械問題?共振?)。將每次運行結果與 Run 0 記錄在日誌中:有時最佳結果出現在中間某一步——你可以回退到那個配重配置。
- 微調階段就其本質而言永無止境 ——儀器總會建議再加一個小配重。何時停止由你自己根據公差來決定。越接近零點,計算出的質量與角度就越「飄忽」——接近零點時只剩下雜訊;在低振動時出現的測量離散警告是正常現象,並非故障。
- 狀況良好的機器通常 4–5 次運行即可完成平衡。 第一次就命中「零」通常只會在實驗室台架上發生。但如果你已經做了很多次運行卻毫無結果——這本身就是一個診斷信號:去尋找機械方面的原因。
- 重複性檢查:拆下配重——振動應恢復到初始水準。如果沒有恢復——說明機器內部有東西在移動(內部有沙子、榔頭鬆動、軸承在座內打滑);也就是不具備重複性。
三種不同的「公差」——切勿混淆
| 評估的是什麼 | 參數 | 標準 |
|---|---|---|
| 程式中顯示的平衡結果 | 殘餘 1× 振動與殘餘不平衡量 | 你可以設定目標數值(程式內建的 ISO 1940 計算器) |
| 機器的整體狀況 | 整體振動 VΣ, mm/s RMS | ISO 10816 / 20816——在軸承座上進行的測量 |
| 轉子平衡品質 | 殘餘不平衡量,單位 g·mm/kg,平衡品質等級 G | ISO 1940-1 / ISO 21940-11 |
程式顯示的「在公差範圍內」訊息,僅針對殘餘 1× 分量而言。它並不能取代依 ISO 標準進行的整體振動評估,也不保證達到某個平衡品質等級 G。若需出具合約報告,應記錄所依據的標準、其版本、測量點、頻率頻段以及運行工況。
整體振動的大致區間劃分
軸承座上的寬頻振動,單位 mm/s RMS(依循歷史上的 ISO 10816-3 分級;僅作參考,並非定論——支座類型會改變限值):
B——可接受長期運行
C——受限,需排除原因
D——不可接受
| 機器分組 | A 區 | B 區 | C 區 | D 區 |
|---|---|---|---|---|
| I 級——15 kW 以下的小型機器 | ≤ 0.71 | 0.71–1.80 | 1.80–4.50 | > 4.50 |
| II 級——15–75 kW 的中型機器 | ≤ 1.12 | 1.12–2.80 | 2.80–7.10 | > 7.10 |
| III 級——大型機器,剛性基礎 | ≤ 1.80 | 1.80–4.50 | 4.50–11.20 | > 11.20 |
| IV 級——大型機器,柔性基礎 | ≤ 2.80 | 2.80–7.10 | 7.10–18.00 | > 18.00 |
尼古拉的現場經驗法則: 低於約 5 mm/s 屬於良好結果;對於採用軟支座的農業機械,可接受到約 7;低於 2 mm/s——「硬幣立得住」(順帶一提,這也是向客戶展示成果的最佳方式——也是最好的宣傳素材:「震動 → 配重 → 安靜 → 硬幣」)。對於裝在輕機架上的重型轉子,要壓低到 1 mm/s 以下。風機有自己單獨的標準,即 ISO 14694。
程式中的 ISO 1940 公差
- 在平衡視窗中,點擊 ISO 1940… (在舊版本中—— 計算).
- 輸入轉子質量(kg)與運行轉速;選擇等級: G 6.3 ——風機、葉輪、傳動軸、農業轉子(通用工業首選); G 2.5 ——高速與精密機械; G 16 ——粗放型農業設備與破碎機。舉例感受一下量級:一個 80 kg 的轉子在 3,000 rpm 下——每平面 G 6.3 ≈ 800 g·mm,G 16 ≈ 2,000 g·mm。
- 點擊「OK」——公差值就會被輸入到 公差 欄位;若為兩個平面,則各分配一半。微調運行結束後程式會顯示 PASS/FAIL。
當以下所有條件都成立時,即表示平衡已完成:
0 / 6
重新平衡、存檔與報告
第二次為同一轉子做平衡時,只需一次測量即可完成
已儲存的影響係數
影響係數——某台特定機器的「性格」——會由系統自動儲存到存檔中 Balanset 軟體 每次平衡作業都會自動記錄。對同一轉子(或同型號轉子)重新平衡時,不需要再做試重運行:
- 打開存檔: F8 – 報告 (舊版中為 F6),在其中選擇帶有勾選標記的紀錄 係數 欄,然後按下 F5 – 套用係數 (必須是 F5——「OK」按鈕不會載入係數!)。或者從平衡表單中: 選單 → Load Coefficients.
- 僅執行 Run 0 ——校正結果會立即計算出來。
- 安裝配重並做一次微調運行。 角度是從原始平衡流程中的試重位置開始測量的 ——這正是你應該把它永久標記在轉子上的原因。
係數只有在一切都沒有改變時才有效:同一台機器、同樣的感測器位置與朝向、同樣的轉速、同樣的剛度。更換了軸承、重新焊接了機架、移動了感測器——係數就已過時,需要重新完成整個流程。批量平衡同一型號的轉子時,將試重安裝在反光標記的同一位置——這樣每台的零點基準就能保持一致。
存檔與報告
- 每一次平衡作業都會自動寫入存檔(關閉視窗時系統會詢問轉子名稱)。存檔位於 Documents\BalSoft\Bs1A 並且在更新後仍會保留;要移到另一台電腦,只需複製這個資料夾即可。
- 報告:該 報告 平衡視窗中的按鈕,或從存檔中(F9 – 報告)。匯出格式——PDF、HTML、RTF;ReportTpl 資料夾中的範本可依你的公司品牌自訂。
- 振動測量儀與降速曲線報告——透過 報告 位於對應的振動測量儀分頁中的按鈕:方便附加到「前/後」缺陷對比報告中。
疑難排解:常見問題與解決方法
症狀 → 需要檢查什麼。搜尋會過濾本章節中的所有表格
平衡結果無法收斂
| 症狀 | 原因及應對方法 |
|---|---|
| 儀器一直要求「繞著整個圓周」加配重,而且要求的配重越來越大 | 共振或軸承間隙(非線性)。改變轉速或剛度,檢查機械狀況。否則「轉子最終會被配重完全裝滿」。 |
| 加裝配重對振動完全沒有影響 | 振動過大——可能是共振所致:降低轉速,分兩階段平衡(先在低速下做粗平衡,再在運行轉速下平衡)。否則就是軸承損壞或存在裂紋。 |
| 安裝配重之後角度翻轉了約 180° | 過度補償:配重超過了最佳值。拆掉一半,重新做一次微調運行。 |
| 計算出的配重質量出現不合理的跳動(500 g → 200 g → 1.5 kg) | 軸承間隙。請停機並檢查軸承配合情況。 |
| 計算出的配重質量異常龐大(中型轉子上竟達數公斤) | 操作流程有誤(角度?是否已拆下試重?),或結果是以試重質量的百分比而非以克為單位顯示。 |
| 配重異常小,但振動卻很大 | 檢查 1× 分量、整體振動與頻譜——問題可能並非不平衡。或者感測器裝錯了位置(端面、「晃動」的部件):重新安裝感測器並從頭開始。 |
| 結果以百分比而非克數顯示 | 沒有輸入試重質量(或半徑)。請輸入它——結果就會重新換算成克數;100 g 試重的 150% = 150 g。 |
| 拆下配重後——振動並未恢復到初始數值 | 內部有東西在移動:轉子內的沙子/水、鬆動的錘子、在座內打滑的軸承。不具備重複性——平衡就無法進行。 |
| 振動在運行過程中逐漸升高 | 持續穩定上升——說明有東西正在移動(軸承在座內、輪子在軸上);呈波浪式變化——說明是兩個振源之間的拍頻。檢查軸承是否發熱。 |
| 相位會自行漂移(在同一次測量內偏移 ±10° 甚至更多) | 軸承間隙。較少見的情況——熱漂移:可比較機器冷機與熱機時的差異。 |
| 一個平面收斂了,另一個卻沒有 | 局限於第二個軸承支座一側的局部問題:軸承、共振、鬆動。請專門檢查該支座。 |
| 平衡結果堪稱完美,機器卻依然在晃動 | 看頻譜:振動源並非轉子本身(動力輸出軸、皮帶、相鄰設備、電氣原因)。V1o 很小而 V1s 很大——平衡本來就幫不上忙。 |
| 重新裝配之後,不平衡量急劇增大 | 該零件可以裝配在兩個位置(相差旋轉 180°),拆裝之後若裝反了方向——重點就會跑到相反的一側。拆卸之前,請用衝點或記號筆標記各零件的相對位置。 |
| 接近零振動時出現「測量偏差 >30%」錯誤 | 這是正常現象:越接近零點,幅值與相位讀數就越不穩定。這是提示你該停止的訊號,而不是故障。 |
轉速表與轉速(RPM)
| 症狀 | 原因及應對方法 |
|---|---|
| 轉速讀數比實際值高出 2–3 倍 | 雷射看到了「多餘的標記」:反光點、螺栓、孔洞、焊縫。用讀數除以實際轉速——就能知道究竟有多少個「標記」。打磨掉這些反光點/貼上膠帶遮蓋,改變光束角度。 |
| 顯示出了轉速,但程式卻提示「Tachometer failure」 | 轉速不均勻(皮帶傳動、農業機械):放寬濾波設定——舊版中的 Tacho unevenness = 200,或新版 F4 設定中的 Tacho filter。轉速較高時——把標記加寬。 |
| 破折號「— RPM」,代表無轉速讀數 | 開機順序 ON → AUTO → LASER(不按 LASER 光束會較暗);標記是否已貼好?距離是否在 10–500 mm 之間?轉速表螢幕應顯示轉速(rpm)。 |
| 戶外/強烈日光下無法讀取轉速(在車間內可正常工作) | 強烈日光會使轉速表失靈。設法遮光:一塊紙板、你的手、一把傘都可以。判斷依據:用身體擋住光線它就開始正常工作。 |
| 轉速「凍結」不變 | 與儀器的通訊已中斷,或標記未貼好。請檢查 USB 狀態列和標記情況。 |
| 轉速表「開不了機」,你正在找電池 | 裡面沒有電池——它是透過電纜供電的。請勿打開外殼。測試方法:用通電的白熾燈照射 → 約 6,000 rpm(50 Hz 市電)或 7,200 rpm(60 Hz)。 |
感測器與通道
| 症狀 | 原因及應對方法 |
|---|---|
| 機器明明在晃動,某通道讀數卻是 0.0X mm/s | 電線/接頭斷路:搖晃感測器(應能看到 30–100 mm/s 的正弦波),在接頭處與機器上交換感測器——「零點」要嘛跟著感測器走,要嘛留在原通道上。 |
| 頻譜中恰好在 50 Hz 處出現峰值 | 干擾來源:接頭上的耦合螺母鬆動(屏蔽層要靠它導通),或附近有變頻器。鎖緊螺母,在電纜上加裝鐵氧體磁環,讓筆記型電腦用電池供電運行。 |
| 信號「毛躁」,不像正弦波;Vs 遠大於 Vo | 感測器裝在了「晃動」的部件上(護罩、蓋板),或裝在了端面上——請移到剛性支座上,並沿徑向安裝。或者問題根本不是不平衡——請查看頻譜。 |
| 機器放在混凝土地面上時,讀數會「漂移」 | 與地面之間的微小衝擊:把機器放在減震墊上,或固定在混凝土上;感測器水平放置,並加大試重。 |
軟體與通訊
| 症狀 | 原因及應對方法 |
|---|---|
| COM 連接埠錯誤,PurgeComm Error 22 | Windows 11 更新後的一個已知問題:把程式更新到 2.x 版本(此問題只在該版本中修復)、拔下再重新插上電纜、還原工作階段(Restore Session)。 |
| 「USB module not connected」(黃色指示線) | 電纜、換一個 USB 連接埠、驅動程式(裝置管理員中應顯示一個「Arduino Due」COM 連接埠)。點擊狀態列——會立即重試連線。 |
| 「無回應」/連接埠存在,但沒有通訊 | 連接埠被其他程式佔用(第二個副本、終端機)——請將其關閉;或拔下再重新插上電纜。 |
| 「Firmware not supported」——測量功能被鎖定 | 2.3.x 版程式需要 5.5.0 以上韌體:請接受更新提示(需 15–30 秒,過程中請勿觸碰電纜)。 |
| 電腦與儀器的連線時斷時續;儀器在受到撞擊後「失聯」 | 內部的電路板之間可能鬆脫了:拆下 4 顆外殼螺絲,重新插好內部的接頭。有時罪魁禍首就是 USB 電纜本身。 |
| 作業進行到一半時程式當機/筆記型電腦重新啟動 | 重新打開平衡視窗,並在還原提示中選擇「Yes」——所有運行記錄都會恢復(最多可回溯 7 天)。 |
| 重新啟動後設定沒有被儲存 | F4 設定只有在按下 Save 或正常退出程式時才會被寫入;異常關閉不會儲存這些設定。如果仍然無法儲存——請以系統管理員身分執行程式。 |
| 存檔功能無法使用(便攜式安裝) | 缺少資料庫元件:請重新執行一次安裝程式,並保持勾選「DB setup」與驅動程式。請勿把程式安裝到 OneDrive 資料夾中。 |
| 無法輸入帶小數點的質量數值 | 小數點分隔符(點/逗號)取決於 Windows 地區設定:輸入整數克數,或更改地區設定。此問題已在 2.x 版本中修復。 |
| 懷疑「儀器算錯了」 | 合理性檢查:裝上一個已知配重並觀察其響應——變化應成比例且可重複。你也可以在同一台機器上同時比較兩台儀器的結果。 |
程式提示訊息
| 留言 | 含義及應對方法 |
|---|---|
| 試重太小 | 響應幅值變化小於約 10%、相位變化小於約 5–10°:把試重加大 1.5–2 倍,或改變它的位置(可能剛好落在了一個「節點」上),然後重複運行。 |
| 測量結果與上一次運行相比毫無變化 | 讀數沒有變化:你是否真的安裝/移動了試重?請檢查後重試。 |
| 偵測到訊號削波(ADC 飽和) | 感測器過載:降低轉速/試重質量;或啟用實驗性的「Recover clipped 1x」削波修復功能(結果僅為近似值)。 |
| 影響係數計算失敗 | 兩個平面的響應呈線性相關:請改變試重的質量或角度,重新進行試重運行。 |
| 增加平均次數並不能提升精確度 | 精度已經到達「高原期」——這是機械問題的徵兆(間隙、轉速不穩)。你可以接受目前的結果,但仍值得找出根本原因。 |
| 轉速發生了明顯變化 | 各次運行之間轉速發生了變化(或轉速表觸發了兩次)。所有運行必須採用相同轉速。 |
| 對三配重槽式方法來說太重了! | 無法用三個各佔試重質量 1/3 的配重來湊出所需校正量:請改用 Free positions(自由位置)功能,或先降低不平衡量。 |
| 無轉速計 – 僅RMS | 沒有轉速表信號時,只能取得整體振動:沒有反光標記就無法計算出 1× 分量的幅值與相位。 |
典型機型:各自的特點與陷阱
源自對約 1000 台機器的實務經驗:每種類型該檢查什麼、該預期什麼
- 對它們進行平衡 抬離地面 (農具懸空自由狀態)以及 在裝有刀片/錘子的狀態下:如果沒有它們,一旦重新裝上,不平衡就會立刻復現。
- 成對更換相對位置的錘子(新舊錘子質量差最多可達 100 g),或整套更換;如果只能局部更換,要讓剩餘的錘子對稱排列。
- 對嘎嘎作響的前簾暫時點焊或夾緊,把機架頂緊在機殼上——存在間隙的鉸鏈會發生共振並干擾測量。
- 林業碎木機最主要的問題部位是軸承;旋轉式割草機則主要是彎曲的長軸。自由擺動的錘子在旋轉時會被離心力向外拉出,並不會造成干擾。
- 對於齒輪驅動的轉子,請把標記直接貼在轉子軸本身上(需拆下側蓋)。
- 不要在不同的碎草機之間套用相同的影響係數——每次都要重新完成整個流程。
- 若有多個滾筒以不同轉速運行,需依次逐一平衡;先後順序由頻譜中最高的峰值決定。
- 同一機架上有兩個以相同轉速運行的轉子——拆下皮帶,一次只平衡一個。
- 秸稈粉碎機是最棘手的設備;在排出加速器上,可在刀片螺栓上使用 50–100 g 墊圈,並從最低轉速級開始。
- 如果駕駛室/梯子/後視鏡在晃動,而轉子卻很平靜——這是鬆動部件的共振:把感測器直接裝在該部件上,峰值頻率就會指向來源(通常是螺栓)。
- 滾筒在平衡機上已被平衡到 G 6.3 之後,收割機通常仍會晃動——在原位、在其自身軸承上進行補充平衡是很常見的做法。
- 一個老生常談的問題——風機外殼(蝸殼)與機架的共振:用千斤頂支撐或加裝加強筋,可以解決這類「平衡不了」的情況。
- 支座:固定在混凝土上的錨栓,或彈簧減震器——而不是「隨意放在地上」。
- 濾網堵塞 = 氣動振動(負壓會把機殼「吸入」):清潔可以消除平衡無法消除的殘餘振動。
- 皮帶傳動:先單獨運行電機,不裝皮帶。
- 把配重裝在氣流較弱的位置(通常是葉輪背板處),否則會發出嘯叫聲。
- 如果 1× 分量很小,但整體振動很大——最常見的原因是軸承問題,而不是不平衡。
- 僅在裝上錘子的情況下適用。可擺動的錘子(打擊棒)在各次運行之間會落定到新的位置——請用「停止/啟動」測試來檢查。
- 1× 分量很小,卻有一大片諧波「森林」——沿傳動鏈逐段排查:拆下皮帶並聆聽;曾有真實案例,罪魁禍首是一個「用手根本摸不出來」的損壞聯軸器。
- 組合式轉子(多圓盤)——分階段進行:先逐片圓盤,再整體組裝後。
- 振動的原因最常見的是萬向節十字軸磨損:先維修,再平衡。軸向間隙可以接受,徑向間隙則不行。
- 配重——若不便焊接,可使用帶螺紋鎖固膠的管夾。
- 帶中間支撐軸承的傳動軸放在台架上,本身就已經是三平面工作(需要 Balanset-4);而在 1A 上處理兩段式軸——則可以透過調整感測器位置並使用三平面計算器完成。
- 帶夾頭的心軸——通常為單一平面(不平衡主要來自夾頭);感測器裝在側面,水平放置。
- 剛性機座會「吃掉」訊號:提高轉速(力隨轉速的平方增長)、水平方向測量、將平均次數設為 64、用已知配重做一次靈敏度測試。
- 心軸偏擺可透過 180° 法消除: 偏心度/Run E 模式——先測量,把轉子在心軸上轉動 180° 後再測量一次;程式會扣除心軸自身的貢獻量。
- CNC 主軸可以直接在機床上、以最高 18,000–24,000 rpm 的轉速完成平衡;可達到高達 G 1 的等級。
自製平衡台架(簡述)
- 軟支承(高於共振頻率) ——彈簧支座:固有頻率為運行轉速的 2–3 倍以下,且台架用手就能搖動。標準的 Balanset-1A 感測器即可適用。平衡轉速應接近轉子的實際運行轉速。
- 硬支承(低於共振頻率) ——固有頻率是運行轉速的 2–3 倍以上;需要力感測器(這已經是 Balanset-1 的配置)。適用於危險、不宜直接架在彈簧上啟動的重型軸。在硬支承台架上可以在低速下進行平衡。
- 一個典型的錯誤——「越剛性越好」:他們把台架夾死在一張笨重的桌子上,卻不明白為什麼平衡不了。軟支承台架需要有一定的自由活動空間。
- 讓電子系統已損壞的舊平衡機重獲新生:把 Balanset 用作全新的測量系統——這是常見的做法。
參考
快捷鍵、簡明術語表、程式的實用功能
主視窗快捷鍵
F6–F8 的功能分配在不同世代的程式中並不相同!可靠的判斷依據是按鈕上的標籤:按鍵功能一律直接印在按鈕上。灰色按鈕 = 該按鍵無作用。
| 按鍵 | 新版本(2.3.x) | 舊版本(2.2.x 與 1.7x) |
|---|---|---|
| F1 | 關於本軟體(版本、更新、支援) | 關於 |
| F2 / F3 | 分頁:單平面/雙平面 | 同一 |
| F4 | Settings——程式設定 | 同一 |
| F5 | Vibration Meter——振動測量儀視窗 | 同一 |
| F6 | Balancing——平衡視窗 | Reports——存檔 |
| F7 | Charts——分析儀 | Balancing——平衡視窗 |
| F8 | Reports——存檔 | Charts——分析儀 |
| F9 | 路線巡檢(若已啟用) | 同一 |
| F10 | 結束 | 同一 |
| F12 | 目前作用中視窗的螢幕截圖(適用於任何程式視窗) | |
在平衡視窗中:F7——執行當前步驟,F5——回退一步,F10/Esc——關閉。在振動測量儀與分析儀中:F9——測量/停止/即時。
人們常常忽略的程式功能
- 降速 (降速曲線)以及 撞擊測試 ——尋找共振(詳見章節 6).
- 第一次試重的估算值 ——根據 Run 0 數據估算出第一個試重的質量與所在側。
- Fixed positions(固定位置)/Circular groove(環形槽)/Drill(鑽孔) ——在葉片上安裝配重、在環形槽內使用三個配重、鑽孔去重平衡(詳見章節 8).
- 手動輸入 ——手動輸入幅值與相位(用於從另一台儀器或舊工作階段轉移數據)。
- 更改校正平面 ——如果無法安裝在計算出的平面上,則需要把配重重新換算到其他平面。
- 鏡像 在極座標圖上——即「從機器另一側看」的視角。
- 計算器:ISO 1940 公差、試重質量;可自訂品牌範本的報告;無限量存檔;程式可以安裝在任意數量的電腦上——不需要授權,不需要訂閱。
簡明術語表
| 1× 分量(每轉一圈出現一次的振動) | 轉子轉動頻率上的振動。這正是不平衡所產生的振動,也是平衡計算唯一的依據。 |
| 相位 | 振動向量相對於轉速表標記的角度。它本身並不等同於「重點的位置」——只有透過一次試重運行才能對其進行解讀。 |
| 影響係數 | 某台具體機器對已知配重的響應:每 1 g 會使讀數改變多少 mm/s,以及朝哪個相位方向改變。透過一次試重運行確定,並且只有在條件保持不變時才有效。 |
| Run 0 / Run 1 / Run 2 / Run T | 初始運行 → 平面 1 試重運行 → 平面 2 試重運行 → 微調(檢查)運行。 |
| 靜不平衡/偶不平衡 | 重點會使整個轉子偏移/轉子兩端會朝相反方向偏拉。前者可以在單一平面內校正,後者則只能在兩個平面內校正。 |
| 共振 | 運行轉速與結構固有頻率重合的現象:幅值出現峰值,加上約 180° 的相位翻轉。在共振點上是無法進行平衡的。 |
| 平衡品質等級 G(ISO 1940) | 轉子殘餘不平衡量的限值:G 6.3——一般工業用途,G 2.5——精密用途,G 16——粗放型農業機械。 |
| A–D 區(ISO 10816) | 機器整體振動的評級:A——優良,B——可接受,C——受限,D——不可接受。 |
| 軟腳 | 沒有平貼在基座上的支座:機器會「呼吸」晃動,剛度不一致,讀數會發生漂移。 |
平衡作業紀錄表
可以現場手寫填寫,或列印出來(選單中的「Print」按鈕)。程式本身也會透過 Report 按鈕產生自己的報告——這份表格用作現場工作紀錄很方便
物體
平衡前的檢查
量測模式
初始運行(Run 0)
試重
校正配重(實際已安裝的)
微調運行(Run T)
接下來可以怎麼做
Balanset-1A 其餘的文件與工具
- Balanset-1A 套件 ——箱內配件、價格與交付方式。
- 操作手冊 ——本指南所依據的官方軟體手冊。
- Windows平衡軟體 ——振動測量儀、單平面與雙平面平衡、頻譜、報告。
- 平衡理論 ——靜不平衡與偶不平衡、G 等級,以及數字背後的計算公式。
- 殘餘不平衡計算器 與 振動速度限值 ——把 ISO 1940-1 與 ISO 10816/20816 整合在同一畫面中。
- 快速解答 與 完整知識庫 ——支援團隊最常被問到的問題。
- 平衡卻無法降低振動的情況 ——對中不良、鬆動、共振與軸承缺陷。
- 技術論壇 與 直接支座 ——把你的頻譜與照片發過來,就能得到答覆。