皮帶輪平衡

不平衡的成因、靜平衡與動平衡的選用及允差計算

不平衡的成因與影響

帶輪旋轉時，各部分產生的離心力會將材料從旋轉軸心向外拉。質量分布不均時離心力無法互相抵消，帶輪會繞偏離軸心的重心旋轉，對軸與軸承產生附加的動壓力。

主要成因帶輪結構不對稱、內部材質不均勻，以及製造或安裝不精確。

造成的危害振動、噪音、軸承壽命縮短，以及零件承受較高的疲勞應力。

平衡是在帶輪特定位置增加或去除材料，改變質量分布，讓旋轉時的慣性力互相抵消。不平衡無法完全消除，且校正平衡的費用較高，因此只需讓殘餘不平衡量不超過應用的允許值。

靜平衡（單面平衡）在一個平面內校正。所有帶輪都建議做靜平衡；庫存帶輪製造時不知道未來的使用條件，只需做靜平衡。

動平衡（雙面平衡）在兩個平面內校正。帶輪較厚或轉速較高時建議做動平衡。

靜平衡帶輪的最大建議轉速可依下式計算；實際轉速高於計算值時須做動平衡。也可依 GB 11357-1989／ISO 254-1998 的極限轉速圖判斷。

英制： RPM = \frac{15,500}{\sqrt{D F}}

公制： RPM = \frac{25.4 \times 15,500}{\sqrt{D F}}

D＝帶輪外徑，F＝帶輪寬度；英制單位 in，公制單位 mm；RPM 單位 r/min。

不平衡量依量測方式有不同的表示單位：

靜平衡許用殘餘不平衡以帶輪外徑處的質量表示，應小於下列兩值中較大者：0.005 kg，或帶輪及配用附件當量質量的 0.2%。當量質量指與待校帶輪形狀相同的鑄鐵帶輪質量。

動平衡依平衡品質級別決定，取下列兩值中較大者：G 6.3 mm/s，或 G＝5V/M mm/s（V＝帶輪外緣線速度 m/s，M＝帶輪當量質量 kg）。

平衡品質級別 G 依典型機械的經驗分級，級距係數為 2.5；需要更精細的分級時，係數不宜小於 1.6。由選定的 G 可求得許用殘餘不平衡量 U_per：

G = e_{per} \times Ω （mm/s）

Ω = \frac{2 π n}{60} （rad/s）

U_{per} = e_{per} \times M = \frac{1000 (e_{per} \times Ω) \times M}{Ω} （g·mm）

e_per＝許用殘餘不平衡度（g·mm/kg），M＝帶輪質量（kg），n＝工作轉速（r/min），(e_per×Ω)＝選定的平衡品質級別數值（mm/s）。

以下為 MPTA 的靜平衡與動平衡公式。英制 D＝帶輪外徑（in）、WT＝帶輪重量（lb）、V＝輪緣線速度（FPM）；公制 D＝帶輪外徑（mm）、M＝帶輪質量（kg）、V＝輪緣線速度（m/s）。

靜平衡許用殘餘不平衡值計算公式
單位	小功率帶輪重量 < 22 lb／10 kg	標準帶輪重量 < 11 lb／5 kg	小功率帶輪 ≥ 22 lb／10 kg 標準帶輪 ≥ 11 lb／5 kg
oz（帶輪外徑處）	0.352	0.176	0.016×WT
oz-in	0.176×D	0.088×D	0.008×WT×D
e（in）	0.011×D/WT	0.0055×D/WT	0.0005×D
G（in/s）	28.6/WT	14.3/WT	1.30
g（帶輪外徑處）	10	5	M
g-mm	5.0×D	2.5×D	M×D/2
e（mm）	0.005×D/M	0.0025×D/M	0.0005×D
G（mm/s）	330/M	165/M	33.0

* 每個校正平面的不平衡值；** 帶輪整體的不平衡值。各表上半為英制、下半為公制。

Gates 技術講義《帶輪的平衡》（2011 年 6 月）；許用殘餘不平衡值計算表引用 MPTA 靜平衡／動平衡公式。