第六章平衡分解.ppt

第六章　机械的平衡 §6-1 机械平衡的目的、内容及学习方法 §6-2 刚性转子的平衡计算 §6-3 刚性转子的平衡实验 §6-4 转子的许用不平衡 §6-5 平面机构的平衡 §6-1 机械平衡的目的、内容及学习方法 主要内容： 机械平衡的目的、内容、学习方法 知识点解析： １：机械平衡的目的 　　机械在运转时，构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。这不仅会增大运动幅中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且由于这些惯性力的大小和方向一般都是周期变化的，所以必将引起机械及其基础产生强迫振动。如果其振幅较大，或其频率接近于机械的共振频率，则将引起极其不良的后果。不仅会影响到机械本身的正常工作和使用寿命，而且还会使附近的工厂机械及厂房建筑受到影响甚至破坏。 机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减少惯性力的不良影响。 但应指出，有一些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引起的振动来工作的，如振实机、按摩机、振动打桩机、振动运输机等。 ２．机械平衡的内容 　　在机械中，由于各构件的结构及运动形式的不同，其所产生的惯性力和平衡的方法也不同。据此，机械的平衡问题可分为下述两类。 2.1 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡 转子：绕固定转轴回转的构件 　(如下图所示) (1)、刚性转子的平衡 在一般的机械中，转子的刚性都比较好，共振转速较高，转子工作速度低于(0.6~0.75) ( 为转子的第一阶共振转速)。此时转子产生的弹性形变甚小，这类转子称为刚性转子 如果只要求其惯性力平衡，则称为转子的静平衡；如果同时要求惯性力和惯性力矩的平衡，则称为转子的动平衡。(2)、挠性转子的平衡 工作转速大于一阶临界转速的转子平衡 有些机械，如涡轮发动机, 其质量和跨度很大，径向尺寸却较小。因此，其共振转速低下。如果工作转速大于(0.6~0.75) ，转子在工作时产生较大的变形，从而使惯性力显著增大。这类转子称为绕性转子。 2.2 机构的平衡 一般是指存在有往复运动或平面复合运动构件的机构平衡。 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除 所有构件上的惯性力和惯性力矩可合成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 返回 §6-2 刚性转子的平衡计算 主要内容：刚性转子的静平衡计算、刚性转子的动平衡计算 知识点解析： 1.刚性转子的静平衡计算 静不平衡现象： 转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力。 静平衡设计： 径宽比D/b≥5的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为其不平衡质量分布在同一回转平面内。 根据转子结构定出偏心质量的大小和方位； 计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位； 在转子设计图上加上该平衡质量，以便使设计出来的转子在理论上达到平衡。 已知: 分布于同一回转平面内的偏心质量为m1, m2和m3 从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1，r2 和r3。 当转子以等角速度w转动时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：F1，F2，F3。 如右图所示 为了平衡这些惯性力，可在转子上加一平衡质量。使其产生的离心惯性力与各偏心质量的离心惯性力相平衡：如右图所示 F=F1+F2+F3+Fb=0 m和e分别为转子的总质量和总质心的向径； mi和ri分别为转子各个偏心质量及其质心的向径； mb和 rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。 式中 称为质径积，表示在同一转速下转子上各离心惯性力的相对大小和方位。 　　若转子的实际结构不允许在向径rb的方向上安装平衡质量，可在向径rb的相反方向上去掉一部分质量来使转子得到平衡． 如右图所示 若在所需平衡的回转面内实际结构不允许安装或减少平衡质量，可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量，以使转子得以平衡。 根据上面的分析，对于静不平衡的转子，不论它有多少个偏心质量，都只需要在同一个平衡面内增加或除去一个平衡质量即可获得平衡，故又称为单面平衡。 ２．刚性转子的动平衡计算 动不平衡问题： 在转子运转的情况下才能显示出来。 对于径宽比D/b 5的转子（多缸发动机的曲柄、汽轮机转子），其质量就不能视为分布在同一平面，这时偏心质量往往分布在若干个不同的回转平面内。如下图所示 转子的动平衡设计： 1、根据转子结构确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置。 2、计算出为使转子得到动平衡所需增加的平衡质量的数目、大小及方位； 3、在转子设计图上加上这些平衡质量，以便使设计出来的转子在理论上达到动平衡。 　　设转子上的偏心质量m1, m2和m3分别在回转平面1，2，3内，其质心的向径分别为r1 、r2 、r3。当此转子以角速