第九章机械的平衡课件.ppt

平面机构惯性力的平衡条件 二、部分平衡法 利用非完全对称机构平衡 利用平衡质量平衡 刚性转子动平衡设计与实验 一、实验目的 掌握刚性转子动平衡设计的原理和方法； 掌握在动平衡机上对刚性转子进行动平衡的原理和方法。 二、实验预习内容 预习与动平衡相关的知识； 掌握动平衡设计的原理和方法； 了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法； 了解动平衡实验的原理和方法。 1. 动平衡设计原理 在转子的设计阶段，尤其在设计高速转子及精密转子结构时，必须进行平衡计算，以检查惯性力和惯性力矩是否平衡。若不平衡则需要在结构上采取措施，以消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为转子的平衡设计。 转子的平衡设计分为静平衡设计和动平衡设计。 静平衡设计指对于径宽比的盘状转子，近似认为其不平衡质量分布在同一回转平面内，忽略惯性力矩的影响； 动平衡设计指径宽比的转子（如多缸发动机的曲轴、汽轮机转子等），其特点是轴向宽度较大，偏心质量可能分布在几个不同的回转平面内，因此不能忽略惯性力矩的影响。此时，即使不平衡质量的惯性力达到平衡，惯性力矩仍会使转子处于不平衡状态。由于这种不平衡只有在转子运动的情况下才能显示出来，因此称为动不平衡。 为了避免动不平衡现象，在转子设计阶段，根据转子功能要求设计了转子后，需要确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置，然后运用理论力学中平行力合成与分解的原理将每一个离心惯性力分解为分别作用于选定的两平衡基面内的一对平行力，并在每个平衡基面内按平面汇交力系求解，从而得出两个平衡基面分别所需的平衡配重的质径积大小和位置，然后在转子设计图纸上加上这些平衡质量，使设计出来的转子在理论上达到平衡。 2. 动平衡对象 如图1所示是一种组合式刚性转子，转子轴1上安装了5、6、9、10四个偏心圆盘。由于偏心圆盘的质心不在转子轴线上，从而使转子产生动不平衡，所以需要对其进行动平衡设计。图中的偏心圆盘基本形状如图2所示，共有12种。每个圆盘的区别在于其孔上键槽位置不同，图2中1-12分别为键槽对称线所在的位置，且圆盘与此对应为1—12号。 本实验中有六种组合方案，如表1所示。平衡转子的配重块是由如图3所示的圆环周向分度切制而成（楔形块），各有不同的质量。 1,6,10,3 1,7,10,4 1,7,5,11 1,6,6,12 1,9,6,1 1,8,9,2 轴上圆盘号 F E D C B A 方案号 3.转子动平衡设计方法及步骤 4. 动平衡设计报告 ① 转子结构图； ② 转子动平衡设计参数：平衡基面的位置；转子材料密度；不平衡质量所在回转平面位置；不平衡质量所在的向径和方位角；不平衡质量大小；平衡基面之间的距离；平衡质量、在平衡基面上的向径、。 ③ 动平衡设计计算（要求列出平衡基面动平衡方程式，用图解法和解析法两种方法来进行计算）。 在做实验前完成上述准备工作！！！ 例1 如下图所示转盘具有四个圆孔，其直径和位置为d1=70mm，d2=120mm，d3=100mm，d4=150mm，r1=240mm，r2=180mm，r3=250mm，r4=190mm；α12=50°，α23=70°，α34=80°；D=780mm，t=40mm。今在其上再制一个圆孔使之平衡，其回转半径r=300mm，求该圆孔的直径和位置角。 解 要使转盘达到平衡，应使 式中v为转盘材料的比重，今计算各圆孔的直径平方与向径值的相乘积如下： 取比例尺 ,分别算出代表各圆孔的 直径平方与其向径值的相乘积的图上长度为 作矢量多边形如下图，则封闭矢量W即代表应减去的圆孔直径平方与其向径值的相乘积，由矢量图上得W=36mm，故得 已知r=300mm，则 该圆孔中心径向线的方位角亦由该矢量图上量得 （由W沿顺时针方向量到W1的角） 例2 在如下图所示回转体中，有两个不平衡重量m1=10kg，m2=4kg，质心至回转轴的距离r1=30cm，r2=10cm，在两个不平衡质量、两个平衡基面Ⅰ及Ⅱ和两支承A及B之间的尺寸为l1=l3=l4=12cm，l2=20cm，L=56cm。试求： （1）当轴的转速n=600r/min时，两支承A、B上的动反力； （2）两支承上的静反力； （3）应在两平衡基面Ⅰ、Ⅱ上加的平衡质量mⅠ、mⅡ及方位（取平衡质量质心至回转轴的距离rⅠ =rⅡ =15cm）。 解 1. 求动反力RAd及RBd。因动反力是由不平衡质量的惯性力引起的，故先须确定各不平衡质量的惯性力，即 其中“—”表示惯性力与向心加速度方向相反。 将两惯性力表示于下图上，而在支承A、B上所引起的动反力为RAd及RBd，其中RAd在x，y方向上