第08章 回转件得平衡.ppt

* 第8章 回转件的平衡 基本要求：了解机器产生不平衡的原因及其带来的 后果；掌握什么是动平衡、静平衡；掌 握刚性转子的静、动平衡的原理和方法； 重 点：掌握刚性转子的静、动平衡的概念、原 理和平衡方法。 难 点：刚性转子动平衡概念的建立。 §8－1 回转件平衡的目的 一. 机械平衡的目的: 若回转件的质量不在回转中心，则会产生离心惯性力： F=mr?2 ? F ? 0、 ?M ?0 不平衡带来的不良后果： 1)在运动副中产生附加的动压力，从而 增大构件中的内应力和运动副中的摩 擦，加剧运动副的磨损，降低机械效 率和使用寿命。 2)使机械产生周期性振动，使工作可靠性降低，精度降低。若 ?≈?固，会发生共振，产生严重后果。 转子——作回转运动的构件。 亦称回转件。 不平衡的原因： 结构不对称；材质不均匀；制造不准确。 二. 平衡的内容： 各构件的结构及运动形式不同，所产生的惯性力和平衡方法也不同。平衡问题分： 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡： 1）刚性转子的平衡： 转子的刚性好、共振转速高，转子的工作转速一般较低（n＜0.6～0.7）nc1），弹性变形小，这类转子称刚性转子。 2）挠性转子的平衡： 质量很大、跨度很大、径向尺寸小、共振转速低、而工作速度较高（一般n?（0.6～0.7）nc1），工作过程产生较大弯曲变形，这类转子称挠性转子。 。 2. 机构平衡： 作平面复合运动的构件，其惯性力很难在某一构件上平衡，就必须对整个机构进行研究，使其惯性力（偶）完全或部分平衡，以消除或降低其不良影响。 回转件平衡的目的: 调整回转件的质量分布，使转子工作时的 离心力（偶）系达到平衡，以消除附加动压力，尽可能减轻有害振动。 §8－2 回转件的平衡计算 一. 质量分布在同一平面内： 1. 概念 ： 对于轴向尺寸较小的盘状转子（即宽径比B/D＜0.2），例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等，它们的质量可以视为分布在同一平面内。 如图所示，红色小块为偏心质量，转 子在运转过程中必然产生惯性力，从 而在转动副中引起附加动压力。 平衡方法——在转子上增加或除去一部分质量，使其质心与回 转轴线重合，从而使转子的惯性力得以平衡。 单面平衡——只要求惯性力达到平衡，称为单面平衡，也叫静 平衡。 2．刚性转子的静平衡计算（b/D ＜0.2） 已知盘形不平衡转子其偏心质量分别为m1、m2、m3，其向径分别为r1、r2、r3，所产生的惯性力分别为F1、F2、F3，据平面力系平衡的原理，所加的平衡质量mb及其向径rb可由下式求得。 各偏心质量所产生的离心惯性力分别为 ： 转子的静平衡条件为 ： 平衡质径积可用图解法求得： m1r1 m2r2 m3r3 mbrb 由于实际机构的限制，有时不能在所需平衡的回转面上安装平衡质量。如下图所示： 根据力的分解原理，这时可在任选的两个平面上添加或减去质量来达成平衡。如图所示，只需满足如下关系： 联解得： 即有： 特别地，当 时： 二、质量分布不在同一平面内 b/D ＞0.2的转子。 m1 m3 m2 F1 F3 F2 m m 图a 图b 动不平衡 回转件的动平衡条件：转子运转时其各偏心质量产生的惯性力和 惯性力偶矩同时得以平衡。即： 动平衡（双面平衡） 如右图所示的转子，具 有偏心质量分别为m1、m2、 m3，并分别位于平面1、2、 3上，其回转半径分别为r1、 r2、r3，方位如下图所示。 当转子以等角速度回转时， 它们产生的惯性力F1、F2、 F3形成一空间力系。由理论 力学可知，一个力可以分解 为与它相平行的两个分力。 根据该转子的结构，选定两 个相互平行的平面作平衡基面，则分布在三个平面内的不平衡质量完全可以用集中在两平衡基面内的各个不平衡质量的分量来代替，代替后所引起的平衡效果是相同的。同样仿照静平衡计算，在两个相互平行的平衡基面上做力封闭多边形，便可求出在两个平衡基面上所加的平衡质量mb、mb及向径rb、rb。 F1 F2 F3 F1 F2 F3 F3 F2 F1 ? Ⅱ