zyp第8章回转件的平衡.ppt

8-1 8-4 8-5 8-7 * 第8章 回转件的平衡 §8－1 回转件平衡的目的 §8－2 回转件的平衡计算 §8－3 回转件的平衡试验 回转件（或转子） ----- 绕定轴作回转运动的构件。 F=mrω2 当质心离回转轴的距离为r 时，离心力为： §8－1 回转件平衡的目的 F=ma=Geω2/g 举例：已知图示转子的重量为G=10 N，重心与回转轴线的距离为1 mm，转速为n=3000 rpm, 求离心力F的大小。 =10×10-3[2π×3000/60]2/9.8 =100 N 如果转速增加一倍: n=6000 rpm F=400 N 由此可知：不平衡所产生的惯性力对机械运转有很大的影响。 大小方向变化 N21 N21 N21 G G F F θ ω ω e ①增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。 ②产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。 ③降低机械效率。 平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产生的附加动压力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。 附加动压力会产生一系列不良后果： 离心力P力的大小方向始终都在变化，将对运动副产生动压力。 所谓刚性转子的不平衡，是指由于结构不对称、材料缺陷以及制造误差等原因而使质量分布不均匀，致使中心惯性主轴与回转轴线不重合，而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同，又可分为静平衡和动平衡两种情况。 特点：若重心不在回转轴线上，则在静止状态下，无论其重心初始在何位置，最终都会落在轴线的铅垂线的下方,这种不平衡现象在静止状态下就能表现出来，故称为静平衡。 如自行车轮 一、质量分布在同一回转面内 平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力达到平衡。 适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子 （B/D0.2），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件， §12－2 回转件的平衡计算 B D ω ω ω 如果该力系不平衡，那么合力: 增加一个重物 Gb 后，可使新的力系之合力： m1 m2 m3 F3 F1 F2 Fb ω 偏心 设各偏心质量分别为mi，偏心距为ri ,转子以ω等速回转， Fi = miω2ri r2 r1 r3 ∑Fi≠0 平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系: Fi F = Fb＋∑Fi = 0 产生的离心惯性力为： = ∑Fi= miω2ri ∑Fi m1 m2 m3 r2 r1 r3 P3 P1 P2 ω 称miri为质径积 平衡配重所产生的离心惯性力为： 总离心惯性力的合力为： Fb=mbω2rb ？ √ √ √ ？ √ √ √ 可用图解法求解此矢量方程 (选定比例μw)。 约掉公因式 m3r3 mbrb m2r2 m1r1 F = Fb +∑Fi = 0 mω2e = mbω2rb + m1ω2r1 + m2ω2r2+ m3ω2r3 =0 me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 Fb me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 很显然，回转件平衡后： e=0 回转件质量对轴线产生的静力矩： mge = 0 静平衡或单面平衡 该回转件在任意位置将保持静止： 从理论上讲，对于偏心质量分布在多个运动平面内的转子，对每一个运动按静平衡的方法来处理（加减质量），也是可以达到平衡的。问题是由于实际结构不允许在偏心质量所在平面内安装平衡配重，也不允许去掉不平衡重量(如凸轮轴、曲轴、电机转子等)。解决问题的唯一办法就是将平衡配重分配到另外两个平面I、II内。 T’ T” m1 m2 m 平衡面内不允许安装平衡配重时，可分解到任意两个平衡面内进行平衡。 l l’ l” Fb F’b F”b m1 m2 m 由理论力学可知：一个力可以分解成两个与其平行的两个分力。 两者等效的条件是： T’ T” mb 将 代入求解，得： 若取：r’b=r”b=rb ，则有： 消去公因子ω2，得： rb r’b r”b 重要结论： 某一回转平面内的不平衡质量m，可以在两个任选的回转平面内进行平衡。 m1 m2 m 二、质量分布不在同一回转面内 mb T’ T” ω L F1 F2 图示凸轮轴的偏心质量不在同一回转平面内，但质心在回转轴上，在任意静止位置，都处于平衡状态。 惯性力偶矩： 运动时有：F1+F2 = 0 M=F1L=F1L≠0 这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平 衡，称为动不平衡。对此