刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述.docx

刚 性 转 动 零 件 的 静 平 衡 与 动 平 衡 试 验 的 概 述 基本概念: 不平衡离心力基本公式: 具有一定转速的刚性转动件(或称转子),由于材料组织不均匀、加工外形的误差、装配误差以及结构形状局部不对称(如键槽)等原因,使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合, 因而旋转时,转子产生不平衡离心力,其值由下式计算: C=(G C=(G／g)×e×ω2=(G／g)×e×(πn／30)2 (公斤) 式中:G 转子的重量(公斤) e 转子的重心对旋转轴线的偏心量(毫米) n 转子的转速(转／分) ω 转子的角速度(弧度／秒) g-------重力加速度 9800(毫米／秒 2) 由上式可知,当重型或高转速的转子,即使具有很小的偏心量,也会引起非常大的不平衡的离心力,成为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原由之一.所以零件在加工和装配时,转子必须进行平衡. 转子不平衡类别: 静不平衡——转子的惯性轴与旋转轴线不相重合,但相互平行,即转子重心不在旋转轴线上,如图 1a 所示.当转子旋转时,将产生不平衡的离心力. 动不平衡——转子的主惯性轴与旋转轴线主交错将产生不平衡的离心力,且相交于转 子的重心上,即转子重心在旋转轴线上,如图 1b 所示.这时转子虽处于平衡状态,但转子旋转时将产生一不平衡力矩. 静动不平衡——大多数情况下,转子既存在静不平衡,又存在动不平衡,这种情况称静 动不平衡.即转子的主惯性轴与旋转轴线既不重合,又不平行,而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点,如图 1c 所示.当转子旋转时,将产生一个不平衡的离心力和一个力矩. 转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)安放一个平衡重量,就可以使转子达到平衡,故又称单面平衡.平面的重量的数值和位置,在转子静力状态下确定,即将转子的轴颈放置在水平刀刃支承上,加以观察,就可以看出其不平衡状态,较重部份会向下转动,这种方法叫静平衡. 转子动不平衡及静动不平衡必须在垂直于旋转轴的二个平面(即校正平面)内各加一个 平衡重量,使转子达到平衡.平面的重量的数值和位置,必须在转子旋转情况下确定,这种方法叫动平衡.因需两个平面作平衡校正,故又称双面平衡 刚性转子只须作低速动平衡试验，其平衡转速一般选用第一临界转速的 1/3 以下。 . 转子不平衡产生的原因: 设计与制图的误差. 材料的缺陷. 加工与装配的误差. 转子不平衡产生的不良效应: 会对轴承、支架、基体产生作用力. 引起振动. 但不平衡与质量分布,机架的刚度有关,所以转子不平衡不一定就会产生振动.一般的说来,静不平衡影响大于力矩不平衡的影响. 动平衡与静平衡的选择: 一般选取的范围: 当转子厚度 δ 与外径D 之比(δ／D)≤0.2 时(盘状转子),需要作平衡试验的,不轮其工作转速高低,都只需进行静平衡. 当转子厚度δ(或长度)与外径D 之比(δ／D)≥1 时(辊筒类转子),只要转子的转速＞1000 转／分,都要进行动平衡. 2.1.3.当转子厚度 δ 与外径D 之比(δ／D)在 0.2—1 时和当转子厚度δ 与外径 D 之比(δ／ D)≥1 而转子的转速＜1000 转／分时,需根据转子的重量;使用功能;制造工艺;加工情况(部分加工还是全部加工)及轴承的距离等因素,来确定是否需要进行动平衡还是静平衡. 一般不重要部位使用的零件 一般不重要部位使用的零件,旋转速度较低的转子零件,设计需要作平衡试验的,一般只按排作静平衡. 按图表选择:(见图 2) 图 2 表示平衡的应用范围.下一条线以下的转子只需进行静平衡,上斜线以上的转子必须进行动平衡,两斜线之间的转子须根据转子的重量;使用功能;制造工艺;加工情况(部分加工还是全部加工)及轴承的距离等因素,来确定是否需要进行动平衡还是静平衡.一般不重要部位使用的零件,旋转速度较低的转子零件,设计需要作平衡试验的,一般只按排作静平衡. 许用不平衡量的确定: 3.1 许用不平衡量的表示方法: 3.1 许用不平衡量的表示方法: 评价转子不平衡大小在图纸上可以 用许用不平衡力矩表示,即转子重量与许用偏心距的乘积,单位为克.毫米.也可用偏心距表示,单位为微米. 1973 年国际标准化协会对于刚性转子相应不同平衡精度等级 G 的许用偏心距和各种具有代表性的旋转机械钢性转子应具有的精度等级分别表示在图 3 和表 1 上.可供确定刚性转子许用不平衡量值的参考. 静平衡(单面平衡)的许用不平衡力矩为: M=e×G(克／毫米) 动平衡(双面平衡)的许用不平衡力矩为: M=1／2(e×G)(克／毫米) 式中: e——许用偏心距(毫米,见图 3) G——转子重量(克)图三 若转子用许用偏心距表示不平衡大小时,则静平衡的许用值可取图 3 中的全数值.而动平衡的校正平面许用值取图 3 中的数值的一半.(图