机械的平衡与调速课件.pptVIP

*機械的平衡與調速16.1概述機械運轉時各運動構件將產生大小及方向均發生週期性變化的慣性力，這將在運動副中引起附加動壓力，增加摩擦力而影響構件的強度。這些週期性變化的慣性力會使機械的構件和基礎產生振動，從而降低機器的工作精度、機械效率及可靠性，縮短機器的使用壽命。尤其當振動頻率接近系統的固有頻率時會引起共振，造成重大損失。因此必須合理地分配構件的品質，以消除或減少動壓力，這個問題稱為機械平衡。1.機械的平衡問題2.機械的調速問題機械運轉時，由於機械動能的變化會引起機械運轉速度的波動，這也將在運動副中產生附加動壓力，使機械的工作效率降低，嚴重影響機械的壽命和精度。因此必須對機械系統過大的速度波動進行調節，使波動限制在允許的範圍內，保證機械具有良好的工況，這就是機械的調速問題。16.2回轉件的靜平衡16.2.1回轉件的靜平衡計算對於軸向寬度小（軸向長度與外徑的比值L／D≤0．2）的回轉件，例如砂輪、飛輪、盤形凸輪等，可以將偏心品質看作分佈在同一回轉面內，當回轉件以角速度ω回轉時，各品質產生的離心慣性力構成一個平面匯交力系，如該力系的合力不等於零，則該回轉件不平衡。此時在同一回轉面內增加或減少一個平衡品質，使平衡品質產生的離心慣性力F與原有各偏心品質產生的離心慣性力的向量和ΣFi相平衡，即F＝ΣFi＋Fb＝0上式可改寫成式中、分別為回轉平面內各偏心品質及其向徑；、分別為平衡品質及其向徑；m、e分別為構件的總品質及其向徑。rr稱為質徑積。當e=0，即總品質的質心與回轉軸線重合時，構件對回轉軸線的靜力矩等於0，稱為平衡。可見機械系統處於靜平衡的條件是所有質徑積的向量和等於0。如圖16.1a所示的盤形轉子，已知同一回轉平面內的不平衡品質，它們的向徑分別為則代入式（16.1）得此向量方程式中只有未知，可用圖解法進行求解。如圖16.1b所示，根據任一已知質徑積選定比例尺（kg?mm/mm），按向徑的方向分別作向量，使其依次首尾相接，最後封閉圖形的向量即代表了所求的平衡質徑積。其大小為根據結構特點選定合適的，即可求出。如果結構上允許，儘量將選得大些以減小，避免總品質增加過多。如果結構上不允許在該回轉面內增、減平衡品質，如圖16.2所示得單缸曲軸，則可另選兩個校正平面Ι和Π，在這兩個平面內增加平衡品質，使回轉件得到平衡。根據理論力學的平行力合成原理可得16.2.2回轉件的靜平衡試驗靜平衡試驗的目的靜平衡試驗的原理經過平衡計算後加上平衡品質的回轉件理論上已完全平衡，但由於製造和裝配的誤差及材質不均等原因，實際上達不到預期的平衡。另外造成不平衡的因素有很大的隨機性，因此只能用試驗的方法對重要的回轉件逐個進行平衡試驗。將需要平衡的回轉件放置在兩相互平行的刀口形導軌上，若回轉件的質心不在回轉軸線上，則回轉件將在重力矩的作用下發生滾動，當停止滾動時質心必在正下方。這時在質心位置的正對方用橡皮泥加一平衡品質，然後繼續做試驗，並逐步調整橡皮泥的大小與方位，直至該回轉件在任意位置均能保持靜止為止。此時回轉件的總質心已位於回轉軸線上，回轉件達到靜平衡。根據最後橡皮泥的品質與位置，在構件相應位置上增加（或減少）相同品質的材料，使構件達到靜平衡。靜平衡試驗的演示16.3.1回轉件的動平衡計算16.3回轉件的動平衡進行動平衡計算的原因動平衡計算方法對於軸向寬度大（L／D＞0.2）的回轉件，如機床主軸、電機轉子等，其品質不是分佈在同一回轉面內，但可以看作分佈在垂直於軸線的許多相互平行的回轉面內，這類回轉件轉動時產生的離心力構成空間力系。欲使這個空間力系達到平衡就必須使其合力及合力偶矩均等於零。因此只在某一回轉面內加平衡品質的靜平衡方法並不能使其在回轉時得到平衡。動平衡計算方法如圖所示的轉子，在平面l、2、3內有偏心品質m1、m2、m3，其向徑分別為r1、r2和r3。當轉子繞O－O軸回轉時，離心慣性力F1、F2、F3組成一個空間力系。現選定兩個校正平面T′和T″，將m1、m2、m3向該兩平面分解得：這樣可以認為轉子的偏心品質集中在和兩個平面內。對於校正平面