机械振动和零部件的平衡.ppt

机械振动和零部件的平衡,一、振动的基本特性,一、振动的基本特性,旋转机械或零部件的种类繁多，如:发电机 齿轮,离心式压缩机 水泵,通风机电动机,砂轮机曲轴等。,这些旋转机械的主要部件是转子。这类机械或零部件的主要功能都是由旋转动作完成的，只要转子一开始转动，就不可避免的要产生振动，振动过量，就一定要产生危害。,不平衡的危害 1、转子振动和应力大，运行不安全。2、恶化环境，浪费能源。3、产品数量和质量下降。,但是，只要振动不过量，是完全允许的。,1、转子涡动(图示3-1）,一般情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支承点的中央，当转子静止时，由于圆盘的重力使转子轴弯曲变形产生静挠度，即静变形。此时，由于静变形较小，对转子运动的影响不显著，可以忽略不计，即圆盘的几何中心O与轴线AB上O点重合，如图3-1所示。在转子开始转动后，由于离心力的作用，转子产生扰度。此时转子有两种运动：一种是转子的自身转动，即圆盘绕其轴线AOB的转动；另一种是弓形转动，即弯曲的轴心线AOB与轴承连线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。,O点的轨迹为一个椭圆。O的这种运动是一种涡动，或称进动。转子的涡动方向与转子的转动角速度同向时，称正进动；与反方向时，称反进动。汽轮机转子动平衡试验动画.exe判断：转子涡动方向与转子转动角速度同向时，称正进动。（）,2、转子的临界转速,在某些旋转机械的开机或停机过程中，当经过某一转速附近时，会出现剧烈振动。这个转速在数值上非常接近于转子横向自由振动的固有频率，这个与转子固有频率相对应的转速，称为转子的临界转速。但是，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。转子的质量越大、刚度越小时，其临界转速越低，反之则越高。判断：当转子的转速大大高于临界转速时，振动剧烈。（）,因为转子有一阶、二阶等一系列固有频率，所以转子在旋转时就可能遇到一阶、二阶等多个临界转速。其中一阶临界转速是最低的一个，在旋转机械中遇到的机会较多，而二阶及更高阶数的临界转速，只有在少数情况下才会遇到。如果机器的工作转速小于一阶临界转速，则转轴称为刚性轴；刚性转子在工作中不会遇到临界转速。如果工作转速高于一阶临界转速，则转轴称为柔性轴。具有柔性轴的旋转机器运转时较为平稳，但在启动工程中，要经过临界转速。如果缓慢启动，经过临界转速时，也会发生剧烈的振动。（柔性转子在工作中一定要经过临界转速。）选择题（1）转子有一阶，二阶等一系列固有频率，其中一阶临界转速（）。a、最高 b、最低 c、中等（2）刚性转子在工作中不会遇到（）a、平速涡动 b、临界转速 c、剧烈振动,使转子产生干扰力的因素，最基本的就是由于不平衡而引起的离心力。离心力的作用频率就等于转子的转速频率，因此，旋转机械的工作转速不应等于或接近于临界转速，否则将使转子产生剧烈振动而可能带来严重后果。判断题：使转子产生干扰力的最基本的因素是不平衡而引起的离心力。（）,对于柔性轴（或挠性转子），一般要求做到对于刚性轴（或刚性转子），也要求做到式中：n工作转速（r/min）n1 一阶临界转速（r/min）n2二阶临界转速（r/min）判断题：对于挠性转子要求做到工作转速小于倍一阶临界转速。（）,3、影响转子临界转速的因素,（1）陀螺力矩（2）弹性支承,（1）陀螺力矩对转子临界转速的影响,当圆盘不装在两支承点的中心而偏于一边时，转轴变形后，圆盘的轴线与两支承点A和B的连线有夹角。如课本图3-2当转轴有自然振动时，由于转子进动，圆盘对质心O的动量距将不断改变方向。惯性力矩方向与平面OAB垂直，这个惯性力矩称为陀螺力矩或回转力矩。这个力矩与成正比，相当于弹性力矩。在转子正进动（0/2）的情况下，力矩使转轴的变形减小，因而提高了转轴的弹性刚度，即提高了转子的临界角速度；在转子反进动（/2）的情况下，力矩使转轴的变形增大，从而降低了转轴的刚度，即降低了转子的临界角速度。故陀螺力矩对转子临界转速的影响是：正进动时，它提高了临界转速；反进动时，它降低了临界转速。选择题：陀螺转矩对转子临界转速的影响是：正进动时它（）临界转速。a、等于 b、降低 c、提高,（2）弹性支承对转子的临界转速的影响,只有在支架即轴承架完全不变形的条件下，支点才能在转子运动时保持不动。实际上，支架并不是绝对刚性不变的，因而考虑支架的弹性变形时，支架就相当于弹簧与弹性转轴相串联。支架与弹性转轴串联后，其总的刚度要低于转轴本身的弹性刚度。因此，弹性支承可使转子的进动角速度或临界转速降低；减小支承刚度可以使临界角速度显著降低。另外，转子在油膜刚度、基础刚度等改变时，其临界转速数值也要有一定的变化。判断题：弹性支承使转子的临界转速提高。（）,4、转子重心的相位和振动波德图,转子在振动时有一定的相位特性。如课本图3-3，如果圆盘的重心G与转轴中心O不重合，e为圆盘的偏心距即OG=e。L为临界角速度，当圆盘以角速度转动时，转子旋转时因离心力作用使转子产生动挠度和振动，在转子的圆周方向上任何一点，都可测得其最大的振动值A，其方向即为动挠度的方向，此测点位置称为高点h。,在转子振动时，只有当转速很低，振动的高点位置才与重心同相位；但当转速升高到一定数值时，振动的高点总要滞后于重心某一相位，即当转子的重心转到某一角度时，在该角度位置并不能及时出现振动高点，而要当重心转过一个相位角后才能出现。转子的转速越高，高点滞后于重心的相位角也越大。选择题：转子转速升高到一定值时，振动的（）总要滞后于重点某一相位角。a、高点 b、低点 c、烈度,在正常运转的情况下：1）当L时，90重心G处于转子动挠度方向的对面，重心G所产生的离心力已有一部分分力能起抑制振动的作用，这就是为什么在临界转速以后，转子的振幅反而会逐渐减小的原因，这种作用称为转子的自定心作用，或称自动对心。,当L时,180，OO-OG，圆盘的重心G近似地落在固定点O上，振动很小，转动反而比较平稳。根据以上振动的各种特性及其规律，可以画出振幅转速特性图和相位转速特性图，将这两个图对应的画在一起，叫做波德图，它是表示转子振动基本特性的典型曲线图，如课本图3-4。,二、旋转机械振动标准,振动标准从使用者的角度可以分为两类，即运行管理标准和制造厂出厂标准。两者的内容和规格不同，通常后者比前者严格；两者目的也不一样，前者用于评定设备的健康状况，对设备的故障进行诊断，确定设备的维修计划等，而后者是用来控制设备质量、性能以及可靠性等。,从故障诊断的角度还可以将振动标准划分为绝对标准和相对标准两种。绝对标准是指判断设备状态的振动绝对数值；相对标准是指设备自身振值变化率的允许值。绝对标准是在规定了正确的测量方法之后制定的标准，所以在应用时必须注意标准适应的频率范围和测定方法。1、相对振动标准 2、绝对振动标准,1、相对振动标准,相对标准是振动标准在故障诊断中的典型应用，特别适用于尚无适应的绝对标准设备。其应用方法是对设备的同一部位的振动进行定期检测，以设备正常情况下的值为原始值，根据实测值与原始值的比值是否超过标准来判断设备的状态。标准值的确定根据频率的不同分为低频(小于1000Hz)和高频（大于1000Hz）两段，低频段的依据主要是经验值和人的感觉，而高频段主要是考虑了零件结构的疲劳强度。典型的相对标准有日本工业界广泛采用的相对标准见表。课本表3-1,2、绝对振动标准,评定旋转机械振动优劣的标准经历了轴承振动振幅、转轴振动振幅以及轴承振动烈度的发展过程。过去大多用轴承振动振幅值作为制定标准的基础，它的缺点是不能反映轴的振动状态，且未考虑不同轴承以及同一轴承不同方向上振动的不等效性，对环境危害的不等效性，以及不同频率振动分量的不等效性。随着测量技术的发展，以转轴振动振幅为基础的振动标准和以轴承振动烈度为基础的振动标准得到了广泛应用。判断：在评定旋转机械振动优劣的标准中，采用轴承振动振幅最合理。（）,（1）旋转机械振动通用标准,见课本表3-2，它给出了转速范围为10200r/s的大型旋转机械的ISO3945-1985机械运动-振动烈度的现场测量与评价标准。本标准使用于功率大于300kW，转速为10100r/s的大型原动机和其他有旋转质量的大型机器的振动烈度评定。振动烈度就是振动速度的有效值。当轴心轨迹为圆周状态时的振动速度，就等于圆周半径与角速度的乘积，即V=r式中：V振动速度（mm/s）r圆周半径，即振动位移的单幅值 旋转时轴心的角速度（1/s），=2f=2n/60=n/30,振动时由于轴心轨迹呈圆周状态，其振动的波形为正弦波，因此振动速度有效值应为式中：Vrms振动速度有效值，即振动烈度（mm/s）由此可得出，振动烈度与振动位移双幅值之间的关系为式中：A振动双幅值（mm）选择题：转子振动烈度与振动位移双幅值之间的关系是（）a、b、c、,用振动烈度来评定机械振动水平时，与机械的旋转速度无关，因为振动烈度与转速已有一定的关系，因此振动烈度能反映出振动的能量，这种标准比较合理。该标准规定在轴承外壳上三个正交方向上测量振动烈度，并根据机器的支承特性将机器进行分类。所谓刚性支承是指机械的主要激励频率低于支承系统一阶固有频率的支承；反之，机械的主要激励频率高于支承系统一阶固有频率的支承则是柔性支承，支承系统固有频率可经实验测得，而机械的主励频率，一般为其转速频率。如一台旋转机械工作转速为6000r/min，则主激励频率为6000/60=100Hz。选择题（1）一台旋转机械工作转速为9000r/min，则主激励频率为（）a、100Hz b、150Hz c、200Hz（2）当机械的主激振频率低于支承系统一阶固有频率的支承称（）a、刚性支承 b、柔性支承 c、弹性支承,见课本表3-3，为转速为10200r/s机器的ISO2372-1974振动标准。该标准将机器分为第一类小型机器（功率15kW以下的电机），第二类中型机器（1575kW电机和300kW以下机器），第三类大型机器（300kW以上的硬底座机器）和第四类大型机器（300kW以上的软底座机器）。表中分为四个品质段品质段A为机械运行良好；品质段B为机械运行满意；品质段C为机械运行不满意，已有一定的故障，应予检查和修复；品质段D为机械运行不合格应立即停止运行。选择题：振动剧烈标准中的品质段C表示机械运行已有（）a、平速涡动 b、临界转速 c、剧烈振动,（2）旋转机械特定机种专用标准,旋转机械特定机种主要指离心鼓风机、压缩机、蒸汽涡轮机、燃气涡轮机、汽轮发电机组、水轮机和水轮发电机组以及电动机和泵等。国际标准化组织、国际电工委员会、各主要工业国家及我国的国家标准化组织、商业组织、技术学会等都制定了很多专用振动标准。其中，电动机和泵的振动标准是以振动烈度表示的，其余特定机种的振动标准，大多以轴承、转轴振动位移双幅值表示。用振动位移来评定机械振动水平时，是按照转速的高地来规定允许的振幅大小。转速低，允许的振幅大；转速高，允许的振幅小。这是因为当同样振幅时，对于高速的旋转机械将会带来较大的危害。,三、振动测量,测量旋转机械的振动，一般都要使用振动测量仪器，凭手的感觉和其他经验方法已不能满足要求。测量振动，一般都选择轴承上适宜的测点，从而测得轴承振动值，或者直接测量轴振动。但个别情况下，为了寻找振动的原因，有时需要选择某些特殊位置进行测量，例如测量基座或基础的振动、管道的振动等。但作为评定机械的振动水平时的测点位置，总是在轴承或轴两方面。,1、常用测量仪器,常用简易测振仪器多种多样，大致可分为三大类。(1)位移型涡流式轴振动仪(2)速度型传感器振动仪(3)加速度型传感器振动仪,(1)位移型涡流式轴振动仪,这是一种非接触式，测量相对位移的振动仪，用来测量轴振动。一般将传感器安装在轴承座上，测量轴和轴承座之间的相对位移，对于高速、重大设备，必须直接监测轴的振动。在大型风机、压缩机、发电机组设备上，都装有这类侧头。,(2)速度型传感器振动仪,速度型传感器主要是磁电式速度计。这是一种接触式传感器用于测量轴承座、壳体等振动。由于输出信号与被测物的振动速度成正比，所以称之为速度型传感器。速度传感器主要用于测量低频振动。,(3)加速度型传感器振动仪,加速度型传感器也是接触式传感器，主要用来测量轴承振动。传感器的输出信号与被测物的振动加速度成正比。加速度传感器不仅能测低频振动，也能测中、高频振动。通过电子同回路积分，也能测振动速度和振动位移，所以应用广泛。,2、正确选择监测仪器,不同种类的传感器，具有不同的可测频率范围，测试前应该结合被测对象的主要频率范围来选定适当仪器。一般来说，接触式传感器中，速度型传感器适用于测量不平衡、不对中、松动接触等引起的低频振动，用它测量振动位移，可以得到稳定的数据；加速度传感器适用于测量齿轮、轴承故障等引起的中、高频振动信号，但用它测量振动位移，往往不太稳定。因此，加速度传感器测量仪一般只用于测振动速度。选择题：速度型传感器测量振动时能测量（）a、低频振动 b、中频振动 c、高频振动,3、正确选择测点的位置,测点位置和传感器安装位置能决定测量到什么频率范围的振动。实际被测对象都有主体与部件、部件与部件之间的区别。必须找出最佳的测振位置，合理布点。实际测量中，一般的设备的轴承部件为测量点，首先从轴承左边或右边开始，确定测量点，顺序编号为1、2、3，并作记录，以使每次测量都在同一点。确定测点后画出如图所示草图，标明机器名称和转速，以便实测时对照使用。,例如用速度传感器在轴承上测量振动时，要选择反映振动最为直接和灵敏的位置；测量轴承垂直方向的振动值时，应选择轴承宽度中央的正上方为测点位置；测量轴承水平方向的振动值时，应选择轴承宽度中央的中分面处为测点位置；测量轴承轴向振动时，应选择轴承轴心线附近的端面为测点位置。判断：用速度传感器在轴承上测量振动时可任意选择测点位置。（）,4、正确安装固定传感器,在振动检测过程中，传感器必须和被测物紧密接触。如果水平方向上产生滑动或者在垂直方向上脱离接触，都会使检测结果严重畸变，记录无法使用。通常使用的固定方法有螺钉联接固定、蜂蜡固定、胶合固定、绝缘联接固定、磁铁联接固定等。例如，加速度传感器通常依靠基座下的螺孔，用螺杆紧固在轴承上。但为了装卸方便，有时不用螺纹联接，而在传感器与轴承之间靠永久磁铁吸牢，也可达到联接目的。判断：在振动检测过程中，传感器必须和被测物紧密接触。（）,5、测试信号数据整理,根据上述几点测得的振动信号、数据，如动态的幅值、相位、功率和能量等，进行分析和研究，按设备分别整理，画出趋势图，同基准值比较，就能一目了然地看出设备运转状态。一般情况下，这种整理工作可以采用手工方式来进行，但是随着计算机的广泛应用，实际工作中已开始借用计算机来进行数据处理和分析诊断。,第二节 旋转零部件的平衡,一、不平衡原因,常用机械中包含了大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子、曲轴、带轮、飞轮、叶轮、砂轮等等。作旋转运动的零部件，可以统称为回转体。在理想的状态下，回转体旋转时和不旋转时对轴承或轴产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但在工程中的各种回转体，由于材料内部组织密度不均或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上的每个微小质点产生的离心力不能相互抵消，重心与旋转中心发生偏移，零部件在高速旋转时，将产生很大的离心力。,例1,当一旋转零件在离旋转中心50mm处有49N的偏重时，如果以1400r/min的转速旋转，则将产生的离心力大小为式中：F离心力（N）W转动零件的偏重（N）g重力加速度，g=9.81（m/s2）e质量偏心距（m）n每分钟转速（r/min）,这个离心力将通过轴承或轴作用到机械机器基础上，引起剧烈振动，产生噪声，加速轴和轴承磨损，机械工作精度降低，缩短了机械的寿命，严重时，能造成破坏性事故。因此工程中常需对回转体零部件进行平衡。,平衡分为静平衡和动平衡两种。静平衡是使回转轴线通过回转体的中心，消除由于质量偏心引起的离心力；而动平衡除了要求达到力的平衡外，还要求校正由于力偶的作用而使主惯性轴绕回转轴线产生的倾斜。对于刚性回转体，当转速n1800r/min和长径比L/D0.5（两个条件需要同时满足）或者转速n900r/min时，只需要作静平衡；而当转速n900r/min和长径比L/D0.5（两个条件同时满足），或者转速n1800r/min时，则必须进行动平衡。对于柔性回转体，必须要进行动平衡。判断：对于刚性回转体，长径比L/D0.5时只需作静平衡。（）,1、刚性回转体的静平衡,刚性回转体的静平衡首先需确定静不平衡量的大小及方向。检查静不平衡的设备，主要有静平衡架、平衡心轴和静平衡试验机（与动平衡机类似，事实上动平衡机也能用于检查静不平衡）。静平衡架是工种中常用的设备。如图3-9所示为几种常用的静平衡架结构简图，其中图3-9a平行导轨式静平衡架应用最广。导轨截面有刃口形、圆形、菱形等多种形式。平行导轨须具有光滑和坚硬的工作表面，以减少摩擦阻力，提高平衡精度。若回转体无轴颈待装配时，可使用平衡心轴如图3-9d所示。平衡心轴的径向跳动应小于0.0050.02mm，外圆加工精度不低于2级。静平衡架支承面与轴颈或平衡心轴均应淬硬至5060HRC，最好镀硬铬，并磨光。,利用静平衡架确定静不平衡量的方向很简单，让回转体在静平衡架上来回摆动，静止时，若无滚动摩擦的影响时，可以反复多作几次，作出标记，选取停下次数最多的方向为静不平衡方向。静不平衡量的大小确定一般采用时间平衡法。确定了静不平衡量的方向之后，仍在静平衡架上搬动回转体，使其静不平衡方向偏离垂线方向为某一个角度m（m90），然后放手，同时用秒表测出回转体来回摆动一次的周期T。为了提高测量精度，也可以测出回转体多次摆动至某个位置的总时间，除以摆动次数，求出较精确的单次摆动周期来。,此时不平衡量U的大小为式中：Ic回转体绕转动中心o点的转动惯量kgm2，g重力加速度，g=9.80665m/s2 T摆动周期（s）F(k，/2)第一类完全椭圆积分，可查数学手册求得，k=sin（m/2）|U|静不平衡量的大小,确定了静不平衡量的大小及方向后，采取加重、去重或调整校正质量等多种方法进行校正，然后检验其是否达到所需要的平衡精度等级。有些回转体，工作过程中不平衡状态会发生变化，致使静平衡好的回转体，使用一段时间后又不平衡了。如砂轮，随着砂轮的磨损，冷却液吸附的差异，都会使砂轮在短期内变为不平衡，而经常性的停机作平衡检修是很麻烦的事情。为此，国内外出现在了多种结构的自动控制平衡装置，这些装置，由于结构图不同，有些尚需要手动进行平衡，但不需要拆除回转体系统及不需要反复地去重和加重，有些则全自动化。这类装置只能作单面静平衡。,2、刚性回转体的动平衡,动平衡的方法有两种：(1)平衡机法 1）框架式平衡机 2）电子动平衡机(2)现场平衡法,3、柔性回转体的动平衡,对于一些工作速度较高，但通常较固定的回转体，为了减小转轴质量，常使其工作转速高于其第一阶或第二阶及更高阶临界转速，例如汽轮机转子、高速离心泵、某些发电机转子等。还有一些由于结构尺寸的限制，如细长的传动轴、内圆磨头，也只能在临界转速以上工作。这些均属于柔性回转体。,柔性回转体的平衡与刚性回转体的平衡有很大差异，主要在于柔性回转的平衡只能在有限个校正面上进行，在某一转速下求得平衡的回转体，在另一转速下又会呈现不平衡，如果处理不当，甚至原来平衡时所加（或减）的校正量，还会加剧另一转速下的不平衡状态。因此，对柔性回转体校正面的选择，校正方法的选择，动平衡精度评定等，都与刚性回转体不同。判断：柔性回转体的平衡与刚性回转体的平衡无差异。（）,二、不平衡的形式,根据回转体惯性力系简化结果的不同，刚性回转体存在四种不平衡形式，1、静不平衡 2、准静不平衡3、偶不平衡4、动不平衡,1、静不平衡,当惯性力系简化结果为Ro0，即rc0，M0=0，即Jyz=Jxz=0时，出现如图3-7a所示的状态，中心主惯性轴线平行的偏离了轴线。按ISO国际标准，这种不平衡状态被定义为静不平衡。静不平衡的零部件只有当它的重心在铅垂线下放时才能静止不动，在旋转时，由于离心力而使轴产生向偏重方向的弯曲，并使机器发生振动。对于这种不平衡可以采用静平衡方法予以平衡。,2、准静不平衡,当惯性力系简化为如图3-7b所示时，即Ro0，rc0，M00，但R0M0总能找到o点，使得Ro0，但M0=0。这种和静不平衡情况相像的不平衡，称为准静不平衡。这种单侧面的不平衡量会引起重心的偏移和中心主惯性轴线的倾斜，从而使它与轴线相交，这一类的不平衡可以通过静平衡的方法予以平衡。,3、偶不平衡,当惯性力系简化为Ro=0，即rc=0，M00，即Jxz0，Jyz0，出现图3-7c所示的状态。两个平衡量会使中心主惯性轴线相对于轴线发生倾斜，且在重心上与轴线相交。它与准静不平衡相反，中心主惯性轴并不发生偏移。这种不平衡状态称为偶不平衡。一般情况下，偶不平衡的干扰要比静不平衡的干扰小。这种不平衡的零部件在任何位置都可以静止不动，但在旋转时，将由于轴向位置上有偏重而产生力偶矩，会使机器发生振动。这一类的不平衡可以通过动平衡的方法进到平衡。选择题：一般情况下，偶不平衡的干扰要比静不平衡的干扰（）。a、大 b、小 c、等于,4、动不平衡,当惯性力系简化为Ro0，即rc0，M00，即Jxz0，Jyz0，出现图3-7d所示的状态。这种既有静不平衡，又有偶不平衡的不平衡称为动不平衡，动不平衡是指静不平衡加偶不平衡。此时，中心主惯性轴线相对于轴线倾斜，但不相交。这一类的不平衡可以通过动平衡的方法进行平衡。,三、平衡工艺,（1）校正面（2）校正方法 1）加重 2）去重 3）调整校正质量（3）极坐标校正与分量校正,（1）校正面,平衡一般在垂直于旋转轴线、且被成为校正面的平面上进行。刚性回转体的静平衡，一般只需要一个校正面即可。此校正面应为重心c所在的平面或离其很近。反之，则应选择连个校正面。对于刚性回转体的动平衡必须要两个校正平面才行。只有当转子是刚性转子时，才能将不平衡量在任何两平面上分解，并在那里进行补偿。判断：（1）刚性回转体的动平衡只需要一个校正面。（）（2）只有当转子是刚性转子时，才能将不平衡量在任何两平面上分解，并在那里进行补偿。（）,对于柔性回转体的动平衡，一般应根据其工作转速超过其临界转速的阶数，选择三个以上的校正面。校正面的位置，一般由回转体的结构决定，对柔性回转体等来说，还应该考虑要平衡的那一阶不平衡量的分布，兼顾其他几阶不平衡量的分布而决定。选择题：柔性回转体的动平衡，根据其转速选择（）以上的校正面。a、三个 b、二个 c、一个,（2）校正方法,不论是刚性回转体，还是柔性回转体，不论是静平衡，还是动平衡，校正方法均可划分为加重、去重或调整校正质量三类方法。1）加重 2）去重 3）调整校正质量,1）加重,加重就是在已知该校正面上折算的不平衡量U的大小及方向后，有意在U的负方向上给回转体附加上一部分质量m，并使质量m到旋转轴线的距离r与质量m的乘积等于|U|，即mr=|U|，显然，该校正面上的不平衡被消除了。加重可采用补焊、喷镀、胶接、铆接和螺纹联接等多种工艺方法加配质量。加重中，若附加质量体积较大，应该准确计算出其质心的位置，并按此位置计算距离r。,2）去重,去重就是在已知该校正面上的折算的不平衡量U的大小及方向后，有意在U的正方向上从回转体上去除一部分质量m，当mr=|U|时，去除的质量m产生的不平衡量就是U，因而该校正面上的不平衡也被消除了。去重可采用钻、磨、铣及激光打孔等多种工艺方法去除质量。,3）调整校正质量,调整校正质量则是预先设计出各种结构，如平衡槽、偏心块、可调整径向位置的螺纹质量小块等，通过调整各种结构中的校正质量块的数量、或径向位置、角度分布，达到抵消不平衡量U的目的。不论是哪一种校正方法，要求加上、去掉、进行调整的不平衡量的大小和方向应该准确。有些工艺工程需要进行一定的数学计算，才能精确的控制调整量。,（3）极坐标校正与分量校正,在回转体的校正面上任一角度位置，均可去重或加重，可以采用极坐标校正法如图3-8a所示。曲轴、叶轮等回转体，由于结构上的原因，不平衡量的校正位置被限定在特定的角度范围内，应采用60度、90度、120度或校正面的几何形状所允许的任意角度的二分量矫正法如图3-8c、3-8b、3-8d所示，各分量的大小可以按三角函数关系简单算出。,四、静平衡,4.1、静平衡的作用,平衡或消除旋转体运转时产生的离心力，以减少机器的振动，改善轴承受力的情况，提高机器工作精度和延长使用寿命（见图一）。主要用于长径比较小（即 L/D小于1/5）的场合。,4.2、平衡原理,在旋转件较轻的一侧附加重量（配重法）或在较重的一侧通过去除材料的方法以减轻重量（去重法）而使零件恢复平衡即使旋转件重心与回转中心重合的过程称为平衡。,圆盘类零件的静平衡实验 本实验采用双刀刃支撑结构，当圆盘类零件被任意放置而不滚动时，该零件便达到了静平衡。,本实验采用双滚子支撑结构，当圆盘类零件被任意放置而不滚动时，该零件便达到了静平衡。,4.3、静平衡方法,1）平衡装置：主要有圆柱式平衡架、菱形平衡架、平衡杆、平衡块等。,2）静平衡步骤：,u 将平衡架支撑牢固，并调整其横向、纵向水平（如图所示）。u将被平衡零部件放在平衡架上。u 用手转动被平衡件使其缓慢转动，待静止后在下方作标记（如图所示）。u 重复上述过程若干次，找出不平衡质量的径向位置。u 用平衡工具（平衡杆、平衡块、橡皮泥等）使旋转件恢复平衡（如图所示）。u 根据上述结果采用配重法或去重法对旋转件进行平衡。检查平衡效果并重复上述过程。,1）常见平衡装置：,平衡架的安装、调整,确定不平衡质量的径向位置,用平衡工具平衡旋转件,五、动平衡,5.1、动平衡的作用,当回转体长径比（即 L/D）大于0.2时，对于有平衡精度要求的旋转体，必须先作静平衡，使其质心位于轴线上，再作动平衡。动平衡的作用，是平衡或消除旋转体运行时各偏心质量的离心力所形成的力矩，以减轻的振动，改善轴承受力的情况，提高机器工作精度，延长其使用寿命。,5.2、动平衡的原理,对于任意回转件，无论它的各不平衡质量分布在多少个不同的平面内，都可以依次将它们向任意选定的两个平面内分解，等效其替代作用，并可以进一步分解成等效不平衡质量m1、m2及其偏心距r1、r2。因此动平衡时只需对m1和m2进行平衡即可（如图）。,5.3、动平衡的方法,u安装被测件，使其一端的检测平面与框架式动平衡机的转轴对 齐。u旋转被测零件，记录振幅、相位（即最大振幅的周向位置）。u将被测零件掉头安装、检测。u分别在两矫正面内采用去重法（或配重法）进行平衡。检测平衡结果，若不满足要求则重复上述步骤。,图例,六、平衡精度,因为刚性回转体的惯性力系的主矢R0=M2rc，令U=Mrc称为不平衡量，可以排除转速的影响，能更好地表现惯性力的大小。工程中也常用|U|=mr来确定校正质量m及校正半径r的大小。一般来说，回转体质量越大，允许的剩余不平衡量也较大，为了方便比较两个不同质量的回转体的平衡情况，用不平衡量U是不方便的，工程中常采用偏心距e=|U|/M，当U的单位为gmm，回转体总质量M的单位为kg时，e的单位为m，偏心距e又可称为剩余不平衡率，即每单位质量上的剩余不平衡量。,国际标准化组织推荐，以重心c点旋转时的线速度e为平衡精度的等级，记为平衡精度等级G，单位为mm/s，并以G的大小作为精度标号，精度等级之间的公比为2.5，分别为G4000、G1600、G630、G250、G100、G40、G16、G6.3、G2.5、G1、G0.4共十一级。平衡精度等级G与偏心距e之间的关系为：G=e/1000图3-13为上式在双对数坐标下的图解表示，从图中可看出，若已知G、e或中的两个参数，则很容易查出第三个参数来。判断：国际标准化组织推荐的平衡精度等级G0.4最高。（）,在确定某一回转体的精度G时，不仅要考虑技术上的先进性，而且还必须注意其经济上的合理性，不应盲目追求高精度等级。工程中可以根据不同烈性的工作机械、使用场合、转速高低、用户意见等来确定,例2,某电动机转子的平衡精度为G6.3，转子最高转速为n=3000r/min，质量为5kg，平衡后的不平衡量为80gmin，问是否达到要求？解：=n/30，求出许可的剩余偏心距eper为：而实际的剩余偏心距e按式e=|U|/M，计算为查图3-13，在给定转速下G6.3的范围为239.2m，故表明平衡达到所需要的精度等级要求,