14刚性回转件的平衡.ppt
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1、第十四章 刚性回转件的平衡,提要 介绍刚性回转件不平衡原因及其危害,静平衡和动平衡原理及应用场合,静平衡和动平衡的计算及试验方法。,14.1平衡的目的和分类,14.2刚性转子的平衡计算,14.3回转件平衡试验法,p,14.1平衡的目的和分类,1.离心惯性力:,离心惯性力为转子重力G=mg=109.8=98N的10倍。,2.离心惯性力的不良影响,(1)在两端支承中引起除重力、外载荷以外的附加动压力,增大轴承的载荷,加速轴承的磨损。(2)惯性力的大小和方向作周期性的变 化,引起机械振动,产生噪声。,3.回转件(转子)的平衡,转子的平衡:调整转子的重量分布(使e0),完全或部分消除惯性力的不良影响。
2、,刚性转子:转子刚度大,离心力小,转子的变形可忽略。如:电动机转子,机床主轴等等。,柔性转子:转子刚度小,离心力大,转子的变形不可忽略。如:航空发动机、汽轮机和发电机中的转子。,4.机械在机座上的平衡,如果机构中包含有作往复运动或作平面运动的构件,则此机构的平衡问题就不能用对各个构件的平衡方法来解决,而必须对整个机构进行平衡设计,使作用于机架上的总惯性力和总惯性力矩得到平衡,这类平衡称为机械在机座上的平衡。,曲柄滑块机构的动平衡三维动画.avi,14.2 刚性转子的平衡计算,12.2.1静平衡计算,1.静平衡:转子宽度b与直径D之比b/D0.2,可认为重量分布在同一回转平面内,这类回转件的平衡
3、称为静平衡。,如:砂轮、带轮、飞轮等均为静平衡。,2.静平衡条件,图14-1(a)所示:平面上有不平衡重量G1、G2、G3,重心矢径为r1、r2、r3,当该构件以等角速度回转时,不平衡重量产生的惯性力为:,P1、P2、P3构成平面汇交力系,合力由多边形法则求得。,合力R0时转子不平衡。为平衡R,沿R作用线并与R相反的方向,加一个平衡重量Gb,其重心矢径为rb。则:,即:,静平衡条件:同一回转平面内的各质量的重径积的矢量和等于零。或P=0,推广到有n个不平衡重量的场合:,(14-1),Gi、ri分别为不平衡重量的大小和矢径,称为重径积。,对不平衡重量,可在同一回转平面内加一重径积Gbrb使之平衡
4、。,3.静平衡方法,(1)图解法:作重径积的封闭矢量多边形,解出Gbrb,选定rb的大小,求出Gb(需安装的平衡重量)。,若在同一平面内安装平衡重量不便或不可能,则可另选两个与轴线垂直的校正 平 面 T和T,在这两个校正平面内增加平衡重量,使转子得到平衡。,根据平行力合成原理:,如图14-2所示单缸柴油机曲轴,则在两曲柄所在平面增加平衡重量。(扇形配重),(14-2),(2)根据重力矩为零,测出校正重径积。,重力对回转轴的静力矩之和为零,转子可停在任意位置时测出配重的重径积。,14.2.2 动平衡计算,1.动平衡,回转件A、B两处有不平衡重量G1和G2且满足 故回转件重心位于回转轴线上。按静平
5、衡的观点,回转件处于平衡状态。,G2,G1,转动时,离心惯性力P1、P2构成一对惯性力偶,引起机械振动。这类零件的平衡与否静态无法判断,称为动平衡。,转子宽度b 与直径D 之比b/D0.2,重量分布在与轴线垂直的不同平面内,这类回转件的平衡为动平衡。,多缸内燃机曲轴,机床主轴的等零部件的平衡均为动平衡。,动不平衡的一般情况是既有不平衡的惯性力,又有不平衡的力偶矩。动平衡的条件是:,转子转动时各重量产生的惯性力的合力等于零,合力矩等于零。,即:P=0 和 M=0。,2.动平衡的条件,3.动平衡的计算,设:转子上有三个不平衡重量G1、G2、G3,其重心矢量分别为r1、r2、r3。构件回转时惯性力P
6、1、P2和P3不是平面汇交力系,所以不可能在单个平面上安装平衡重量使其达到平衡。,(1)选定两个垂直 于回转轴线的代替 平面T及 T安 装平衡重量。,(2)将不平衡的重量 向两代替平面T和T 分解。,(3)分别在T和T平面内进行静平衡计算。,作重矢积矢量图,求出Gbrb和Gbrb,选定rb 和rb后,求出Gb Gb。,动平衡和静平衡比较:,(1)静平衡只须在一个平面内进行平衡;动平衡必须在两个平面内进行平衡。,(2)满足动平衡的转子,一定满足静平衡;但满足静平衡的转子则不一定满足动平衡。,14.3 回转件平衡试验法,经平衡计算安装了平衡重量的转子,理论上已达到平衡,但由于计算、制造、安装误差和
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