單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第十四章 剛性回轉(zhuǎn)件的平衡,提要,介紹剛性回轉(zhuǎn)件不平衡原因及其危害，靜,平衡和動(dòng)平衡原理及應(yīng)用場(chǎng)合，靜平衡和動(dòng)平衡,的計(jì)算及試驗(yàn)方法。,14.1平衡的目的和分類,14.2剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算,14.3回轉(zhuǎn)件平衡試驗(yàn)法,回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、,材質(zhì)不均勻、制造,不準(zhǔn)確等原因使重,心不在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，,引起離心慣性力。,p,14.1平衡的目的和分類,1.離心慣性力：,離心慣性力為轉(zhuǎn)子重力G=mg=109.8=98N的10倍。,b,D,m為質(zhì)量；e為偏心距,為角速度,離心慣性力的大小,設(shè)：,m=10kg,e=0.001m,n=3000r/min,2.離心慣性力的不良影響,（1）在兩端支承中引起除重力、外載荷以外的附加動(dòng)壓力，增大軸承的載荷，加速軸承的磨損。,（2）慣性力的大小和方向作周期性的變 化，引起機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。,3.回轉(zhuǎn)件（轉(zhuǎn)子）的平衡,轉(zhuǎn)子的平衡：,調(diào)整轉(zhuǎn)子的重量分布（使e0），,完全或部分消除慣性力的不良影響。,剛性轉(zhuǎn)子：,轉(zhuǎn)子剛度大，離心力小，轉(zhuǎn)子的變形可忽略。,如：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，機(jī)床主軸等等。,柔性轉(zhuǎn)子：,轉(zhuǎn)子剛度小，離心力大，轉(zhuǎn)子的變形不可忽略。,如：航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。,4.機(jī)械在機(jī)座上的平衡,如果機(jī)構(gòu)中包含有作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或作平面運(yùn),動(dòng)的構(gòu)件，則此機(jī)構(gòu)的平衡問題就不能用,對(duì)各個(gè)構(gòu)件的平衡方法來解決，而必須對(duì),整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)，使,作用于機(jī)架上,的總慣性力和總慣性力矩得到平衡，,這類,平衡,稱為機(jī)械在機(jī)座上的平衡。,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)平衡三維動(dòng)畫.avi,14.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算,12.2.1靜平衡計(jì)算,1.靜平衡：,轉(zhuǎn)子寬度b與直徑D之比b/D0.2，可認(rèn)為重量,分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，這類回轉(zhuǎn)件的平衡,稱為靜平衡。,如：砂輪、帶輪、飛輪等均為靜平衡。,2.靜平衡條件,圖14-1（a）所示：平面上有不平衡重量G,1,、G,2,、,G,3,，重心矢徑為r,1,、r,2,、r,3,，當(dāng)該構(gòu)件以等角速,度,回轉(zhuǎn)時(shí)，不平衡重量產(chǎn)生的慣性力為：,P,1,、P,2,、P,3,構(gòu)成平面匯交力系，,合力由多邊形法則求得。,合力R0時(shí)轉(zhuǎn)子不平衡。為平衡R，沿R作用線并,與R相反的方向，加一個(gè)平衡重量G,b,，其重心矢徑,為r,b,。則：,即：,靜平衡條件：,同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的各質(zhì)量的重徑積的矢,量和等于零?；?P=0,推廣到有n個(gè)不平衡重量的場(chǎng)合：,（14-1）,G,i,、r,i,分別為不平衡重量的大小和矢徑，,稱為重徑積。,對(duì)不平衡重量，可在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)加,一重徑積G,b,r,b,使之平衡。,3.靜平衡方法,（1）圖解法：,作重徑積的封閉矢量多邊形，解出G,b,r,b,，,選定r,b,的大小，求出G,b,（需安裝的平衡重量）。,若在同一平面內(nèi)安裝平衡重量不便或不可能，則,可另選兩個(gè)與軸線垂直的校正 平 面 T和T，,在這兩個(gè)校正平面內(nèi)增加平衡重量，使轉(zhuǎn)子得到,平衡。,根據(jù)平行力合成原理：,如圖14-2所示單缸柴油機(jī)曲軸，則在兩曲柄所在平,面增加平衡重量。（扇形配重）,（14-2）,（2）根據(jù)重力矩為零，測(cè)出校正重徑積。,重力對(duì)回轉(zhuǎn)軸的靜力矩之和為零，轉(zhuǎn)子可,停在任意位置時(shí)測(cè)出配重的重徑積。,14.2.2 動(dòng)平衡計(jì)算,1.動(dòng)平衡,回轉(zhuǎn)件A、B兩處有,不平衡重量G,1,和G,2,且滿足,故回轉(zhuǎn)件重心位于,回轉(zhuǎn)軸線上。按靜,平衡的觀點(diǎn)，回轉(zhuǎn),件處于平衡狀態(tài)。,G,2,G,1,力偶矩M=PL,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，離心慣性力P,1,、P,2,構(gòu)成一對(duì)慣性力偶，,引起機(jī)械振動(dòng)。這類零件的平衡與否靜態(tài)無法,判斷，稱為動(dòng)平衡。,轉(zhuǎn)子寬度b 與直徑,D 之比b/D0.2，,重量分布在與軸線,垂直的不同平面內(nèi)，,這類回轉(zhuǎn)件的平衡,為動(dòng)平衡。,多缸內(nèi)燃機(jī)曲軸，機(jī)床主軸的等零部件的平衡,均為動(dòng)平衡。,動(dòng)不平衡的一般情況是既有不平衡的慣性力，,又有不平衡的力偶矩。動(dòng)平衡的條件是：,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各重量產(chǎn)生的慣性力的合力等于零，,合力矩等于零。,即：,P=0 和 M=0。,2.動(dòng)平衡的條件,3.動(dòng)平衡的計(jì)算,設(shè)：轉(zhuǎn)子上有三個(gè),不平衡重量G,1,、G,2,、,G,3,，其重心矢量分,別為r,1,、r,2,、r,3,。構(gòu),件回轉(zhuǎn)時(shí)慣性力P,1,、,P,2,和P,3,不是平面匯,交力系，所以不可,能在單個(gè)平面上安,裝平衡重量使其達(dá),到平衡。,（1）選定兩個(gè)垂直,于回轉(zhuǎn)軸線的代替,平面T及 T安,裝平衡重量。,根據(jù)單缸曲軸平衡,原理，任何一個(gè)不,平衡重量G,1,、G,2,和,G,3,均可用分布在,T和 T面上的,G,1,G,1,G,2,G,2,G,3,G,3,來代替。,若代替時(shí)矢徑不,變，各代替重量：,（2）將不平衡的重量,向兩代替平面T和T,分解。,（3）分別在T和T,平面內(nèi)進(jìn)行靜平衡計(jì),算。,作重矢積矢量圖，求出G,b,r,b,和G,b,r,b,，,選定r,b,和r,b,后，求出G,b,G,b,。,動(dòng)平衡和靜平衡比較：,（1）靜平衡只須在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡；,動(dòng)平衡必須在兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。,（2）滿足動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，一定滿足靜平衡；,但滿足靜平衡的轉(zhuǎn)子則不一定滿足動(dòng)平衡。,14.3 回轉(zhuǎn)件平衡試驗(yàn)法,經(jīng)平衡計(jì)算安裝了平衡重量的轉(zhuǎn)子，理論,上已達(dá)到平衡，但由于計(jì)算、制造、安裝,誤差和轉(zhuǎn)子的材質(zhì)不均勻等原因，實(shí)際上,仍會(huì)有些不平衡。平衡試驗(yàn)的目的是測(cè)量,出轉(zhuǎn)子不平衡重徑積的大小和相位，以安,裝平衡重量，使構(gòu)件平衡。,14.3.1靜平衡試驗(yàn),1.原理：,轉(zhuǎn)子平衡時(shí)，重力矩為零。,2.試驗(yàn)方法,（1）將待平衡的轉(zhuǎn)子放在導(dǎo)軌上。,（圖14-5）,若轉(zhuǎn)子重心S和軸心O不重合，轉(zhuǎn)子在重力矩的作,用下沿導(dǎo)軌滾動(dòng)，直至重心S在軸心O的鉛垂線下,方停止。,（2）配重：,用橡皮泥（或磁鐵）在軸心沿鉛垂線,上方加一重量，重復(fù)上述試驗(yàn)步驟，直至轉(zhuǎn)子在,任意位置都能保持靜止不轉(zhuǎn)為止。,（3）平衡,根據(jù)所加橡皮泥重量和位置便可確定重徑積的大,小和相位。在該位置用螺釘、鉚接、噴鍍金屬等,方法加上校正重量，或在相反的相位用鉆孔、磨,削等方法減去校正量，使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡。,靜平衡試驗(yàn),a,)水平支承方式,靜平衡試驗(yàn),b,)托輥支承方式,靜平衡試驗(yàn)錄像.avi,14.3.2動(dòng)平衡試驗(yàn)法,動(dòng)平衡試驗(yàn)在動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。,目的：,測(cè)定回轉(zhuǎn)件不平衡重徑積的大小和方位。,測(cè)量原理和方法各有不同。,機(jī)械式動(dòng)平衡機(jī)目前在生產(chǎn)中已很少采用，,電子式動(dòng)平衡機(jī)隨著電子技術(shù)的發(fā)展而出,現(xiàn)，現(xiàn)代動(dòng)平衡技術(shù)還發(fā)展了激光去重的,動(dòng)平衡機(jī)。,14.3.3 回轉(zhuǎn)件的平衡精度,1.許用不平衡量及其表示方法,由于誤差存在（試驗(yàn)設(shè)備和人為因素），回轉(zhuǎn)件經(jīng),平衡后總會(huì)殘存不平衡量。,生產(chǎn)中根據(jù)工作要求對(duì)不同的回轉(zhuǎn)構(gòu)件規(guī)定出最大,的殘余不平衡量，稱為許用不平衡量。,（1）許用不平衡量,平衡時(shí)，只要使回轉(zhuǎn)件殘余不平衡量不超過相應(yīng)的,許用不平衡量即為合格。,（2）許用不平衡量的表示方法,許用不平衡重徑積：,規(guī)定許用的殘余不平衡重徑,積Gr的最大值,單位為Ncm。,EQ6100汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸允許不平衡量1Ncm。,北京213吉普車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪允許不平衡量0.18Ncm。,使用Gr表示對(duì)平衡程度的要求比較直觀，便于進(jìn),行平衡試驗(yàn)操作。,對(duì)于重量不同的回轉(zhuǎn)件，僅僅通過其許用不平衡重,徑積還不能比較出其不平衡程度的差別。,例：轉(zhuǎn)子,重量為5,10,6,N,轉(zhuǎn)子,重量為,510,4,N,若許用不平衡重徑積均為Gr=1Ncm,轉(zhuǎn)子,的不,平衡程度要比轉(zhuǎn)子差得多。,許用偏距：,單位重量的許用不平衡重徑積。,因單位重量的許用不平衡重徑積，可理解為整個(gè)轉(zhuǎn),子重心偏離軸心的距離，故稱為許用偏距。,許用偏距e的單位為微米（,m）。,2.平衡精度,轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)的優(yōu)良程度，稱為平衡精度。,實(shí)踐表明，慣性力的不良影響與偏心距e和回轉(zhuǎn)角,速度,的乘積有關(guān)。規(guī)定：,平衡精度,為回轉(zhuǎn)角速度（rad/s)。,A值愈大平衡精度愈低。,小結(jié),14.1平衡的目的和分類,2.離心慣性力的不良影響,（1）產(chǎn)生附加動(dòng)壓力，增大軸承的載荷加速軸承損。,1.回轉(zhuǎn)件不平衡的原因：,結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、制造不準(zhǔn)確,或材質(zhì)不均勻、使用中的變形。,（2）引起機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。,3.轉(zhuǎn)子的平衡的目的：,調(diào)整轉(zhuǎn)子的重量分布（使e0），完全或部分消,除慣性力的不良影響。,4.平衡的分類,（1）轉(zhuǎn)子的平衡：,剛性轉(zhuǎn)子、柔性轉(zhuǎn)子。,剛性轉(zhuǎn)子的平衡：轉(zhuǎn)子靜平衡、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。,（2）機(jī)械在機(jī)座上的平衡,14.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算,12.2.1靜平衡計(jì)算,1.靜平衡,轉(zhuǎn)子寬度b與直徑D之比b/D0.2，可認(rèn)為重量分布,在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，這類回轉(zhuǎn)件的平衡稱為靜平衡。,2.靜平衡條件,同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的各質(zhì)量的重徑積的矢量和等于零。,或,P=0,3.靜平衡方法,（1）圖解法：,作重徑積的封閉矢量多邊形，,解出G,b,r,b,，選定r,b,的大小，求出G,b,。,（2）試驗(yàn)法：,根據(jù)重力矩為零，測(cè)出校正重徑積。,14.2.2 動(dòng)平衡計(jì)算,1.動(dòng)平衡：,轉(zhuǎn)子寬度b 與直徑D 之比b/D0.2，重,量分布在與軸線垂直的不同平面內(nèi)，這類回轉(zhuǎn)件,的平衡為動(dòng)平衡。,2.動(dòng)平衡的條件,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各重量產(chǎn)生的慣性力的合力等于零，,合力矩等于零。,P=0 和 M=0。,3.動(dòng)平衡的計(jì)算,（1）選定兩個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸線的代替 平面T及T,安裝平衡重量。,（2）將不平衡的重量向兩代替平面T和T分解。,（3）分別在T和T平面內(nèi)進(jìn)行靜平衡計(jì)算。,4.動(dòng)平衡和靜平衡比較,（1）靜平衡只須在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡；動(dòng)平衡必,須在兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。動(dòng)平衡也稱為雙面平衡。,（2）滿足動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，一定滿足靜平衡；但滿足,靜平衡的轉(zhuǎn)子則不一定滿足動(dòng)平衡。,14.3 回轉(zhuǎn)件平衡試驗(yàn)法,14.3.1靜平衡試驗(yàn)法,（14.3.2動(dòng)平衡試驗(yàn)法）,（2）許用偏距：,單位重量的許用不平衡重徑積。,2.平衡精度,轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)的優(yōu)良程度，稱為平衡精度。,A值愈大平衡精度愈低。,（,m）,重點(diǎn)：剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算。,14.3.3 回轉(zhuǎn)件的平衡精度,1.許用不平衡量的表示方法,（1）許用不平衡重徑積：,Gr，Ncm。,