第09章机械的平衡.ppt
第9章 机械的平衡,9-1 平衡的目的和分类,一、平衡的目的：,尽量减小惯性力所引起的附加动压力。,附加的动压力,振动（源）,二、平衡的分类,回转件的平衡：,机架上的平衡：,刚性回转件,挠性回转件（有专门学科）,（平动和平面一般运动的构件）,下一页,一、静平衡：,二、动平衡：,刚性回转件的平衡,（叶轮、砂轮、齿轮等）,转子在静力状态时的不平衡就可以显示出来，称为静不平衡,只有当转子在转动时的不平衡才可以显示出来，称为动不平衡,下一页,9-2 刚性转子的平衡计算,一、刚性转子的静平衡计算,惯性力组成一平面汇交力系,若,平衡,若,不平衡,具体：加一平衡质量块mb,F1=m12 r1、F2=m22 r2、F3=m32 r3、Fb=mb2 rb,FbF1F2F3=0,mb2 rb m12 r1 m22 r2m32 r3=0,mb rbm1 r1m2 r2m3 r3=0,下一页,作者：潘存云教授,1.特点：若重心不在回转轴线上，则在静止状态下，无论其重心初始在何位置，最终都会落在轴线的铅垂线的下方。这种不平衡现象在静止状态下就能表现出来，故称为静平衡。,举例1：车轮的不平衡,2.平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力达到平衡。,适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（D/b5），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件。,下一页,如果该力系不平衡，那么合力:,增加一个重物 Gb（或mb)后，可使新的力系之合力：,设各偏心质量分别为mi，偏心距为ri,转子以等速回转，,产生的离心惯性力为：,举例2：电风扇的不平衡,下一页,称miri为质径积,平衡配重所产生的离心惯性力为：,总离心惯性力的合力为：,？,可用图解法求解此矢量方程(选定比例l)。求出mbrb后，可选定rb，即可定出mb。,约掉公因式2,注：也可建立直角坐标系来求,m1r1,m2r2,m3r3,mbrb,下一页,二、刚性转子的动平衡及其计算,1.动平衡的概念,等效条件,曲轴在平衡面上无法平衡因此采用在T，T面上平衡,所以动平衡的条件是,下一页,2.动平衡的计算,选定两个平衡基面及作为安装平衡质量的平面，并将上述的各个离心惯性力分解到平面及内。,在I面 F1I十F2I十F3I十FbI 0 即,在II面 F1II十F2II十F3II十FbII 0 即,下一页,动平衡的计算方法：,(1)直接引用前述结论得：,下一页,(2)离心惯性力分解结果：,下一页,(3)不平衡质量分解结果：,下一页,这里用作图法求解,m1II,m2II,(4)在平衡基面上进行平衡,下一页,5.结论：对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，都只要在两个选定的平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完全平衡。故动平衡又称为双面平衡。,下一页,动平衡与静平衡的比较,动平衡各部分质量的惯性力组成空间力系,空间力系 平衡条件,主矢,主矩,措施：（将每个平面的惯性力平衡）,动平衡：,比较：,静平衡,经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。,下一页,9-3 平衡试验法,静平衡试验,动平衡试验,下一页,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,93 刚性转子的平衡实验,一、静平衡实验-使转子在支承架上呈随遇平衡状态,1.导轨式平衡架,特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量转子的平衡。,下一页,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,2.滚子式平衡架：,单摆式平衡架：,特点：使用方便，但摩擦阻力大，精度较低。,特点：工作效率高。,下一页,作者：潘存云教授,二、动平衡实验(具体根据动平衡机工作原理进行),当转子在电机驱动下运转,转子的不平衡质量产生的离心惯性力引起转子两端支撑的振动.,下一页,作者：潘存云教授,确定相位差,摆架位于最高点时，不平衡质量不在正上方，而是处在沿回转方向超前角的位置。,称为强迫振动相位差。,下一页,将图（b）绕2转动 2-2后与图（a）叠加，,不平衡质量位于H1与H2连线的中垂线上。,笔尖会划出一小段圆弧,中点取为最高点。,下一页,9-4 刚性转子的许用不平衡量及平衡精度,转子要完全平衡是不可能的，实际上，也不必过高要求转子的平衡精度，而应以满足实际工作要求为度。为此，对不同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量。,许用不平衡量有两种表示法，一是用许用不平衡质径积m r(单位g mm)表示，另一是用许用不平衡偏心距e(单位是m)表示。对于质量为m的转子，两者的关系为：,即e可以理解为转子单位质量的不平衡量。一般用mr来表示具体转子不平衡量大小，用e来表示转子平衡精度。,表4.1给出了各类转子的平衡精度等级及许用不平衡量的推荐值。,分解到基面和的许用不平衡量分别为：,下一页,下一页,9.3 在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为m1=5kg，m2=7kg，m3=8kg，m4=6kg，r1=r4=100mm，r2=200mm，r3=150mm，方位如图所示。又设平衡质量m的回转半径r250mm，试求平衡质量m的大小及方位。,9.4 在图示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg，它们的回转半径分别为r1=300mm，r2=r4=150mm，r3=100mm，又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为l1=l2=l3=200mm，各偏心质量问的方位角为1=1200，2=600，3=900，4=300。若置于平衡基面及中的平衡质量m和m的回转半径均为400mm，试求m和m的大小和方位。,返回,返回,转子动平衡实验一般在专用的动平衡机上进行,刚性转子的动平衡实验,
