第08章 回轉(zhuǎn)件的平衡

1、第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡 基本要求：基本要求：了解機(jī)器產(chǎn)生不平衡的原因及其帶來的 后果；掌握什么是動(dòng)平衡、靜平衡；掌 握剛性轉(zhuǎn)子的靜、動(dòng)平衡的原理和方法；難難 點(diǎn)：點(diǎn)：剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡概念的建立。 一一. . 機(jī)械平衡的目的機(jī)械平衡的目的: : 若回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量不在回轉(zhuǎn)中心，則會(huì)產(chǎn)生離心慣性力：F=mr2 F 0、 M 0 不平衡帶來的不良后果：不平衡帶來的不良后果：1)1)在運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓力，從而 增大構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力和運(yùn)動(dòng)副中的摩 擦，加劇運(yùn)動(dòng)副的磨損，降低機(jī)械效 率和使用壽命。2)2)使機(jī)械產(chǎn)生周期性振動(dòng)，使工作可靠性降低，精度降低。若 固，會(huì)發(fā)生共振，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)

2、件。 亦稱回轉(zhuǎn)件。 不平衡的原因：不平衡的原因：結(jié)構(gòu)不對(duì)稱；材質(zhì)不均勻；制造不準(zhǔn)確。二二. 平衡的內(nèi)容：平衡的內(nèi)容：各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式不同，所產(chǎn)生的慣性力和平衡方法也不同。平衡問題分：1. 繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件的慣性力平衡：繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件的慣性力平衡：1）剛性轉(zhuǎn)子的平衡）剛性轉(zhuǎn)子的平衡： 轉(zhuǎn)子的剛性好、共振轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速一般較低（n0.60.7）nc1），彈性變形小，這類轉(zhuǎn)子稱剛性轉(zhuǎn)子。2）撓性轉(zhuǎn)子的平衡）撓性轉(zhuǎn)子的平衡： 質(zhì)量很大、跨度很大、徑向尺寸小、共振轉(zhuǎn)速低、而工作速度較高（一般n（0.60.7）nc1），工作過程產(chǎn)生較大彎曲變形，這類轉(zhuǎn)子稱撓性轉(zhuǎn)子。 。2. 機(jī)構(gòu)平衡機(jī)

3、構(gòu)平衡： 作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其慣性力很難在某一構(gòu)件上平衡，就必須對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，使其慣性力（偶）完全或部分平衡，以消除或降低其不良影響。回轉(zhuǎn)件平衡的目的回轉(zhuǎn)件平衡的目的:調(diào)整回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子工作時(shí)的 離心力（偶）系達(dá)到平衡，以消除附加動(dòng)壓力，盡可能減輕有害振動(dòng)。 8 82 2 回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算一一. 質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)：質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)：1. 概念概念 ： 對(duì)于軸向尺寸較小的盤狀轉(zhuǎn)子（即寬徑比寬徑比B/D0.2），例如齒輪、盤形凸輪、帶輪、鏈輪及葉輪等，它們的質(zhì)量可以視為分布在同一平面內(nèi)。如圖所示，紅色小塊為偏心質(zhì)量，轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必然產(chǎn)生慣性力，從而在

4、轉(zhuǎn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力。平衡方法平衡方法在轉(zhuǎn)子上增加或除去一部分質(zhì)量，使其質(zhì)心與回 轉(zhuǎn)軸線重合，從而使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平衡。單面平衡單面平衡只要求慣性力達(dá)到平衡，稱為單面平衡，也叫靜 平衡。2剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算（b/D 0.2） 已知盤形不平衡轉(zhuǎn)子其偏心質(zhì)量分別為m1、m2、m3，其向徑分別為r1、r2、r3，所產(chǎn)生的慣性力分別為F1、F2、F3，據(jù)平面力系平衡的原理，所加的平衡質(zhì)量mb及其向徑rb可由下式求得。 各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力分別為 ：iiirmF2個(gè)偏心質(zhì)量的向徑。第式中：iri轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的靜平衡條件靜平衡條件為為 ：0biFFFbbbrmF20221b

5、biniirmrm0332211bbrmrmrmrm。質(zhì)徑積式中：iirm平衡質(zhì)徑積可用圖解法求得：平衡質(zhì)徑積可用圖解法求得：m1r1m2r2m3r3mbrbmmcmkgWrmIiiW/lll 1br1br bmbm bm 由于實(shí)際機(jī)構(gòu)的限制，有時(shí)不能在所需平衡的回轉(zhuǎn)面上安裝平衡質(zhì)量。如下圖所示： 根據(jù)力的分解原理，這時(shí)可在任選的兩個(gè)平面上添加或減去質(zhì)量來達(dá)成平衡。如圖所示，只需滿足如下關(guān)系：bbbFFFlFlFbb聯(lián)解得：bbbbFllFFllF,即有：bbbbbbbbrmllrmrmllrm,特別地，當(dāng) 時(shí)：bbbrrrbbbbmllmmllm,結(jié)論：在一個(gè)平面內(nèi)的一個(gè)偏心重量mb，可以分

6、別用任意選定的兩 個(gè)平衡平面內(nèi)的兩個(gè)偏心重量mb、m ”b來代替。二、質(zhì)量分布不在同一平面內(nèi)二、質(zhì)量分布不在同一平面內(nèi)b/D 0.2的轉(zhuǎn)子。m1m3m2F1F3F2mm圖a圖b 0F 0M動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡條件回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡條件：轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和 慣性力偶矩同時(shí)得以平衡。即：動(dòng)平衡（雙面平衡）動(dòng)平衡（雙面平衡） 如右圖所示的轉(zhuǎn)子，具有偏心質(zhì)量分別為m1、m2、m3，并分別位于平面1、2、3上，其回轉(zhuǎn)半徑分別為r1、r2、r3。由前面的結(jié)論：在一個(gè)平面內(nèi)的一個(gè)偏心重量mi，可以分別用任意選定的兩個(gè)平衡平面I和II內(nèi)的兩個(gè)偏心重量mi、m ”i來代替。 經(jīng)過這樣處理

7、后，就可以分別在I和II兩個(gè)平面內(nèi)，按照與靜平衡計(jì)算相同的方法來進(jìn)行動(dòng)平衡計(jì)算。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，只需在任選的兩個(gè)平面I和II內(nèi)、在向徑r rb和r“ r“b 的位置上各加一個(gè)配重，就能使整個(gè)回轉(zhuǎn)構(gòu)件達(dá)到動(dòng)平衡。當(dāng)然也可在向徑r rb和r“ r“b 相反的位置上去掉一部分重量，也能使整個(gè)回轉(zhuǎn)構(gòu)件達(dá)到動(dòng)平衡。F1F2F3F1F2F3F3F2F1F1F2F3F1F2F3F3F2F1結(jié)論：結(jié)論：質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的轉(zhuǎn)子，只要分別在任選的兩個(gè)回轉(zhuǎn)面（稱平衡平面或校正平面）內(nèi)各加減上適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，就能達(dá)到完全平衡。這種平衡稱為動(dòng)平衡（雙面平衡）動(dòng)平衡（雙面平衡）。llmmllmm/111111llmmllmm/222222llmmllmm/3333330332211bbrmrmrmrm0332211bbrmrmrmrm動(dòng)平衡就一定靜平衡。動(dòng)平衡就一定靜平衡?；?2F3F1FbF1F3F2FbF基面2一一. 靜平衡：靜平衡： 8 83 3 回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)回轉(zhuǎn)件的平衡試