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文檔簡介

1、第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡81 回轉(zhuǎn)件平衡的目的82 回轉(zhuǎn)件的平衡計算83 回轉(zhuǎn)件的平衡試驗長沙交通學(xué)院專用 回轉(zhuǎn)件或轉(zhuǎn)子 - 繞定軸作回轉(zhuǎn)運動的構(gòu)件。F=mr2當(dāng)質(zhì)心離回轉(zhuǎn)軸的距離為r 時,離心力為:81 回轉(zhuǎn)件平衡的目的F=ma=Ge2/g舉例:圖示轉(zhuǎn)子的重量為G=10 N,重心與回轉(zhuǎn)軸線的距離為1 mm,轉(zhuǎn)速為n=3000 rpm, 求離心力F的大小。=1010-323000/602/9.8=100 N如果轉(zhuǎn)速增加一倍: n=6000 rpm F=400 N由此可知:不平衡所產(chǎn)生的慣性力對機(jī)械運轉(zhuǎn)有很大的影響。 大小方向變化eN21N21N21GGFF長沙交通學(xué)院專用 增加運動副的摩擦,降低機(jī)

2、械的使用壽命。產(chǎn)生有害的振動,使機(jī)械的工作性能惡化。降低機(jī)械效率。平衡的目的:研究慣性力分布及其變化規(guī)律,并采取相應(yīng)的措施對慣性力進(jìn)行平衡,從而減小或消除所產(chǎn)生的附加動壓力、減輕振動、改善機(jī)械的工作性能和提高使用壽命。本章重點介紹剛性轉(zhuǎn)子的平衡問題。附加動壓力會產(chǎn)生一系列不良后果:離心力P力的大小方向始終都在變化,將對運動副產(chǎn)生動壓力。所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡,是指由于結(jié)構(gòu)不對稱、材料缺陷以及制造誤差等原因而使質(zhì)量分布不均勻,致使中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合,而產(chǎn)生離心慣性力系的不平衡。根據(jù)平衡條件的不同,又可分為靜平衡和動平衡兩種情況。長沙交通學(xué)院專用 特點:假設(shè)重心不在回轉(zhuǎn)軸線上,那么在靜止?fàn)?/p>

3、態(tài)下,無論其重心初始在何位置,最終都會落在軸線的鉛垂線的下方這種不平衡現(xiàn)象在靜止?fàn)顟B(tài)下就能表現(xiàn)出來,故稱為靜平衡。 如自行車輪一、質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)平衡原理:在重心的另一側(cè)加上一定的質(zhì)量,或在重心同側(cè)去掉一些質(zhì)量,使質(zhì)心位置落在回轉(zhuǎn)軸線上,而使離心慣性力到達(dá)平衡。適用范圍:軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子B/D Fi= mi2ri長沙交通學(xué)院專用 m1m2m3r2r1r3P3P1P2稱miri為質(zhì)徑積平衡配重所產(chǎn)生的離心慣性力為: 總離心慣性力的合力為: PbrbFb=mb2rb ? ? 可用圖解法求解此矢量方程(選定比例w)。 約掉公因式m3r3mbrbm2r2m1r1F = Fb +Fi = 0

4、m2e = mb2rb + m12r1 + m22r2+ m32r3 =0 me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 長沙交通學(xué)院專用 me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 很顯然,回轉(zhuǎn)件平衡后:e=0回轉(zhuǎn)件質(zhì)量對軸線產(chǎn)生的靜力矩:mge = 0靜平衡或單面平衡該回轉(zhuǎn)件在任意位置將保持靜止:從理論上講,對于偏心質(zhì)量分布在多個運動平面內(nèi)的轉(zhuǎn)子,對每一個運動按靜平衡的方法來處理加減質(zhì)量,也是可以到達(dá)平衡的。問題是由于實際結(jié)構(gòu)不允許在偏心質(zhì)量所在平面內(nèi)安裝平衡配重,也不允許去掉不平衡重量(如凸輪軸、曲軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子等)。解決問題的唯一方法就是將平

5、衡配重分配到另外兩個平面I、II內(nèi)。 T T”m1m2m平衡面內(nèi)不允許安裝平衡配重時,可分解到任意兩個平衡面內(nèi)進(jìn)行平衡。長沙交通學(xué)院專用 lll”FbFbF”bm1m2m由理論力學(xué)可知:一個力可以分解成兩個與其平行的兩個分力。兩者等效的條件是: TT”mb將 代入求解,得:假設(shè)取:rb=rb=rb ,那么有: 消去公因子2,得:rbrbr”b長沙交通學(xué)院專用 重要結(jié)論:某一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的不平衡質(zhì)量m,可以在兩個任選的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。m1m2m二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)mb TT”LF1F2圖示凸輪軸的偏心質(zhì)量不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),但質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸上,在任意靜止位置,都處于平衡狀態(tài)。慣性力偶矩:

6、 運動時有:F1+F2 = 0 M=F1L=F1L0這種在靜止?fàn)顟B(tài)下處于平衡,而運動狀態(tài)下呈現(xiàn)不平衡,稱為動不平衡。對此類轉(zhuǎn)子的平衡,稱為動平衡。長沙交通學(xué)院專用 適用對象:軸向尺寸較大(B/D0.2)的轉(zhuǎn)子,如內(nèi)燃機(jī)中的曲軸和凸輪軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等都必須按動平衡來處理。理由:此類轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量分布不在同一個平面內(nèi),離心慣性力將形成一個不匯交空間力系,故不能按靜平衡處理。任意空間力系的平衡條件為:Fi = 0, Mi=0長沙交通學(xué)院專用 TT”F2F1F3F”2F”3F”1m2m3m1lr1F2r2F3r3F1首先在轉(zhuǎn)子上選定兩個回轉(zhuǎn)平面和作為平衡基面,該平面用來加裝或去掉平衡質(zhì)量。將三個

7、不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的離心慣性力往平面和上分解。l”1l1l”2l2l”3l3動平衡計算方法:長沙交通學(xué)院專用 TT”m2m3m1lr1F2r2F3r3F1l”1l1l”2l2l”3l3F1m1F3m3F2m2F”1m”1F”3m”3F”2m”2長沙交通學(xué)院專用 TT”m2m3m1lr1F2r2F3r3F1l”1l1l”2l2l”3l3F1m1F2F3m3F”1m1F”2F”3m3m3r3m1r1m2r2mbrbm”3r3m”1r1m”2r2m”br”b mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 m”br”b + m”1r1 + m”2r2+ m”3r3 = 0 FbmbrbF”bm”

8、br”b作圖法求解空間力系的平衡兩個平面匯交力系的平衡問題。長沙交通學(xué)院專用 結(jié)論:對于動不平衡的轉(zhuǎn)子,無論其具有多少個偏心質(zhì)量以及分布在多少個回轉(zhuǎn)平面內(nèi),都只要在選定的平衡基面內(nèi)加上或去掉平衡質(zhì)量,即可獲得完全平衡。故動平衡又稱為雙面平衡。經(jīng)過計算,在理論上是平衡的轉(zhuǎn)子,由于制造誤差、材質(zhì)不均勻、安裝誤差等因素,使實際轉(zhuǎn)子存在不平衡量。要徹底消除不平衡,只有通過實驗方法測出其不平衡質(zhì)量的大小和方向。然后通過增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。長沙交通學(xué)院專用 123 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗一、靜平衡實驗導(dǎo)軌式平衡架特點:結(jié)構(gòu)簡單、精度高,但兩刀口平行、調(diào)整困難,且要求兩軸端直徑相同。一般要經(jīng)過屢次

9、實驗才能找準(zhǔn),工作效率低,不適合批量生產(chǎn)。導(dǎo)軌式靜平衡架OOQSQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡架QSOOQS長沙交通學(xué)院專用 滾子式平衡架:單擺式平衡架:特點:使用方便,但精度較低。特點:工作效率高。QQQQ長沙交通學(xué)院專用 二、動平衡實驗mrTT”12345根據(jù)強(qiáng)迫振動理論有:Z=mr 成正比 用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子測得:Z0=m0r0 = Z0/m0r0 不平衡質(zhì)徑積: mr= Z/m”r”34TT”m”mr125r”34TT”m”mr125r”TT”m”mr12345r”Z長沙交通學(xué)院專用 TT”m”mr12345r”確定相位差TO1O2T1O1T1O2T1O1m擺架位于最高點時,不平衡質(zhì)量不在正上方

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