轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)的理論研究與應(yīng)用畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.11.1轉(zhuǎn)子及分類.11.2動平衡.11.3轉(zhuǎn)子做動平衡的條件.11.4轉(zhuǎn)子動平衡標(biāo)準(zhǔn).21.5轉(zhuǎn)子的平衡精度等級.31.5.1不平衡生成的原因.41.5.2動平衡的作用.41.6不平衡的危害性.51.7動平衡的意義.51.8影響平衡精度的因素.51.9剛性轉(zhuǎn)子的動平衡工藝原理.62動平衡技術(shù).72.1動平衡操作技術(shù).72.2校正方法.72.3操作面的選擇.72.4不同類型的轉(zhuǎn)子的動平衡注意事項.82.5主軸動平衡的方法與應(yīng)用.92.6動平衡的力學(xué)原理.92.7現(xiàn)場動平衡的原理及分計算分析.102.7.1現(xiàn)場動平衡技術(shù)介紹.102.7.2動平衡計算分析.102.8剛性回轉(zhuǎn)件的動平衡實驗法.123動平衡機(jī)的發(fā)展.123.1平衡機(jī)的發(fā)展史.123.2動平衡機(jī)的結(jié)構(gòu).133.3動平衡機(jī)的分類.143.4動平衡機(jī)的工作原理.153.5動平衡機(jī)常用術(shù)語.153.6平衡機(jī)的一般工作條件.163.7平衡機(jī)選擇的知識.173.8校準(zhǔn)原理.173.9動平衡機(jī)的技術(shù)革新.184實例應(yīng)用.204.1試驗用儀器介紹.204.2實驗?zāi)康?214.3實驗步驟.214.4試驗結(jié)果.255結(jié)論.25致謝.26參考文獻(xiàn).271緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，消除轉(zhuǎn)動機(jī)械振動的問題日趨重要，而轉(zhuǎn)子本身的不平衡在很大程度上是引起機(jī)械振動的一項重要因素，這一點(diǎn)在高速、精密機(jī)械中尤為突出。據(jù)統(tǒng)計,旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動問題有30%以上都是由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的。因此,可以認(rèn)為轉(zhuǎn)子不平衡(或簡稱失衡)是引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的重要原因。對于線性系統(tǒng)而言,失衡引起的振動,其頻率等于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。而當(dāng)系統(tǒng)具有非線性時,失衡將引起以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率為基頻,帶有一系列高階諧波成分的振動。為了消除或減輕由于失衡引起的振動,就必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。隨著動平衡技術(shù)的發(fā)展，測量精度高和穩(wěn)定性好的動平衡機(jī)逐步出現(xiàn)，解決了機(jī)械加工中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子失衡問題。動平衡機(jī)的出現(xiàn)很大程度上延緩了機(jī)器的使用壽命，提高了工作效率，也保障了機(jī)械加工操作者的安全，因此對轉(zhuǎn)子的動平衡問題進(jìn)行深入研究是非常有必要的。1.1轉(zhuǎn)子及分類機(jī)器中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件，稱為機(jī)器的轉(zhuǎn)子。按照是否需要動平衡處理轉(zhuǎn)子分為兩種：平衡轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)時對軸承只有靜壓力的轉(zhuǎn)子；不平衡轉(zhuǎn)子,如果轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時對軸承除有靜壓力外，附加有動壓力，則稱之為不平衡的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子如果是不平衡的，附加動壓力將通過軸承傳達(dá)到機(jī)器上，引起機(jī)械振動。1.2動平衡當(dāng)剛體的轉(zhuǎn)軸通過質(zhì)心且為慣性主軸時，剛體轉(zhuǎn)動時不出現(xiàn)軸承動約束力，稱這種現(xiàn)象為動平衡。動平衡實際上就是動不平衡，運(yùn)用在旋轉(zhuǎn)部件及精度要求極高的設(shè)備上。任何轉(zhuǎn)子在圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)時，由于相對于軸線的質(zhì)量分布不均勻而產(chǎn)生離心力。這種不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子軸承上會引起振動，產(chǎn)生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴(yán)重影響設(shè)備的性能和壽命，平衡不好會使旋轉(zhuǎn)部件在運(yùn)轉(zhuǎn)中飛離出去。旋轉(zhuǎn)零部件在制造過程中，都需要穩(wěn)定正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。舉例：如列車車輪制動盤、飛機(jī)螺旋槳、航空輪胎、電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸、滾筒、風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、增壓器、齒輪、風(fēng)葉、砂輪等。1.3轉(zhuǎn)子做動平衡的條件一個轉(zhuǎn)子究竟要進(jìn)行靜平衡還是動平衡，要根據(jù)具體情況如轉(zhuǎn)子重量、形狀、轉(zhuǎn)速、支座條件及用途等而定。一般按下列原則考慮。當(dāng)轉(zhuǎn)子外徑D與長度L滿足D/L5時，不論其工作轉(zhuǎn)速高低都只需進(jìn)行靜平衡。當(dāng)LD時，只要工作轉(zhuǎn)速大于1000轉(zhuǎn)/分，都要進(jìn)行動平衡。以上只是一般原則，有特殊要求的轉(zhuǎn)子必須特殊考慮，如人造衛(wèi)星，其轉(zhuǎn)速只不過每分鐘幾十轉(zhuǎn)，也需要進(jìn)行動平衡。如果一個轉(zhuǎn)動的物體質(zhì)量分布不均勻，轉(zhuǎn)動起來就會產(chǎn)生振動。不均勻程度越大，振動也越大。消除振動的方法很簡單，就是把不均勻的質(zhì)量點(diǎn)找出來并去掉它，或者在它對面人為地加一塊相同的質(zhì)量平衡它?；旧弦蟾咭稽c(diǎn)的轉(zhuǎn)動部件最好是做動平衡，因為動平衡回轉(zhuǎn)體震動的一個很主要的原因。動不平衡就是說在轉(zhuǎn)動時回轉(zhuǎn)體質(zhì)點(diǎn)離心力產(chǎn)生的力矩不能在軸中心抵消，產(chǎn)生了一個力矩偏差，這個偏差會導(dǎo)致軸的彈性變形，軸的變形又使這個不平衡力矩進(jìn)一部加大，如此惡性循環(huán)知道這個力矩與軸的彈性變形力相互抵消位置，這就產(chǎn)生了一個問題：軸此時并不是個直的，此時的軸受到偏心力的作用使的震動產(chǎn)生了。國外的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小跟他們的動平衡調(diào)的好有很大的關(guān)系。1.4轉(zhuǎn)子動平衡標(biāo)準(zhǔn)對于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，約一半以上的故障都與不平衡有關(guān)。因此，了解設(shè)備的殘余不平衡量允許值，即動平衡標(biāo)準(zhǔn)是非常有必要的。動平衡標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)械行業(yè)重要的基礎(chǔ)性、通用性標(biāo)準(zhǔn)。承擔(dān)動平衡國際標(biāo)準(zhǔn)制訂工作的是ISO/TC108機(jī)械振動與沖擊技術(shù)委員會，國家標(biāo)準(zhǔn)則是由全國機(jī)械振動與沖擊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（CSBTS/TC53）負(fù)責(zé)。任何轉(zhuǎn)子都存在不平衡量，而動平衡的目的就是要轉(zhuǎn)子在其工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而轉(zhuǎn)子在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)過臨界轉(zhuǎn)速時不至于引起較大振動，就要做動平衡，即想辦法將不平衡量降低，以其達(dá)到某一精度。考慮到技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1940年制定了ISO1940平衡等級，它將轉(zhuǎn)子平衡等級分為11個級別，每個級別間以2.5倍為增量，從要求最高的G0.4到要求最低的G4000。單位為公克毫米/公斤(g.mm/kg)，代表不平衡對于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離。該標(biāo)準(zhǔn)建立了轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速與可接受的殘余不平衡之間的關(guān)系，以及各種有代表性的轉(zhuǎn)子與建議的質(zhì)量不平衡等級之間的關(guān)系；介紹了質(zhì)量不平衡等級G（等效于一個不受約束的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的e），因為它可用來比較機(jī)器在不同速率運(yùn)轉(zhuǎn)時的物理性能。標(biāo)準(zhǔn)中的G值在數(shù)字上相當(dāng)于以9500r/min運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子用m來表示的偏心率e。轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡等級或不平衡可以用一臺已校準(zhǔn)的動平衡機(jī)進(jìn)行評定。平衡品質(zhì)或平衡質(zhì)量等級(G)表示回轉(zhuǎn)體處于不平衡狀態(tài)時回轉(zhuǎn)體重心的線速度，是用來判斷回轉(zhuǎn)體動態(tài)負(fù)載的一種機(jī)械比較量。G值越小，則回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)越是平穩(wěn)。1.5轉(zhuǎn)子的平衡精度等級表1-1平衡精度等級與剛性轉(zhuǎn)子組的分組平衡精度等級e(mm/s)轉(zhuǎn)子類型G40004000剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī)的曲軸傳動裝置G16001600剛性安裝的大型兩行程發(fā)動機(jī)的曲軸傳動裝置G630630剛性安裝的大型四行程發(fā)動機(jī)的曲軸傳動裝置，彈性安裝的船用柴油機(jī)的曲軸傳動裝置G250250剛性安裝的高速四缸柴油機(jī)的曲軸傳動裝置G100100具有六個或更多汽缸的高速柴油機(jī)的曲軸傳動裝置，汽車、卡車及機(jī)車頭的整個發(fā)動機(jī)（汽油機(jī)或