轉(zhuǎn)子動平衡技術的理論研究與應用畢業(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)子動平衡標準.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.72.1動平衡操作技術.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用.92.6動平衡的力學原理.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動平衡機的發(fā)展.123.1平衡機的發(fā)展史.123.2動平衡機的結(jié)構(gòu).133.3動平衡機的分類.143.4動平衡機的工作原理.153.5動平衡機常用術語.153.6平衡機的一般工作條件.163.7平衡機選擇的知識.173.8校準原理.173.9動平衡機的技術革新.184實例應用.204.1試驗用儀器介紹.204.2實驗目的.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.271緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的迅速發(fā)展，消除轉(zhuǎn)動機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械振動的一項重要因素，這一點在高速、精密機械中尤為突出。據(jù)統(tǒng)計,旋轉(zhuǎn)機械的振動問題有30%以上都是由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的。因此,可以認為轉(zhuǎn)子不平衡(或簡稱失衡)是引起旋轉(zhuǎn)機械振動的重要原因。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)子進行平衡。隨著動平衡技術的發(fā)展，測量精度高和穩(wěn)定性好的動平衡機逐步出現(xiàn)，解決了機械加工中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子失衡問題。動平衡機的出現(xiàn)很大程度上延緩了機器的使用壽命，提高了工作效率，也保障了機械加工操作者的安全，因此對轉(zhuǎn)子的動平衡問題進行深入研究是非常有必要的。1.1轉(zhuǎn)子及分類機器中繞軸線旋轉(zhuǎn)的零部件，稱為機器的轉(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到機器上，引起機械振動。1.2動平衡當剛體的轉(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，運用在旋轉(zhuǎn)部件及精度要求極高的設備上。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，以致嚴重影響設備的性能和壽命，平衡不好會使旋轉(zhuǎn)部件在運轉(zhuǎn)中飛離出去。旋轉(zhuǎn)零部件在制造過程中，都需要穩(wěn)定正常地運轉(zhuǎn)。舉例：如列車車輪制動盤、飛機螺旋槳、航空輪胎、電機轉(zhuǎn)子、機床主軸、滾筒、風機、汽輪機、增壓器、齒輪、風葉、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)速高低都只需進行靜平衡。當LD時，只要工作轉(zhuǎn)速大于1000轉(zhuǎn)/分，都要進行動平衡。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，這個偏差會導致軸的彈性變形，軸的變形又使這個不平衡力矩進一部加大，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。國外的機械運轉(zhuǎn)噪音小跟他們的動平衡調(diào)的好有很大的關系。1.4轉(zhuǎn)子動平衡標準對于旋轉(zhuǎn)設備，約一半以上的故障都與不平衡有關。因此，了解設備的殘余不平衡量允許值，即動平衡標準是非常有必要的。動平衡標準是機械行業(yè)重要的基礎性、通用性標準。承擔動平衡國際標準制訂工作的是ISO/TC108機械振動與沖擊技術委員會，國家標準則是由全國機械振動與沖擊標準化技術委員會（CSBTS/TC53）負責。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，以其達到某一精度?？紤]到技術的先進性和經(jīng)濟上的合理性，國際標準化組織(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。該標準建立了轉(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器在不同速率運轉(zhuǎn)時的物理性能。標準中的G值在數(shù)字上相當于以9500r/min運轉(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的動平衡機進行評定。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)負載的一種機械比較量。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的曲軸傳動裝置G16001600剛性安裝的大型兩行程發(fā)動機的曲軸傳動裝置G630630剛性安裝的大型四行程發(fā)動機的曲軸傳動裝置，彈性安裝的船用柴油機的曲軸傳動裝置G250250剛性安裝的高速四缸柴油機的曲軸傳動裝置G100100具有六個或更多汽缸的高速柴油機的曲軸傳動裝置，汽車、卡車及機車頭的整個發(fā)動機（汽油機或