第八章回轉(zhuǎn)件的平衡.ppt

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：已知圖示轉(zhuǎn)子的重量為G=10N，重心與回轉(zhuǎn)軸線的距離為1mm，轉(zhuǎn)速為n=3000rpm,求離心力F的大小。,=1010-323000/602/9.8=100N,如果轉(zhuǎn)速增加一倍:n=6000rpm,F=400N,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,增加運動副的摩擦，降低機(jī)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。,特點：若重心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則在靜止?fàn)顟B(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，而使離心慣性力達(dá)到平衡。,適用范圍：軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子（B/D0.2），如風(fēng)扇葉輪、飛輪、砂輪等回轉(zhuǎn)件，,82回轉(zhuǎn)件的平衡計算,如果該力系不平衡，那么合力:,增加一個重物Gb后，可使新的力系之合力：,設(shè)各偏心質(zhì)量分別為mi，偏心距為ri,轉(zhuǎn)子以等速回轉(zhuǎn)，,產(chǎn)生的離心慣性力為：,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：,？,可用圖解法求解此矢量方程(選定比例w)。,約掉公因式,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），也是可以達(dá)到平衡的。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)。解決問題的唯一辦法就是將平衡配重分配到另外兩個平面I、II內(nèi)。,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。,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：,將代入求解，得：,若取：rb=r”b=rb，則有：,消去公因子2，得：,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。,二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi),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：,M=F1L+F2L0,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。,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：,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。,將三個不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的離心慣性力往平面和上分解。,動平衡計算方法：,作圖法求解,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。,83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)過多次實驗才能找準(zhǔn)，工作效率低，不適合批量生產(chǎn)。,二、動平衡實驗,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/,確定相位差,擺架位于最高點時，不平衡質(zhì)量不在正上方，而