第六章機(jī)械的平衡ppt課件

1、第六章第六章 機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡6-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容1、機(jī)械平衡的目的、機(jī)械平衡的目的 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于各構(gòu)件質(zhì)量的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于各構(gòu)件質(zhì)量的不均勻不均勻 附加的離心慣性力附加的離心慣性力 （周期性變化）（周期性變化） 強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng) 共振共振 效率降低，壽命縮短效率降低，壽命縮短機(jī)械、廠房等）。機(jī)械、廠房等）。 平衡的目的平衡的目的 消除慣性力。消除慣性力。6-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容容2、平衡的內(nèi)容、平衡的內(nèi)容 根據(jù)構(gòu)件的不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式，機(jī)根據(jù)構(gòu)件的不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式，機(jī)械的平衡可分為以下兩類(lèi)：械的平衡可分為以下兩類(lèi)： 2.1 繞固定

2、回轉(zhuǎn)軸的構(gòu)件的慣性力平衡繞固定回轉(zhuǎn)軸的構(gòu)件的慣性力平衡 1剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子不考慮彈性變形，用不考慮彈性變形，用平衡力系方法來(lái)處理。平衡力系方法來(lái)處理。 2撓性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子變形使離心慣性力大變形使離心慣性力大大增加。大增加。 6-1 機(jī)械平衡的目的機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容及內(nèi)容2.2 機(jī)構(gòu)的平衡 作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件機(jī)座上的平衡6-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算 分為兩類(lèi)：靜平衡和動(dòng)平衡1、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡 對(duì)于b/D0.2的軸向尺寸較小的盤(pán)狀轉(zhuǎn)子(如齒輪、帶輪、鏈輪、葉輪），它們的質(zhì)量可視為在同一平面內(nèi)。在此情況下，若重心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其偏心質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生慣性力，從

3、而在轉(zhuǎn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓力。 如下圖，紅色小塊為偏心質(zhì)量，轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中必然產(chǎn)生慣性力，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力。 所謂靜平衡就是利用在剛性轉(zhuǎn)子上加減配重的方法，是其重心與軸線重合，從而使轉(zhuǎn)子的慣性力得于平衡。靜平衡計(jì)算：步驟：1、計(jì)算各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力的大小和方位 2、計(jì)算平衡該偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力的配重的大小，確定配置 方 法，并將該配重加減到轉(zhuǎn)子上。例：設(shè)圖示一盤(pán)狀轉(zhuǎn)子，根據(jù)其結(jié)構(gòu)，知其具有偏心質(zhì)量m1、m2、m3、及m4，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r1、r2、r3、r4，方位如圖所示，求所需加的平衡配重的大小方位及配置方法。解：1計(jì)算各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力 Fi=mi2ri 2設(shè)

4、平衡配重為mb，回轉(zhuǎn)半徑為rb，其產(chǎn)生的 慣性力為Fb=mb2rb 3合力平衡：F=F1+F2+F3+F4+ Fb =0，消去2 得：m1r1+m2r2+m3r3+m4r4+mbrb=0 設(shè)質(zhì)徑積mr為W ，那么：W1+W2+W3+W4+Wb=0作封閉矢量圖，可得Wb （選定比例尺），選定rb ，即可得mb 。也可用直角坐標(biāo)，即解析法求解。nF=Fi+Fb=0， W=Wi+Wb =0， nWx=0，（mbrbx=- miri cosinWy=0，（mbrby=- miri sininMbrb= （mbrb2x+ （mbrb2y1/2nb =arctan（mbrby/ （mbrbx2 剛性轉(zhuǎn)子的

5、動(dòng)平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡計(jì)算 對(duì)于b/D0.2的軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子，如內(nèi)燃機(jī)曲軸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等，其質(zhì)量就不能在視為分布在同一平面內(nèi)。 質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上 質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上 （力不平衡） （力平衡，力偶矩不平衡） 當(dāng)偏心質(zhì)量分布在若干個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，將產(chǎn)生慣性力偶，這種不平衡現(xiàn)象只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才顯示出來(lái)，故稱(chēng)其為動(dòng)不平衡。動(dòng)平衡：轉(zhuǎn)子的慣性力平衡，慣性力偶矩平衡動(dòng)平衡計(jì)算的方法：動(dòng)平衡計(jì)算的方法：原理：一個(gè)力可分解為兩個(gè)與它相平行的分力。 F=F1+F2，F(xiàn)1L1=F2 F1=（L2/LF， F2=（L1/LF1取兩個(gè)平衡基面及作為安裝配重的平面。2將各離心慣性力分別分解到平衡

6、基面、內(nèi)，再進(jìn)行靜平衡計(jì)算，得到配重mb mb ，此時(shí)，該構(gòu)件完全平衡了。例：圖示回轉(zhuǎn)體的不平衡質(zhì)量分布在例：圖示回轉(zhuǎn)體的不平衡質(zhì)量分布在1、2、3三個(gè)回轉(zhuǎn)平面三個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，質(zhì)量為：內(nèi)，質(zhì)量為：m1、m2、m3，其向徑為：，其向徑為：r1、r2、r3，求要，求要達(dá)到動(dòng)平衡的方法。達(dá)到動(dòng)平衡的方法。解：1取兩個(gè)平衡基面及，將各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力分解到兩個(gè)平衡基面、上。在平衡基面在平衡基面上：上：F 1+ F 2 + F3 + Fb =0消去2，得： （m1r1） = （L1/Lm1 r1 （m2r2） = （L2/Lm2 r2（m3r3） = （L3/Lm3 r3合力平衡靜力平衡）（m1r

7、1） +（m2r2） +（m3r3） +（mbrb） =0以上可用靜平衡的兩種方法求mbrb） ，選定rb ，即可確定mb 同理：可求出平衡基面中的mbrb） ，選定rb ，即可確定mb 6-3剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)1、靜平衡實(shí)驗(yàn)、靜平衡實(shí)驗(yàn) 導(dǎo)軌式靜平衡架導(dǎo)軌式靜平衡架 將轉(zhuǎn)子置于平衡架上，當(dāng)存在偏心質(zhì)量時(shí)，轉(zhuǎn)子就回在支承上轉(zhuǎn)動(dòng)直至將轉(zhuǎn)子置于平衡架上，當(dāng)存在偏心質(zhì)量時(shí)，轉(zhuǎn)子就回在支承上轉(zhuǎn)動(dòng)直至質(zhì)心處于最低位置才能停止，這時(shí)可在質(zhì)心相反的方向加上校正平衡量，質(zhì)心處于最低位置才能停止，這時(shí)可在質(zhì)心相反的方向加上校正平衡量，再重新使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，反復(fù)增減平衡質(zhì)量，直至轉(zhuǎn)子在支承呈隨遇平衡

8、態(tài)。再重新使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，反復(fù)增減平衡質(zhì)量，直至轉(zhuǎn)子在支承呈隨遇平衡態(tài)。說(shuō)明轉(zhuǎn)子的質(zhì)心已與軸線重合，轉(zhuǎn)子已達(dá)到靜平衡。說(shuō)明轉(zhuǎn)子的質(zhì)心已與軸線重合，轉(zhuǎn)子已達(dá)到靜平衡。 上述平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但工作效率低，現(xiàn)常采用單面平機(jī)，上述平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但工作效率低，現(xiàn)常采用單面平機(jī)，通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子不平衡慣性力所引起的支承的振動(dòng)或支承所受載通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子不平衡慣性力所引起的支承的振動(dòng)或支承所受載荷來(lái)確定轉(zhuǎn)子不平衡量的大小和相位。荷來(lái)確定轉(zhuǎn)子不平衡量的大小和相位。 2 、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)一般需要在專(zhuān)用的動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)一般需要在專(zhuān)用的動(dòng)平

9、衡機(jī)上進(jìn)行。 目前工業(yè)上使用的動(dòng)平衡機(jī)是根據(jù)振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，測(cè)振傳感器將轉(zhuǎn)子目前工業(yè)上使用的動(dòng)平衡機(jī)是根據(jù)振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，測(cè)振傳感器將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)電子線路加以處理和放大，最后電轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)電子線路加以處理和放大，最后電子儀器顯示出被測(cè)轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)徑積的大小和方位。子儀器顯示出被測(cè)轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)徑積的大小和方位。 3萬(wàn)向聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器 5、6 傳感器傳感器 7解算電路解算電路 8選頻放大器選頻放大器 9儀表顯示不儀表顯示不平平 衡質(zhì)徑積）衡質(zhì)徑積） 10、13整整形放大器形放大器 11鑒相器鑒相器 12電頭光電頭光 14轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)子上的標(biāo)記的標(biāo)記

10、 15相位表相位表 當(dāng)平衡基面當(dāng)平衡基面中應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和方位確定后，再一同樣的方中應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和方位確定后，再一同樣的方法法確定另一平衡基面確定另一平衡基面中應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和方位。中應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和方位。3、現(xiàn)場(chǎng)平衡、現(xiàn)場(chǎng)平衡 對(duì)于尺寸和重量都很大的轉(zhuǎn)子，一般可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平衡。即通過(guò)直接測(cè)量機(jī)器中轉(zhuǎn)子支架的振動(dòng)，確定應(yīng)加平衡質(zhì)量的大小和方位，進(jìn)行平衡。6-4 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量 經(jīng)過(guò)平衡實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)子，不可避免地還會(huì)有一些殘存的不平衡質(zhì)量。降低殘存的不平衡質(zhì)量 使用更精密的平衡實(shí)驗(yàn) 成本提高 根據(jù)工作要求，對(duì)不同的轉(zhuǎn)子，適當(dāng)規(guī)定許用不平衡量。轉(zhuǎn)子的許用不平衡量有兩種表示方

11、法：1。質(zhì)徑積表示法 ：適用于具體給定的轉(zhuǎn)子， mr轉(zhuǎn)子的許用質(zhì)徑積2。偏心矩表示法 ：適用于衡量轉(zhuǎn)子平衡的優(yōu)劣，或衡量平衡的檢測(cè)精度。 m轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，e許用偏心兩者的關(guān)系： e= mr/ m表6-1 各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級(jí)和許用不平衡量 見(jiàn)書(shū)P141留意：由平均精度留意：由平均精度A= e/1000mm/s及及， 可求出可求出e 1對(duì)于靜不平衡轉(zhuǎn)子，許用不平衡量取由表中計(jì)算出的值。2對(duì)于動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子，由表中計(jì)算出偏心矩e，求出 轉(zhuǎn)子的許用不平衡質(zhì)徑積mr = m e ，應(yīng)分配到兩個(gè)平衡基面上： mr= mr b/（a+b） mr= mr a/（a+b）例：圖示例：圖示a、b、c三根曲軸中，三根曲