機械原理第10章.ppt

1、第10章 機械的平衡,(Chapter 10 Balance of machinery),10.1.1 目的,將慣性力在運動副中引起的附加動壓力 加以消除或減小。,10.1.2 內(nèi)容,1.轉(zhuǎn)子的平衡,(1)剛性轉(zhuǎn)子的平衡,剛性轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速 (0.60.7)nc1， nc1為第一階共振(臨界)轉(zhuǎn)速。,(Goal and content of machinery balance),10.1 機械平衡的目的和內(nèi)容,(2)撓性轉(zhuǎn)子的平衡,撓性轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速(0.60.7)nc1。,這種轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動中會發(fā)生彎 曲變形,這樣的問題較復雜,可以參考 有關(guān)專著。,2.機構(gòu)的平衡,機構(gòu)的平衡主要

2、是討論對于移動和作 平面復合運動的構(gòu)件慣性力的平衡問題。,(1)完全平衡,(2)部分平衡,10.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡,(Balance calculation of rigid rotor),10.2.1 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡,對于軸向尺寸很小、徑向尺寸較大的剛性 轉(zhuǎn)子, 可以看做質(zhì)量是分布在同一平面內(nèi)的， 這樣的轉(zhuǎn)子慣性力的平衡問題即是平面匯交力 系問題。,當b/D0.2 (b為軸向長度，D為轉(zhuǎn)子直徑) 時，這樣的轉(zhuǎn)子可以看做質(zhì)量 分布在同一平面內(nèi)，如齒輪、 帶輪、鏈輪、風扇、砂輪等轉(zhuǎn) 子。,解：,根據(jù)平衡條件，加上mb后,r1,例:有一靜平衡轉(zhuǎn)子，已知不平衡質(zhì)量 為m1、m2、m3,不平衡質(zhì)量所

3、在向徑為r1、 r2、r3。求應(yīng)加在轉(zhuǎn)子上的mb及rb。,mi ri 稱為質(zhì)徑積，用“Wi”表示。,如圖所示可在rb方向加質(zhì)量mb ，也可在rb 反方向減質(zhì)量mb ，實際生產(chǎn)中取后者。,F1+F2+F3+Fb=0 (Fi為離心慣性力),即m1w2r1+m2w2r2+m3w2r3+mbw2rb=0, m1r1+m2r2+m3r3+mbrb=0,r2,r3,m1,m3,m2,靜平衡條件： 剛性轉(zhuǎn)子上所有離心慣性力（質(zhì)徑積） 矢量和為零，即,注意: 由于實際結(jié)構(gòu)的限制，當尺寸條件 也為b/D0.2，但在該平衡面內(nèi)既不能加質(zhì)量 也不能減質(zhì)量時，應(yīng)考慮選用兩個平面來安裝 平衡質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達到平衡。,平衡

4、條件為 Fb+ Fb= Fb Fbl= Fbl,將l = l+ l代入得,若取rb= rb=rb ,則上式化簡得,用質(zhì)徑積表示為,10.2.2 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡,對于軸向尺寸大、徑向尺寸小的剛性 轉(zhuǎn)子，質(zhì)量不是分布在同一平面內(nèi)，這種 轉(zhuǎn)子的平衡不僅需要平衡慣性力，還要平 衡慣性力矩。,當b/D0.2時，這樣的剛性 轉(zhuǎn)子需要動平衡。,例:有一動不平衡轉(zhuǎn)子，不平衡質(zhì)量m1、m2 、 m3分布在三個平面內(nèi)，位置如圖所示，r1、r2、r3 已知。求應(yīng)加在兩平衡面上的mb1、mb2。,解：,對于不平衡的1面,對于不平衡的2面,對于不平衡的3面,對于平衡面I:,用質(zhì)徑積表示為,同理，對于平衡面:,即,動平

5、衡條件： 剛性轉(zhuǎn)子上所有離心慣性力矢量和 為零，慣性力矩之和也為零，即,10.3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗和平衡精度,10.3.1 靜平衡試驗,靜平衡架,導軌式靜平衡架,圓盤式靜平衡架,10.3.2 動平衡試驗,該動平衡機由機械部分、振動信 號預(yù)處理電路和微機三部分組成。,10.3.3 平衡精度,許用不平衡量有兩種表示方法:,1)質(zhì)徑積法 mr相對量；,2)偏心距法 e絕對量。,兩種表示方法的關(guān)系：,目前我國用平衡精度來表示轉(zhuǎn) 子的不平衡量。平衡精度用“A” 表示：,其中，e的單位為mm。,轉(zhuǎn)子的平衡等級分別為G4000、G1600、G630、G250、G100、 G40、 G16、G6.3、G2.5、G1.0、G0.4，共11個精度等級。G表示精度等級，其后的數(shù)字代表平衡精度A的數(shù)值。例如 ，G40表示A=40mm/s。 G16、G6.3為最常用的兩種轉(zhuǎn)子平衡精度等級。,1)對于靜不平衡轉(zhuǎn)子，許用不平衡 量由A查表算出。,2)對于動不平衡轉(zhuǎn)子，根據(jù)A求出 e并根據(jù)式mr=em求出mr后,應(yīng) 將其分配到兩個平衡基面，得兩平衡基 面的mr和mr，再平衡轉(zhuǎn)子。,例:如圖所示一般機械轉(zhuǎn)子，平衡精度A=6.3, 質(zhì)量m=70kg，轉(zhuǎn)速n=3