机械原理课件--平衡.ppt

第十章 平面机构的平衡 二、平衡的内容及分类 1.转子的平衡 分刚性转子的平衡和挠性转子的平衡 2.机构的平衡 机构中所有构件的惯性力和惯性力矩，最后以 合力和合力矩的形式作用在机构的机架上。这类 力的平衡问题称为机构在机架上的平衡，或简称 为机构的平衡 10.2刚性转子的静平衡和动平衡 10.2.1静平衡及其计算 如图，一般在平衡面两侧选定两个回转面T‘,T’‘,在两平面内分别装上平衡质量m’b和m‘’b,其回转半径如图。为了使m’b和m‘’b在回转时能完全代替m’ ，根据力的合成与分解原理，得： 经过平衡设计的机械，虽然从理论上已达到平衡，但由于制造不精确、材料不均匀及安装不准确等非设计方面的原因，实际制造出来后往往达不到原来的设计要求，还会有不平衡现象。这种不平衡在设计阶段是无法确定和消除的，需要通过试验的方法加以平衡，确定不平衡质量的大小和方位，然后利用增加或减少平衡质量的方法予以平衡。平衡实验有静平衡实验和动平衡实验。 一、静平衡试验法 如图所示为导轨式静平衡架，其主体为处于同一 水平面内的两个相互平行的导轨。为减小摩擦， 导轨端口制成刀口或圆弧状。试验时将转子的轴 颈支承在导轨上，令其轻轻自由滚动，若有偏心 质量质心S偏离回转中心，当静止时，在重力作用 根据回转件结构情况，也可在质心偏移方向去掉同等大小质径积来实现静平衡。 导轨式静平衡架简单可靠，其精度也能满足一般生产需要，其缺点是它不能用于平衡两端轴颈不等的回转件。 如图为圆盘式静平衡架，回转轴由两个圆盘支撑，圆盘可绕其轴线转动，试验程序与上相同，所不同的是平衡架一端支撑高度可调，可平衡两端轴颈不等的回转件。 二、刚性转子的动平衡 一般是在动平衡机上完成。目前应用最多的是根 据振动原理设计的。由于离心惯性力和惯性力矩 使转子产生强迫振动，故通过测支承处振动信 号，判断需加在两个平衡面内的平衡质量的大小 及方位。分软支承和硬支承。 对于静不平衡转子，其许用质径积为[mr]=m[e]；对于动不平衡转子，需要把许用不平衡量[mr]分配到两个平面上， 10.1平衡的目的和分类 要想平衡，应在同一回转面内加质量，使其产生的离心力与原离心力合力为零，即 如以质量表示，则上式可写为 已知：同一回转面内有三个不平衡质量m1、m2、 m3及其r1 ,r2 , r3 ,求应加的平衡质量mb及其向径rb。 二、质量分布不在同一回转面内? 若转子两端轴颈尺寸不同，用如图圆盘式静平衡架进行平衡。试验时将转子的轴径方于圆盘支承上，平衡方法与前相同。该法一端支承的轴径可以调节，圆盘的摩擦力较大，平衡精度不如前述。 机械 的平衡 刚性回转件的平衡 回转件的工作转速较低,变形不大, 可以看作是刚性物体,称为刚性回转件。 挠性回转件的平衡 当构件转速接近回转系统的第一阶临界转速时，回转件将产生明显的变形，并随转速的上升而变化，这时回转件不能再视为刚体，而成为一个挠性体，称为挠性回转件。 本章只讨论刚性回转件的平衡问题。 机架的平衡：将所有惯性力和惯性力偶矩在机架上进行平衡。 匀速转动时各质量所产生离心惯性力构成一平面汇交于回转中心的力系。若合力∑Fi≠0则不平衡 m、e为总质量和总质心的矢径，me为质径积，平 衡后，质心与轴线重合，e=0,称为静平衡；静平衡 的条件：分布于该回转件上各个质量的离心力的 合力等于零或质径积的矢量和等于零。只要求对 转子惯性力的平衡。工业上称静平衡为单面平衡. =0 mbrb求得后，根据回转件结构确定rb，之后定出mb 安装方向按图所示，一般rb选大，mb选小些。 对于轴向尺寸较大的回转件(b/D ＞0.2)，其质量的分布不能近似地认为是位于同一回转平面内，而应看作分布于垂直于轴线的许多互相平行的回转面内。其匀速转动时，各质量所产生的离心惯性力不再构成平面汇交力系，而是空间力系。此时单靠在某一回转面内加一平衡质量的静平衡方法并不能消除其转动时的不平衡。采用动平衡 例如图中所示的转子，有两 个不平衡质量m1和 m2 ，分 别分布于间距为l的回转面1 和2内,且m1=m2 ，r1= r2 。 由上述分析可知，不平衡质量分布的回转面可以是任意两个。只要将各质量向所选的回转面T′和T″内分解，总可以在T′和T″回转面内求出相应的平衡质量mb′和mb″。 动平衡包含了静平衡的条件，故经动平衡的回转件一定是静平衡的。但静平衡的回转件不一定是动平衡的。 结论 质量分布不在同一回转面内的回转件，只要分别在任选的两个回转面（即平衡平面或校正平面）内各加上适当的平衡质量就能达到完全平衡。 动平衡：工业上也称动平衡为双面平衡（静平衡为单面平衡） 。 根据转子的平衡精度规定转子的许用不平衡量，只要转子剩余的不平衡量小于许用