刚性回转体动平衡.PPT

第八章 机器动力学初步 主要内容 一、周期性速度波动的调节 二、刚性回转体的平衡 三、平衡试验 本章重点： 一、周期性速度波动的调节 机械在外力作用下运转 驱动力 输入功 阻力 输出功 机器的运转过程 机器的自调性 机器的自调性？ 例题求解 已知某机械在一个运动周期内阻力矩Mr＝Mr（φ）如图。驱动力矩为常数，主动额定转速n＝800r/min，运动不均匀系数δ＝0.05，求所需飞轮的转动惯量. 飞轮尺寸计算 关于飞轮调速的几个重要的结论： 　　1）如果过分追求机械运转速度的均匀性，即[δ]取值很小，则飞轮的转动惯量就需很大，将会使飞轮过于笨重。 　2）安装飞轮后机械运转的速度仍有周期波动，即其速度波动不可能达到消除，而只是波动的幅度减小了而已。 　3） 为减小飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。 二、刚性回转体的平衡 二、刚性回转体的平衡 机器中回转件的质量中心与回转中心不重合，在运转时，将引起惯性力的变化，影响机器的工作性能。 刚性回转体静平衡 对于轴向尺寸较小的盘状转子（即轴向宽度b 与其直径D 之比b／D 0．2的转子），其质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。这时若其质心不在回转轴线上，则当其转动时，其偏心质量就会产生惯性力。由于这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称其为静不平衡转子。 刚性回转体动平衡 刚性回转体动平衡 对于轴向尺寸较大的转子（即b／D ≥0.2的转子），其质量不可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内，而往往是分布在若干个不同的回转平面内，这时则当其转动时，由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶,所以仍然是不平衡的。而且该力偶的作用方位是随转子的回转而变化的。这种不平衡现象只有在转子运转的情况下才能显示出来，故称其为动不平衡转子。 刚性回转体动平衡 动平衡及其条件：对于动不平衡的转子，为使转子在运转时其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。需在选择两个平衡基面，并适当地各加一平衡质量，使两平衡基面内的惯性力之和分别为零，这个转子便可得以动平衡。动平衡的力学条件：各偏心质量(包括平衡质量)的惯性力的矢量和为零，以及由这些惯性力所构成的力矩的矢量和也为零，即 ∑FI = 0 　　　∑MI = 0 刚性回转体动平衡 三、平衡试验 静平衡试验法 动平衡试验法 动平衡试验法 * * 机械运动产生周期性速度波动的原因及其调节方法； 最大盈亏功的确定和飞轮转动惯量的计算方法。 刚性转子静平衡和动平衡的原理及其计算 Win =Wout 机械主轴保持匀速转动 Win ＞Wout 出现盈功，动能增加，主轴转速增加 Win ＜ Wout 出现亏功，动能减小，主轴转速减小 启动过程 输入机器的能量大于机器输出的能量，机器的转速不断增高。 稳定运转过程 输入机器的能量，等于机器输出的能量，机器的转速不变 有两种情况：匀速稳定运转；在一个周期内的平均值相等，变速稳定运转。 停车阶段 输入机器的能量持续小于机器输出的能量，机器的转速不断降低。 当外载荷发生变化时，机器的主轴能够在新的速度下重新稳定运转。 产生周期性速度波动的原因 当等效构件回转过?角时， 机械动能的增量为： 产生周期性速度波动的原因 盈功：?E 0 ，用“+”号表示。 亏功：?E 0 ，用“-”号表示。 在盈功区，等效构件的ω? 在亏功区，等效构件的ω? 在一个公共周期内，Wd=Wr， ?经过Me和Je的一个公共周期，机械的动能恢复到原来的值?等效构件的角速度恢复到原来的数值。 ?等效构件的角速度在稳定运转过程中呈现周期性波动。 速度波动程度的衡量指标 1. 平均角速度 ?m 2. 角速度的变化量?max- ?min 例如：当?max- ?min=5rad/s时，对于?m =10 rad/s 和?m =100rad/s的机械，低速机械的速度波动要明显一些。 可反映机械速度波动的绝对量，但不能反映机械运转的不均匀程度。 3. 速度不均匀系数?：角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。 速度波动程度的衡量指标 ?m 一定时，? 越小， ?max 与? min 的差值越小，机器的运转越平稳。 设计机械时，应满足： 常用机械运转不均匀系数的许用值[d] 周期性速度波动的调节 为了减少机械运转时产生的周期性速度波动，常用的方法是在机械中安装具有较大转动惯量JF 的飞轮来进行调节。 飞轮相当于一个储能器。 当机械出现盈功时，它以动能的形式将多余的能量储存起来，使主轴角速度上升幅度减小； 当出现亏功时，它释放其储存的能量，以弥补能量的不足，使主轴角速度下降的幅度减小。 设在机