第八章 回转件的平衡详解.ppt

回转件平衡的目的 回转件的平衡计算 回转件的平衡试验 第八章 回转件的平衡 回转件的平衡 第一节 回转件平衡的目的 回转件（或转子） 绕定轴作回转运动的构件 当质心离回转轴的距离为r 时，离心力为： F=mrω2 附加动压力会产生一系列不良后果： ① 增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命； ② 产生有害的振动，使机械的工作性能恶化； ③ 降低机械效率。 平衡的目的 研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产生的附加动压力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。 第二节 回转件的平衡计算 一、质量分布在同一回转面内 适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（B/D0.2），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件。 特点：若重心不在回转轴线上，则在静止状态下，无论其重心初始在何位置，最终都会落在轴线的铅垂线的下方这种不平衡现象在静止状态下就能表现 出来，故称为静平衡。 如自行车轮 ω ω ω 在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力达到平衡。 平衡原理 如果该力系不平衡，那么合力: 增加一个重物 Gb 后，可使新的力系之合力： m1 m2 m3 F3 F1 F2 ω 偏心 设各偏心质量分别为mi，偏心距为ri ,转子以ω等速回转， Fi = miω2ri r2 r1 r3 ∑Fi≠0 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系: Fi F = Fb＋∑Fi = 0 产生的离心惯性力为： ?∑Fi= ∑ miω2ri ∑Fi Fb 平衡计算方法： m1 m2 m3 r2 r1 r3 P3 P1 P2 ω 称miri为质径积 平衡配重所产生的离心惯性力为： 总离心惯性力的合力为： Fb=mbω2rb ？ √ √ √ ？ √ √ √ 可用图解法求解此矢量方程(选定比例μw) 约掉公因式 m3r3 mbrb m2r2 m1r1 F = Fb +∑Fi = 0 mω2e = mbω2rb + m1ω2r1 + m2ω2r2+ m3ω2r3 =0 me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 Fb Fb me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 很显然，回转件平衡后： e=0 回转件质量对轴线产生的静力矩： mge = 0 静平衡或单面平衡 该回转件在任意位置将保持静止： T? T? m1 m2 m 　平衡面内不允许安装平衡配重时，可分解到任意两个平衡面内进行平衡。 l l? l? Fb F抌 F攂 m1 m2 m 由理论力学可知：一个力可以分解成两个与其平行的两个分力。 两者等效的条件是： T? T? mb 将 代入求解，得： 若取：r抌=r攂=rb ，则有： rb r抌 r攂 某一回转平面内的不平衡质量m，可以在两个任选的回转平面内进行平衡。 m1 m2 m 二、质量分布不在同一回转面内 mb T? T? ω L F1 F2 图示凸轮轴的偏心质量不在同一回转平面内，但质心在回转轴上，在任意静止位置，都处于平衡状态。 惯性力偶矩： 运动时有：F1+F2 = 0 M=F1L=F1L≠0 这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平 衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动平衡。 重要结论： 轴向尺寸较大(B/D≥0.2)的转子，如内燃机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须按动平衡来处理。 此类转子由于质量分布不在同一个平面内，离心惯性力将形成一个不汇交空间力系，故不能按静平衡处理。 任意空间力系的平衡条件为： ∑Fi = 0, ∑Mi=0 动平衡的适用对象： 理 由 T? T? F? F? F? F? F? F? m2 m3 m1 l r1 F2 r2 F3 r3 F1 l? l? l? l? l? l? 动平衡计算方法： T T? m2 m3 m1 l r1 F2 r2 F3 r3 F1 l? l? l? l? l? l? F? m? F? m? F? m? F? m? F? m? F? m? T T? m2 m3 m1 l r1 F2 r2 F3