ch09平衡.ppt

1.机械平衡的目的 机械在运转过程中，运动构件产生的惯性力和惯性力矩将对机械正常运转产生下列不利的影响： 1.由于惯性力将使各运动副中产生附加的动反力，从而加大了运动副中摩擦力，使运动副磨损加剧，导致机械效率下降。 2.由于惯性力将使各构件的材料内部引起附加内应力，影响机械及各构件的使用寿命。 3.较为严重的是，因各惯性力的大小和方向一般呈周期性变化，从而会导致机械及其基础产生强迫振动，这会降低机械的运动精度，增大噪音，甚至产生共振，由此会带来更严重的后果。 1.机械平衡的目的 设法使惯性力和惯性力矩得到平衡或部分平衡，以消除或减轻它的不良影响，对改善机械的工作性能，提高机械效率并延长其使用寿命，都具有重要的意义，尤其是对那些高速机械或精密机械就更为重要。这就是研究机械平衡的目的。 2.机械平衡的内容 （一）回转件的平衡 （二）机构的平衡 （一）回转件的平衡 刚性转子的平衡 2. 挠性转子的平衡 1. 刚性回转构件的平衡 2. 挠性转子的平衡 挠性回转构件——在机械中，对那些工作转速很高、质量和跨度很大、径向尺寸较小，运转过程中，在离心惯性力的作用下产生明显的弯曲变形的回转构件。 如航空涡轮发动机、汽轮机、发电机等中的大型回转件。 （二）机构的平衡 问题的提出： 对于作往复移动的构件和作平面复合运动的构件，质心处的加速度大小与方向随构件的运动而变化，不能用在构件上加减配重的方法来平衡惯性力，只能就整个机构进行研究。 9.2 刚性回转构件平衡原理及方法 一 . 刚性回转构件的静平衡设计 对于轴向尺寸较小的盘状回转件(回转件的直径与与其轴向宽度之比 5 ），忽略转子的宽度，转子上的不平衡质量可以认为集中在一个平衡面内。 平衡原理是转子上各不平衡质量所产生的离心惯性力与所加配重（或所减配重）所产生的离心惯性力的合力为零。 设计的关键问题是找出转子在该平面上应加或应减重的大小与方位。 一 . 刚性回转构件的静平衡设计 转子离心惯性力的计算公式为： 用图解法求平衡质量 用解析法求平衡质量 用解析法求平衡质量 选定加平衡重的半径rb后，可求出所需加的平衡质量，而其方位角θ为 一 .刚性回转构件的静平衡设计 结论： 对静不平衡的转子进行静平衡设计，不论转子有多少个不平衡质量，都只需要在同一个平衡面内增加（或在相反的方向上去除）一个平衡质量即可获得平衡，故转子的静平衡设计又称为单面平衡。 二 . 刚性回转构件的动平衡设计 对于轴向尺寸较大的回转件（径宽比d/b5），其不平衡质量就不能再视为分布在同一平面内了。 动平衡方法 结构上对其回转轴线不对称且轴向尺寸较大的回转件，在设计时应先根据其结构确定出在各个不同的回转平面内的偏心质量的大小和位置，然后再根据这些偏心质量的分布情况，计算出为使该回转件得到动平衡在不同的平衡基面上所应加的平衡质量的大小及方位，并将这些平衡质量加于平衡基面上，以达到回转件动平衡的目的。 在图示转子中，设已知的偏心质量m1、m2、m3分别位于平面1、2、3内，方位如图所示。当转子以等角速度?旋转时所产生的惯性力F1、F2、 F3形成一个空间力系。 二 . 刚性回转构件的动平衡设计 由理论力学可知，每个力可以分解为与其相平行的两个分力，故可以把惯性力F1、F2、 F3平行分解到两个选定的平衡基面I 、II，可有下式： 二 . 刚性回转构件的动平衡设计 在平衡基面I平衡条件 二 . 刚性回转构件的动平衡设计 如用图解法求解，其方法同静平衡图解法，作平衡基面I的封闭矢量图。 如用解析法求解，其方法同静平衡。 平衡基面Ⅱ内的平衡质量的大小和方位，可用同样方法确定。 二 . 刚性回转构件的动平衡设计 结论： 对于任何动不平衡的刚性转子，无论具有多少个偏心质量，以及分布于多少个回转平面内，都可以在任选的两个平衡基面分别加上或减去一个适当的配重，使转子得到完全的平衡。故动平衡又称为双面平衡。 三.平衡试验简介 1.静平衡试验法 对于宽径比d/b≥5的刚性转子，可进行静平衡实验。静平衡实验设备比较简单，一般采用带有两根平行导轨的静平衡架，为减少轴颈与导轨之间的摩擦，导轨的端口形状常作成刀口状和圆弧状。图为静平衡实验示意图。 静平衡实验的原理是重心居下的道理。将一个具有偏心质量的圆盘状转子放在静平衡支架上，偏心重对其转动中心会产生一个重力矩，并驱动转子转动，直到重心位于正下方才会停止。进行静平衡实验时，首先调整好支架的水平状态，然后将转子轴颈放置在支架的一端，轻轻使转子向另一端滚动，待其静止时，在正上方作一标记，然后再使转子反方向滚动，若转子仍在上次附近静止，说明该位置时的质心位于转子