刚性转动零件静平衡与动平衡试验概述.doc

刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述 基本概念: 1.1 不平衡离心力基本公式: 具有一定转速的刚性转动件(或称转子),由于材料组织不均匀、加工外形的误差、装配误差以及结构形状局部不对称(如键槽)等原因,使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合,因而旋转时,转子产生不平衡离心力,其值由下式计算: C=(G／g)×e×ω2=(G／g)×e×(πn／30)2--------(公斤) 式中: G------转子的重量(公斤) e-------转子的重心对旋转轴线的偏心量(毫米) n-------转子的转速(转／分) ω------转子的角速度(弧度／秒) g-------重力加速度 9800(毫米／秒2) 由上式可知,当重型或高转速的转子,即使具有很小的偏心量,也会引起非常大的不平衡的离心力,成为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原由之一.所以零件在加工和装配时,转子必须进行平衡. 1.2 转子不平衡类别: 1.2.1 静不平衡——转子的惯性轴与旋转轴线不相重合,但相互平行,即转子重心不在旋 转轴线上,如图1a所示.当转子旋转时,将产生不平衡的离心力. 1.2.2 动不平衡——转子的主惯性轴与旋转轴线主交错将产生不平衡的离心力,且相交于转子的重心上,即转子重心在旋转轴线上, 如图1b所示.这时转子虽处于平衡状态,但转子旋转时将产生一不平衡力矩. 1.2.3 静动不平衡——大多数情况下,转子既存在静不平衡,又存在动不平衡,这种情况称静动不平衡.即转子的主惯性轴与旋转轴线既不重合,又不平行,而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点, 如图1c所示.当转子旋转时,将产生一个不平衡的离心力和一个力矩. 转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)安放一个平衡重量,就可以使转子达到平衡,故又称单面平衡.平面的重量的数值和位置,在转子静力状态下确定,即将转子的轴颈放置在水平刀刃支承上,加以观察,就可以看出其不平衡状态,较重部份会向下转动,这种方法叫静平衡. 1.2.5 转子动不平衡及静动不平衡必须在垂直于旋转轴的二个平面(即校正平面)内各加一个平衡重量,使转子达到平衡. 平面的重量的数值和位置, 必须在转子旋转情况下确定, 这种方法叫动平衡.因需两个平面作平衡校正,故又称双面平衡 刚性转子只须作低速动平衡试验，其平衡转速一般选用第一临界转速的1/3以下。 . 1.3 转子不平衡产生的原因: 1.3.1 设计与制图的误差. 1.3.2 材料的缺陷. 1.3.3 加工与装配的误差. 1.4 转子不平衡产生的不良效应: 1.4.1 会对轴承、支架、基体产生作用力. 1.4.2 引起振动. 但不平衡与质量分布,机架的刚度有关,所以转子不平衡不一定就会产生振动.一般的说来,静不平衡影响大于力矩不平衡的影响. 动平衡与静平衡的选择: 2.1 一般选取的范围: 2.1.1 当转子厚度δ与外径D之比 (δ／D )≤0.2时(盘状转子), 需要作平衡试验的,不轮 其工作转速高低,都只需进行静平衡. 2.1.2 当转子厚度δ(或长度)与外径D之比 (δ／D )≥1时(辊筒类转子),只要转子的转速＞1000转／分,都要进行动平衡. 2.1.3. 当转子厚度δ与外径D之比 (δ／D )在0.2—1时和当转子厚度δ与外径D之比 (δ／D )≥1而转子的转速＜1000转／分时,需根据转子的重量;使用功能;制造工艺;加工情况(部分加工还是全部加工)及轴承的距离等因素,来确定是否需要进行动平衡还是静平衡.一般不重要部位使用的零件,旋转速度较低的转子零件, 设计需要作平衡试验的,一般只按排作静平衡. 2.2 按图表选择:(见图2) 图2表示平衡的应用范围.下一条线以下的转子只需进行静平衡,上斜线以上的转子必须进行动平衡,两斜线之间的转子须根据转子的重量;使用功能;制造工艺;加工情况(部分加工还是全部加工)及轴承的距离等因素,来确定是否需要进行动平衡还是静平衡.一般不重要部位使用的零件,旋转速度较低的转子零件, 设计需要作平衡试验的,一般只按排作静平衡. 3.1 许用不平衡量的表示方法: 评价转子不平衡大小在图纸上可以 用许用不平衡力矩表示,即转子重量与许 用偏心距的乘积,单位为克.毫米. 也可用 偏心距表示,单位为微米.