机械原理课件-第六章-机械的平衡

第六章机械的平衡

BalanceofMachinery基本内容基本要求基本要求掌握刚性转子静平衡和动平衡的原理与方法刚性转子动平衡概念的建立平衡校正面选在不同位置时的质径积换算动平衡实验的必要性和实验方法对平面四杆机构在机座上的平衡原理与方法有所了解平面机构平衡的原理和计算基本内容机械平衡的基本概念刚性转子的静平衡设计与实验刚性转子动平衡的设计与实验，平衡精度及剩余不平衡量的计算平面机构平衡的基本概念机构惯性力的部分平衡方法以及完全平衡方法§6-1机械平衡的目的和内容§6-2刚性转子的平衡计算§6-3刚性转子的平衡实验§6-4转子的许用不平衡量§6-5平面机构的平衡§6-1机械平衡的目的和内容一、机械平衡的目的研究惯性力inertiaforce分布及其变化规律，并采取相应的措施对惯性力进行平衡。不平衡惯性力在运动副中引起附加动压力；增大运动副中摩擦和构件中的应力；降低机械效率和使用寿命，影响正常工作；使机械及其基础产生强迫振动，甚至产生共振。对高速、重型和精密机械非常重要；可以利用振动工作。二、机械平衡的内容1、转子的平衡Balanceofrotors利用增加或除去一部分质量，调节转子自身质心的位置，消除或减少惯性力。1）刚性转子Rigidrotors的平衡刚性转子：n<(0.6～0.75)nc1

，运转过程中产生的弹性变形很小。按理论力学中的平衡理论进行。2）挠性转子Flexiblerotors的平衡挠性转子：

n≥(0.6～0.75)nc1，在离心惯性力的作用下产生明显的弯曲变形；基于弹性梁的横向振动理论进行平衡。2、机构的平衡Balanceofmechanisms往复移动或平面复合运动的构件所产生的惯性力无法在该构件上平衡，而必须就整个机构加以平衡。所有活动构件的惯性力和惯性力矩可以合成一个总惯性力和惯性力矩作用在机构的机座上；设法平衡或部分平衡这个总惯性力和惯性力矩对机座产生的附加动压力，消除或降低机座上的振动；机构的平衡又称为机座上的平衡。§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡计算静平衡适用对象：盘形转子轴向尺寸较小，b/D<0.2，质量近似认为分布在同一回转平面内；偏心质量在转子运转时会产生惯性力；不平衡在转子静态时就表现出来。bABD回转平面mmrωFⅠG§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡计算静平衡适用对象：盘形转子静平衡原理：平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零。SFIi

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=0FI1bDSFIiFI2FI3Fb§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡计算静平衡适用对象：盘形转子；静平衡原理：平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零；静平衡计算：质径积之和为零。m1r1m2r2m3r3FI1SFIiSmirimbrbbDFI2FI3FbSFIi

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=0§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡计算静平衡适用对象：盘形转子；静平衡原理：平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零；静平衡计算：质径积之和为零。解析法图解法m1r1m2r2m3r3FI1SFIiSmirimbrbbDFI2FI3Fb§6-2刚性转子的平衡计算二、刚性转子的动平衡计算动平衡适用对象：长转子；轴向尺寸较大，b/D≥0.2，质量分布在若干个不同的回转平面内；偏心质量在转子运转时产生惯性力和惯性力偶矩，即使质心落在回转轴线上，惯性力偶矩仍不平衡；不平衡在转子运转时表现出来。F1F2F3§6-2刚性转子的平衡计算二、刚性转子的动平衡计算动平衡适用对象：长转子；动平衡原理：平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力和惯性力偶矩的矢量和为零；F2F3F1§6-2刚性转子的平衡计算二、刚性转子的动平衡计算动平衡适用对象：长转子；动平衡原理：平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力和惯性力偶矩的矢量和为零；动平衡计算：力的平行分解和质径积之和为零。F2F3F1§6-2刚性转子的平衡计算FI"FIb"FIb'FI1'

FI2'

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'FI1"FI2"FI3"m1r1m2r2m3r3FI1FI2FI3Ll3l2l1FI1FI1'FI1"l1LI面II面小结：静平衡要求：分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。静不平衡转子，无论有多少个偏心质量，只需在平衡面内增加或减少一个平衡质量即可获得平衡；静平衡是单面平衡。小结：动平衡要求：转子转动时，分布在不同平面内的各质量所产生的惯性力系的合力及合力矩均为零。不论动不平衡转子有多少个偏心质量、分布在多少个回转平面内，都只需在选定的两个平衡基面内各增加或除去一个平衡质量，获得动平衡.动平衡是双面平衡。动平衡同时满足静平衡的条件，经动平衡的转子一定静平衡；但经静平衡的转子不一定动平衡。§6-3刚性转子的平衡实验平衡实验用实验的方法来确定出转子的不平衡量的大小和方位；利用增加或除去平衡质量的方法予以平衡。理论上转子已平衡；实际生产出来的转子由于制造精度和装配的不精确、材质的不均匀等原因，会产生新的不平衡。§6-3刚性转子的平衡实验一、静平衡实验实验设备导轨式静平衡仪滚轮式静平衡仪单面平衡机§6-3刚性转子的平衡实验随遇平衡§6-3刚性转子的平衡实验二、动平衡实验§6-3刚性转子的平衡实验三、现场平衡通过直接测量机器中转子支架的振动，来确定其不平衡量的大小及方位，确定应增加或减去的平衡质量的大小及方位，使转子得以平衡。尺寸非常大或转速很高的转子，无法在专用动平衡机上进行平衡；由于装运、蠕变和工作温度过高或电磁场的影响等原因，仍会发生微小变形而造成不平衡。§6-4转子的许用不平衡量许用不平衡量表示方法质径积表示法许用不平衡质径积以[mr]表示；是与转子质量有关的一个相对量；常用于具体转子，直观又便于操作。偏心距表示法许用偏心距以[e]表示；是与转子质量无关的绝对量；用于衡量转子平衡的优劣或衡量平衡的检测精度。[e]＝[mr]/m§6-4转子的许用不平衡量二、转子的平衡精度等级与许用不平衡量平衡精度A和平衡等级国际上已标准化；转子不平衡量以平衡精度A的形式给出A＝[e]ω

/1000mm/s§6-5平面机构的平衡机构各构件在运动时所产生的惯性力可以简化为一个通过质心的总惯性力和总惯性力偶矩，并全部由基座承受。平面机构的平衡就要设法平衡这个总惯性力和总惯性力偶矩。通常，只进行总惯性力的平衡，即使机构的质心加速度为零，使机构的质心静止不动。§6-5平面机构的平衡一、完全平衡完全平衡：机构的总