刚性回转件的平衡

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1、第十四章刚性回转件的平衡[提要]介绍刚性回转件不平衡原因及其危害，静平衡和动平衡原理及应用场合，静平衡和动平衡的计算及试验方法。14.1平衡的目的和分类14.2刚性转子的平衡计算14.3回转件平衡试验法回转件结构不对称、材质不均匀、制造不准确等原因使重心不在转动轴线上，引起离心惯性力。p14.1平衡的目的和分类1.离心惯性力：离心惯性力为转子重力G=mg=10×9.8=98N的10倍。bDm为质量；e为偏心距ω为角速度离心惯性力的大小设：m=10kg,e=0.001m,n=3000r/min2.离心惯性力的不良影响（1）在两端支承中引起除重力、外载荷以外的附加动压力

2、，增大轴承的载荷，加速轴承的磨损。（2）惯性力的大小和方向作周期性的变化，引起机械振动，产生噪声。3.回转件（转子）的平衡转子的平衡：调整转子的重量分布（使e≈0），完全或部分消除惯性力的不良影响。刚性转子：转子刚度大，离心力小，转子的变形可忽略。如：电动机转子，机床主轴等等。柔性转子：转子刚度小，离心力大，转子的变形不可忽略。如：航空发动机、汽轮机和发电机中的转子。4.机械在机座上的平衡如果机构中包含有作往复运动或作平面运动的构件，则此机构的平衡问题就不能用对各个构件的平衡方法来解决，而必须对整个机构进行平衡设计，使作用于机架上的总惯性力和总惯性力矩得到平衡，这类

3、平衡称为机械在机座上的平衡。曲柄滑块机构的动平衡三维动画.avi14.2刚性转子的平衡计算12.2.1静平衡计算1.静平衡：转子宽度b与直径D之比b/D<0.2，可认为重量分布在同一回转平面内，这类回转件的平衡称为静平衡。如：砂轮、带轮、飞轮等均为静平衡。2.静平衡条件图14-1（a）所示：平面上有不平衡重量G1、G2、G3，重心矢径为r1、r2、r3，当该构件以等角速度ω回转时，不平衡重量产生的惯性力为：P1、P2、P3构成平面汇交力系，合力由多边形法则求得。合力R≠0时转子不平衡。为平衡R，沿R作用线并与R相反的方向，加一个平衡重量Gb，其重心矢径为rb。则：即

4、：静平衡条件：同一回转平面内的各质量的重径积的矢量和等于零。或ΣP=0推广到有n个不平衡重量的场合：（14-1）Gi、ri分别为不平衡重量的大小和矢径，称为重径积。对不平衡重量，可在同一回转平面内加一重径积Gbrb使之平衡。3.静平衡方法（1）图解法：作重径积的封闭矢量多边形，解出Gbrb，选定rb的大小，求出Gb（需安装的平衡重量）。若在同一平面内安装平衡重量不便或不可能，则可另选两个与轴线垂直的校正平面T′和T〃，在这两个校正平面内增加平衡重量，使转子得到平衡。根据平行力合成原理：如图14-2所示单缸柴油机曲轴，则在两曲柄所在平面增加平衡重量。（扇形配重）（14

5、-2）（2）根据重力矩为零，测出校正重径积。重力对回转轴的静力矩之和为零，转子可停在任意位置时测出配重的重径积。14.2.2动平衡计算1.动平衡回转件A、B两处有不平衡重量G1和G2且满足故回转件重心位于回转轴线上。按静平衡的观点，回转件处于平衡状态。G2G1力偶矩M=PL转动时，离心惯性力P1、P2构成一对惯性力偶，引起机械振动。这类零件的平衡与否静态无法判断，称为动平衡。转子宽度b与直径D之比b/D≥0.2，重量分布在与轴线垂直的不同平面内，这类回转件的平衡为动平衡。多缸内燃机曲轴，机床主轴的等零部件的平衡均为动平衡。动不平衡的一般情况是既有不平衡的惯性力，又有

6、不平衡的力偶矩。动平衡的条件是：转子转动时各重量产生的惯性力的合力等于零，合力矩等于零。即：ΣP=0和ΣM=0。2.动平衡的条件3.动平衡的计算设：转子上有三个不平衡重量G1、G2、G3，其重心矢量分别为r1、r2、r3。构件回转时惯性力P1、P2和P3不是平面汇交力系，所以不可能在单个平面上安装平衡重量使其达到平衡。（1）选定两个垂直于回转轴线的代替平面T′及T〃安装平衡重量。根据单缸曲轴平衡原理，任何一个不平衡重量G1、G2和G3均可用分布在T′和T〃面上的G1′G1〃G2′G2〃G3′G3〃来代替。若代替时矢径不变，各代替重量：（2）将不平衡的重量向两代替平面

7、T′和T〃分解。（3）分别在T′和T〃平面内进行静平衡计算。作重矢积矢量图，求出Gb′rb′和Gb〃rb〃，选定rb′和rb〃后，求出Gb′Gb〃。动平衡和静平衡比较：（1）静平衡只须在一个平面内进行平衡；动平衡必须在两个平面内进行平衡。（2）满足动平衡的转子，一定满足静平衡；但满足静平衡的转子则不一定满足动平衡。14.3回转件平衡试验法经平衡计算安装了平衡重量的转子，理论上已达到平衡，但由于计算、制造、安装误差和转子的材质不均匀等原因，实际上仍会有些不平衡。平衡试验的目的是测量出转子不平衡重径积的大小和相位，以安装平衡重量，使构件平衡。14.3.1静平衡试验1