第五章机械平衡优秀课件.ppt

第五章机械平衡第1页，本讲稿共14页第一节第一节 机械平衡目的及内容机械平衡目的及内容机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第2页，本讲稿共14页一、机械平衡目的惯性力和惯性力矩的惯性力和惯性力矩的大小和方向随机械运大小和方向随机械运转作同期性变化，将转作同期性变化，将使机械及其基础产生使机械及其基础产生强迫振动，当其频率强迫振动，当其频率接近机械固有频率或接近机械固有频率或与之成倍数时会产生与之成倍数时会产生共振，引起不良后果。共振，引起不良后果。惯性力对运动副产生附加惯性力对运动副产生附加惯性力对运动副产生附加惯性力对运动副产生附加动压力，增加运动副中的动压力，增加运动副中的动压力，增加运动副中的动压力，增加运动副中的摩擦，降低效率，加剧零摩擦，降低效率，加剧零摩擦，降低效率，加剧零摩擦，降低效率，加剧零件的磨损和疲劳。件的磨损和疲劳。件的磨损和疲劳。件的磨损和疲劳。1 1 1 12 2 2 2目的：目的：消除或减少在机消除或减少在机械运转中构件产生的不平衡械运转中构件产生的不平衡惯性力及惯性力矩。改善工惯性力及惯性力矩。改善工作性能并延长机械的使用寿命作性能并延长机械的使用寿命机械平衡：消除惯性力机械平衡：消除惯性力与惯性力矩的影响。与惯性力矩的影响。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第3页，本讲稿共14页转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。刚性回转件平衡：忽略惯性力引起弹性变形刚性回转件平衡：忽略惯性力引起弹性变形 。静平衡静平衡（重点介绍）（重点介绍）动平衡动平衡挠性回转件平衡：考虑弹性变形引起的不平衡因素挠性回转件平衡：考虑弹性变形引起的不平衡因素机构平衡：机构中各构件惯性力和惯性力矩机构平衡：机构中各构件惯性力和惯性力矩在机座上的平衡在机座上的平衡1 1 1 12 2 2 2二、机械平衡的分类二、机械平衡的分类机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第4页，本讲稿共14页第二节第二节 转子的平衡转子的平衡机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第5页，本讲稿共14页一、刚性回转件的平衡一、刚性回转件的平衡静平衡静平衡定义：当转子的质量可以认定义：当转子的质量可以认为是分布在同一回转面内时为是分布在同一回转面内时（宽径比（宽径比b/d1/5）当该回）当该回转件等角速转动时，这些质转件等角速转动时，这些质量产生的惯性力表现为离心量产生的惯性力表现为离心力，力，形成平面汇交力系。形成平面汇交力系。原理：平面汇交力系原理原理：平面汇交力系原理利用加（减）配重的方法，利用加（减）配重的方法，使重心与回转轴线重合，使重心与回转轴线重合，使使Fi=0。1 1 1 12 2 2 2 条件：分布于回转条件：分布于回转件上的各质径积之矢件上的各质径积之矢量和为零。量和为零。miri=03 3 3 3机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第6页，本讲稿共14页 如图，转子上有不平衡质量如图，转子上有不平衡质量m1、m2、m3，其质心在同一转动，其质心在同一转动平面内，向径分别为平面内，向径分别为r1、r2、r3，当转子以角速度，当转子以角速度转动时，转动时，3个个质量所产生的离心惯性力和不为零，则构件为静不平衡转子。欲质量所产生的离心惯性力和不为零，则构件为静不平衡转子。欲使之达到平衡，在转子上加上（减去）产生惯性力使之达到平衡，在转子上加上（减去）产生惯性力F=m2r的一的一个平衡质量个平衡质量m，向径为，向径为r，使之成为平衡力系，使之成为平衡力系，即：即：=0 mr+m1r1+m2r2+m3r3=0 式中：质量式中：质量向径向径=质径积质径积结论：结论：结论：结论：对任何静不对任何静不对任何静不对任何静不平衡转子，无论有平衡转子，无论有平衡转子，无论有平衡转子，无论有多少个偏心质量，多少个偏心质量，多少个偏心质量，多少个偏心质量，只要所加（减）的只要所加（减）的只要所加（减）的只要所加（减）的平衡质量所产生的平衡质量所产生的平衡质量所产生的平衡质量所产生的离心惯性与原有的离心惯性与原有的离心惯性与原有的离心惯性与原有的质量所产生的离心质量所产生的离心质量所产生的离心质量所产生的离心惯性力构成平衡力惯性力构成平衡力惯性力构成平衡力惯性力构成平衡力系，可达到静平衡系，可达到静平衡系，可达到静平衡系，可达到静平衡的目的。的目的。的目的。的目的。链接链接链接链接P2P1P3Pb机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第7页，本讲稿共14页动动平平衡衡定定义义：转转子子的的质质量量分分布布不不能能近近似似认认为为位位于于同同一一回回转转面面内内，而而应应看看作作分分布布于于沿沿轴轴向向的的许许多多互互相相平平行行的的回回转转面面内内。原理原理原理原理：将空间力系转化为平面将空间力系转化为平面汇交力系，再用加（减）配重平汇交力系，再用加（减）配重平衡。使衡。使Fi=0，Mi=0。条条件件：各各偏偏心心质质量量所所产产生生的的离离心心惯惯性性力力矢矢量量和和以以及及这这些些惯惯性性力力所所构构成成的的惯惯性性力力偶偶矩矩矢矢量量和和均均为为零零。即即 F Fi i=0 0，M Mi i=0 0。1 1 1 12 2 2 23 3 3 3机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第8页，本讲稿共14页如图，设有如图，设有m1、m2为为、两个不同回转面内的质量，两个不同回转面内的质量，r1、r2分别为各质心到回转轴线的距离，当转轴以角速度分别为各质心到回转轴线的距离，当转轴以角速度回转时，回转时，各质量产生的离心惯性力各质量产生的离心惯性力F1=m12r1，F2=m22r2 F1=F1/+F1/F2=F2/+F2/F1/(L-l 1)=F1/l1 F2/(L-l 2)=F2/l2mm1 1/r r1 1/+m+m2 2/r r2 2/+m+m/r r/=0=0 mm1 1/r r1 1/+m+m2 2/r r2 2/+m+m/r r/=0=0 F1F2F2/F2/F1/F1/F1/F1/F2/F2/Fb/Fb/Fb/Fb/mb2机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第9页，本讲稿共14页结论：结论：一个回转件的动平衡问题可以简一个回转件的动平衡问题可以简化为两个回转面内的静平衡问题。化为两个回转面内的静平衡问题。结论结论：动平衡可使回转件产生的不平衡惯动平衡可使回转件产生的不平衡惯性力和惯性力偶全部得到平衡；静平衡可使性力和惯性力偶全部得到平衡；静平衡可使回转件产生的不平衡惯性力得到平衡，而惯回转件产生的不平衡惯性力得到平衡，而惯性力偶不能平衡。即：动平衡回转件一定静性力偶不能平衡。即：动平衡回转件一定静平衡，而静平衡回转件不一定动平衡。平衡，而静平衡回转件不一定动平衡。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第10页，本讲稿共14页二、转子的平衡实验转子静平衡实验转子静平衡实验1 12 2转子动平衡实验转子动平衡实验传感器解算电路放大器转子光电头鉴相器质径积大小质径积向位机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第11页，本讲稿共14页第三节第三节 转子平衡精度转子平衡精度机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第12页，本讲稿共14页表示方法：转子许用不平衡量表示方法：转子许用不平衡量A=mm/s定义：转子平衡效果的优良程度。定义：转子平衡效果的优良程度。rr回转件许用偏心距，回转件许用偏心距，回转件许用偏心距，回转件许用偏心距，mm。A A共分为共分为共分为共分为1111级，值越大，回转件的平衡精度越低。级，值越大，回转件的平衡精度越低。级，值越大，回转件的平衡精度越低。级，值越大，回转件的平衡精度越低。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第13页，本讲稿共14页例：如图所示，某叶轮例：如图所示，某叶轮质量质量m=30kgm=30kg，工作转速，工作转速n=1500r/minn=1500r/min，需进行，需进行动平衡试验，平衡基面动平衡试验，平衡基面、与叶轮质心与叶轮质心c c的的距离为距离为 =100mm =100mm，=200mm =200mm。试求该叶。试求该叶轮应采用的平衡等级及轮应采用的平衡等级及平衡基面平衡基面与与的许用的许用不平衡量不平衡量机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第14页，本讲稿共14页