机械的平衡原理概述(ppt 87页).ppt

第十四章机械的平衡 BalanceofMachinery 第一节概述 第二节刚性转子的平衡原理 第三节转子的平衡试验及平衡精度 第五节平面连杆机构惯性力平衡的适用方法 第四节平面连杆机构质量矩平衡方法 本章内容 第一节概述 附加的动压力 构件惯性力在运动副中产生的压力 其大小和方向周期性变化 增加运动副的摩擦 发生有害的振动甚至使机械遭到破坏 降低机械效率和使用寿命 机械的平衡的目的 合理地分配构件中的质量 消除或减少附加动压力以及机座的振动 刚性转子 rigidrotor 无显著地弹性变形的刚性转动构件 1 刚性转子的平衡 机械的平衡问题可分为以下三个方面 平衡原理 力系的平衡原理 2 挠性转子的平衡 挠性转子 flexiblerotor 在惯性力的影响下产生弯曲变形的转子 平面运动的构件的惯性力由机座平衡 机构的平衡称为机械在机座上的平衡 本章着重讲解刚性转子的平衡原理与方法 3 机械在机座上的平衡 第二节刚性转子的平衡原理 静平衡 staticbalace 刚性转子的平衡 动平衡 dynamicbalace 一 刚性转子的静平衡 x y rn m1 r1 mn m2 r2 o D x y rn m1 r1 mn m2 r2 o D L 5 D n个分布在同一平面中的质量m1 m2 mn 径宽比 x y rn m1 r1 mn m2 r2 o D r1 r2 rn向径 2 n 向径方向角 1 2 n x y rn m1 r1 mn m2 r2 o D 2 n 离心惯性力的合力 2 miri x y rn m1 r1 mb rb mn m2 r2 o 加mb以平衡该离心惯性力 2 n b 各质量的惯性力矢量合等于零 刚性转子的静平衡的表达式 F 0 将各质量的总质心调整到转动轴 x y rn m1 r1 mb rb mn m2 r2 o 2 n b mr为质量矩 mass radiusproduct F 0 刚性转子的静平衡 所有质量的质量矩矢量和为零 将上式变换为坐标方程 x y rn m1 r1 mb rb mn m2 r2 o 2 n b x y rn m1 r1 mb rb mn m2 r2 o 2 n b 二 刚性转子的动平衡 L D 两个不平衡质量 不平衡质量不在同一平面内 D L 5 如电机转子 汽轮机转子 滚筒等 F F s mr mr 总质心S通过轴线 F F F s R R mr mr L M M LF对机架产生附加动压力R 动平衡条件 F M m1 m3 m2 F2 F3 F1 r1 r3 r2 2 1 3 Fi形成一空间力系 平衡该空间力系至少应有两个平衡面 x m1 m3 m2 F2 F3 F1 r1 r3 r2 A B 选取两个平衡面 correctingplane A B 1 2 3 x m1 m3 m2 F2 F3 F1 r1 r3 r2 a1 a2 b2 a3 b1 b3 L A B 1 2 3 x m1 m3 m2 F2 F3 F1 r1 r3 r2 a1 a2 b2 a3 b1 b3 L A B 1 2 3 1 将各质量分解成位于两平衡面上的两个等效质量 该转子的动平衡方法 x m1 m3 m2 F2 F3 F1 r1 r3 r2 a1 a2 b2 a3 b1 b3 L A B 1 2 3 2 按静平衡方法分别求出两个平衡质量 balancemass L b a x y m r A B 将m向A B两平衡面分解 a L b x y m r A B mA mB r r F FA FB 若mA mB与m等效有 mA mB m amA bmB mA mb L mB am L x x y m1 m3 m2 y F3 r1 r3 r2 m1A m2A m2B m1B m3A m3B a1 a2 b2 a3 b1 b3 L r1 r1 r2 r2 r3 r3 根据以上原理 将各质量分解到A B两个平衡面上 y x x y y 2 2 2 3 3 3 F2 F1 x x y m1 m3 m2 y F3 r1 r3 r2 m1A m2A m2B m1B m3A m3B a1 a2 b2 a3 b1 b3 L r1 r1 r2 r2 r3 r3 y x x y y 2 2 2 3 3 3 F2 F1 A平面 miA mibi L i 1 2 3 B平面 miB miai L mi miA i 1 2 3 A平面 miA mibi L i 1 2 3 x x y m1 m3 m2 y F3 r1 r3 r2 m1A m2A m2B m1B m3A m3B a1 a2 b2 a3 b1 b3 L r1 r1 r2 r2 r3 r3 y x x y y 2 2 2 3 3 3 最后 A B两平面按静平衡方法分别求出mbA bA和mbB bB F2 F1 B平面 miB miai L mi miA i 1 2 3 x x y m1 m3 m2 y F3 r1 r3 r2 m1A m2A m2B m1B m3A m3B a1 a2 b2 a3 b1 b3 L r1 r1 r2 r2 r3 r3 y x x y y 2 2 2 3 3 3 例14 1 已知条件 m1 50g m2 80g m3 70g r1 100mm r2 80mm r3 120mm 1 0 2 90 3 225 L 300mm a1 50mm a2 150mm a3 250mm b1 250mm b2 150mm b3 50mm 若rb 100mm 求两平衡质量 F2 F1 A平面 m1A m1b1 L 50 250 300 41 67g m2A m2b2 L 80 150 300 40g m3A m3b3 L 70 50 300 11 67g B平面 m1B m1 m1A 50 41 67 8 33g m2B m2 m2A 80 40 40g m3B m3 m3A 70 11 67 58 33g x x y m1 m3 m2 y F3 r1z r3 r2 m1A m2A m2B m1B m3A m3B a1 a2 b2 a3 b1 b3 L r1 r1 r2 r2 r3 r3 y x x y y 2 2 2 3 3 3 m1 50g m2 80g m3 70g r1 100mm r2 80mm r3 120mm 1 0 2 90 3 225 L 300mm a1 50mm a2 150mm a3 250mm b1 250mm b2 150mm b3 50mm F2 F1 A平面 m1A 41 67g m2A 40g m3A 11 67g A平面 r1 100mm r2 80mm r3 120mm 1 0 2 90 3 225 x y r3 r1 r2 m1A m2A m3A 2 3 xA 3176 77gmm yA 2209 77gmm 当rb 100mm时 mb 38 7g A平面 bA mbA x y r3 r1 r2 m1B m2B m3B 2 3 B平面 B平面 m1B m1 m1A 50 41 67 8 33g m2B m2 m2A 80 40 40g m3B m3 m3A 70 11 67 58 33g x y r3 r1 r2 m1B m2B m3B 2 3 B平面 B平面 m1B m1 m1A 50 41 67 8 33g m2B m2 m2A 80 40 40g m3B m3 m3A 70 11 67 58 33g 同理求出 mbB 44 73g bB 23 025 bB mbB 第十四章 14 1 14 4 1 0 2 270 3 180 4 90 G1r1 5000Nmm G2r2 14000Nmm G3r3 12000Nmm G4r4 10000Nmm G1r1 5000Nmm G2r2 14000Nmm G3r3 12000Nmm G4r4 10000Nmm 1 0 2 270 3 180 4 90 b1 29 75 Qr 8 0623NM Q 53 7487N G1r1 5000Nmm G2r2 14000Nmm G3r3 12000Nmm G4r4 10000Nmm 1 0 2 270 3 180 4 90 Q1 II 1500 350 Q1 1500 Q1 I 350 Q1 1500 14 4 在 平衡面中 Qr b 33 25062446NM b 5 49143 在 平衡面中 Qr bII 38 7591NM b I 227 6350 第三节转子的平衡试验及平衡精度 1 转子的静平衡试验 理论上完全平衡的转子不一定平衡 制造和装配误差 材料的密度不均匀 通过试验方法平衡 作静平衡试验的转子 D L 5 D L 静平衡架 钢制刀口形导轨 s 通过转子在静平衡架上转动寻求平衡质量的大小和位置 s s mg 在重力作用下 转子将发生转动 s s s s s s s 待转子静止后 在转子上刻一铅垂线n n n n s s s n n 再使转子向另一方向转动 s n n s s s n n s s n n 待转子静止后 在转子上刻一铅垂线m m m m 该转子的质心必位于n n和m m的平分线上 2 转子的动平衡试验 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 测振传感器 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 驱动系统 测量系统 支承系统 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 测振传感器 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 测振传感器 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 传感器1 2拾得振动信号 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 测振传感器 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 测振传感器 测振传感器 将振动信号处理成不平衡质径积的大小和方位 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 测振传感器 由传感器1 2得到的信号送入解算电路3内进行处理 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 1 2 3解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 测振传感器 经放大器4由仪表7指示出不平衡质径积的大小 电动机 带传动