机械的平衡（包括转子平衡）.ppt

第六章机械平衡，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刚性转子的平衡试验，6-4转子的允许不平衡，6-5柔性转子平衡概述，6-6平面机构的平衡，返回，6-1机械平衡的目的和内容机械平衡的目的，机器运转过程中由构件产生的非平衡惯性力在运动对中产生额外的运动压力。6-1砂轮会增加运动对的摩擦和组件的应力，减少机械效率和寿命，影响机器本身的正常运行，在机器及其基础上产生强迫振动，还会引起共振。工作机器和工厂建筑可能受损。f =merp 2=5000n，周期方向变化，f旋转对下的附加反作用力比砂轮自重40倍。对高速高精度机器尤其重要。机械平衡的目的是平衡组件的不平衡惯性力，以消除或减少惯性力的不利影响。机器平衡是现代机器的重要问题。对于这种机器，如何合理利用不平衡惯性力。但是，有些机器使用由缺勤引起的不平衡惯性力引起的振动进行工作。2 .机械平衡内容、机械中各条件的结构和运动形式不同，惯性力和平衡方法也不同。(1)电子的平衡，电子的不平衡惯性力可以通过添加或删除部分质量的方法来平衡。目的调整转子自身的质心位置，消除或减少惯性力。机械电子平衡的目的和内容(2/3)，1)刚性转子的平衡，刚性转子n (0.6 0.75) nc1的平衡由理论力学的机械平衡理论进行。只需要静态平衡、动态平衡、惯性力平衡。要求惯性力和惯性矩之间的平衡。2)柔性转子的平衡，柔性转子n s (0.6 0.75) nc1的平衡，其平衡基于弹性梁的横向振动理论。(2)机构的平衡。作为往复或平面复合运动的元件，产生的惯性力在该元件中无法平衡，必须在整个机构中平衡。使每个运动元件惯性力的合力和合力完全或部分平衡，以消除或减少不良影响。这些平衡问题是机构的平衡或机器座椅的平衡。机械平衡的目的和内容(3/3)，因此，这种转子被称为静态不平衡转子。质量可以认为分布在几乎相同的旋转平面上。这时，偏心质量在转子运转时产生惯性力，要通过6-2刚性转子的平衡计算来平衡转子，需要根据设计时转子的结构通过计算来平衡转子。1 .刚性转子的静态平衡计算，(1)对于静态不平衡转子，轴大小较小的圆盘转子(b/D0.2)，在转子为静态时可能出现这种不平衡，平衡转子(包括平衡质量)的每个偏心质量的惯性力总和为零。对于静态不平衡转子，添加或删除部分质量，使质心与旋转轴重合，从而使转子惯性力平衡的方法。(2)静态平衡及其条件、静态平衡、静态平衡条件、(3)静态平衡计算、静态平衡计算主要是结构引起的静态不平衡转子的平衡计算。根据其结构计算设计时为了保持静态平衡而必须添加或删除的平衡质量。示例6-2圆盘凸轮的静态平衡计算、刚性转子的平衡计算(2/4)、对于动态不平衡转子，通过选择两个旋转平面和作为平面基座，这种不平衡只能在转子运转时出现，因此这种类型的转子称为动态不平衡转子。质量不能分布在同一旋转平面上，通常分布在多个不同的旋转平面上。2 .刚性转子的平衡计算，(1)动态不平衡转子，轴大转子(b/D0.2)的情况下，即使转子的质心在旋转轴上，每个偏心质量形成的惯性力仍然不平衡，其作用方向随着转子的旋转而变化。，(2)同时平衡动态平衡及其条件、动态平衡以及这两个面上相应的平衡质量，从而平衡运转中转子每个偏心质量产生的惯性力和惯性力对力矩。这种平衡方法称为动态平衡。刚性转子的平衡计算(3/4)，根据结构计算确定需要添加或删除的平衡质量，以在设计中获得动态平衡。(3)动平衡计算，动平衡计算是结构动态不平衡转子的平衡计算。刚性转子的平衡条件：每个偏心质量(包括平衡质量)产生的惯性力矢量和0，以及这些惯性力产生的力矩矢量和0，示例6-3内燃机曲轴，示例6-4双凸轮轴，示例6-5印刷机中3凸轮轴的平衡计算，刚性转子的平衡计算(4/4但是，这种方法不能通过计算来平衡，只能通过实验平衡来使用。平衡实验通过实验确定转子不平衡量的大小和位置，然后增加或消除平衡质量的方法来平衡。1 .静态平衡实验，(1)实验设备，导向静态平衡器，滚轮静态平衡器，(2)实验方法，首先将转子放在平衡机上，轻轻转动，直到质心处于最低位置。此时，在质心的相反方向添加补偿平衡质量，然后再次转动。反复增减平衡质量，直到转子达到静态平衡。(3)实验特性，结构简单，操作方便。可以满足一定精度要求，但工作效率低。对于散装转子静态平衡，可以使用单面平衡机快速测量平衡。2 .动平衡实验，转子的动平衡实验一般应在专用动平衡机器上进行。(1)动平衡试验机主要由驱动系统、支撑系统、测量显示系统等组成。6-6光电动态平衡机、刚性转子的平衡实验(2/3)、(2)实验原理，目前大部分动态平衡机是根据振动原理设计的，振动传感器用于将转子旋转引起的振动转换为电信号，通过电子线路进行处理和放大，最后显示所测试转子的不平衡质量矢量积的大小和位置，3 .现场平衡，对于一些大小很大或速度很快的转子，通常不能在专用动态平衡器上平衡。即使能够平衡，由于装运、蠕变和工作温度过高或电磁场的影响等原因，仍然会发生细微的变形，导致不平衡。在这种情况下，通常可以实现现场平衡。现场平衡是通过在机器上直接测量转子支架的振动，确定不平衡量的大小和位置，确定要增加或减去的平衡质量的大小和位置来平衡转子。示例6-7动态平衡机的工作原理，刚性转子的平衡试验(3/3)，转子质量中心到旋转轴的允许偏心距离用e表示，作为与转子质量无关的绝对量，在测量转子平衡的优劣或测量平衡的检测精度时更方便。转子允许的不平衡直径的乘积用mr表示，是与转子质量相关的相对量。通常用于特定转子，更直观、更平衡的操作更容易。6-4次电子的允许不平衡，经过平衡实验的转子，不可避免地存在一些剩余不平衡。这样剩下的不平衡越少，平衡实验装置就越精密，试验手段越发达，平衡技术也应该越高。因此有必要根据工作要求规定转子适当的允许不平衡。1 .允许的不平衡显示方式、质量直径乘积表现法、偏心显示、两种表现法的关系：e=Mr/m，2。确定转子的平衡精度水平和允许的不平衡，(1)转子的平衡精度a和平衡水平，国际标准化(表6-1)。，(2)转子允许的不平衡量是表6-1中转子的不平衡量，以平衡精度a的形式给出，其值可以用转子的角速度(rad/s)求得。对于静态不平衡转子，允许不平衡e可以在选择a值后自下而上获得。对于动态不平衡转子，e首先由表确定，然后求出允许的不平衡质量直径乘积Mr=m e，并在两个平衡基座之间分配。转子的允许不平衡(2/3)，转子的允许不平衡(2/3)，s，如下图所示，两个平衡基座的允许不平衡直径的乘积是6-6平面机构的平衡，机构的每个构件在运动中产生的惯性力因此，平面机构的平衡想平衡这个总惯性力和总惯性力对力矩。机构的平衡条件对于作用于机构质心的总惯性力和总惯性矩都必须分别为零。通常情况下，机构只应用总惯性力的平衡，因此要使机构的总惯性力为零，必须使机构的质心加速度为零。也就是说，必须保持机构的质心不变。即，使用f=0、m=0、完全平衡方法时，平衡效果很好。但是，由于机构的质量或体积明显增加，因此通常使用部分平衡方法。在完全平衡n个零部件的单自由度机构中，惯性力必须至少添加n/2平衡质量，才能显着增加机构的质量。所以一般不采用这种方法，多采用部分均衡的方法。(2)根据使用平衡质量平衡的研究得出结论，示例6-8铰链4杆机构的完美平衡，示例6-9曲柄滑块机构的完美平衡，平面机构的平衡(2/3)，1。完全平衡，机构完全平衡，意味着机构的整体惯性力总是0。要完全平衡机制，可以采取以下措施：(1)利用对称机制的平衡，2 .具有部分平衡，机构的部分平衡