平面机构的平衡PPT演示文稿

1、1,一、回转件平衡的目的,机器的速度波动，将引起惯性力，从而引起附加动载荷，使机器的工作性能下降。,机器中回转件的质量中心与回转中心不重合，在运转时，也将引起惯性力的变化，影响机器的工作性能。,第10章 平面机构的平衡,10-1 平衡的目的和分类,2,示例1：,机械平衡的目的,某航空发动机活塞的质量m=2.5kg，往复移动时的最大加速度为a=6900 m/s。 活塞作用在连杆上的惯性力为活塞自重的704倍。 由于活塞加速度的大小与方向随机构的位置而变化，所以活塞作用在连杆上的惯性力的大小与方向也随之变化。,3,机械平衡的目的,示例2 质量m=6.8 kg的某航空电机的转子，工作转速为 n =9

2、000r/min，若质心与转子轴线的偏距 e =0.2 mm。 该转子产生的离心惯性力为F=1208 N，为转子自重的18倍。 转子轴承处的动反力也是静止状态轴承反力的18倍。转速越 高，产生的惯性力越大。,4,二、机械平衡的分类,转子的平衡,机构的平衡：设法使各运动构件惯性力的合力和合力偶作用在 机架上，故此类平衡问题又称为机械在机座上的 平衡或机构的平衡。,刚性转子的平衡：静平衡设计与动平衡设计。,挠性转子的平衡：基于弹性梁的横向振动理论。,刚性转子 工作转速低于一阶临界转速，变形可以忽略不计的转子。,挠性转子 在高速运转(n 0.7 nc1）过程中，转子本身会发生明显的 弯曲变形，产生动

3、挠度，从而使其惯性力显著增大，称这类 发生弹性变形的转子为挠性转子。,5,10-2 刚性回转件静平衡的计算,转子的直径d与厚度b之比大于5,则可视其质量分布在同一平面上。,可近似为盘形零件。,为使回转件平衡：,质量分布在同一回转面内,6,刚性回转件静平衡的计算,7,刚性转子的静平衡设计,对静不平衡的转子进行静平衡设计，不论转子上有多少个不平衡质量，都只需要在同一个平衡面内增加或去除一个平衡质量即可获得平衡，故转子的静平衡设计又称作单面平衡。,总结：,8,二、刚性回转件动平衡的计算,9,二、刚性回转件动平衡的计算,由理论力学可知，每个力可以 分解为与其相平行的两个分力， 故可以把惯性力F1平行分

4、解到 两个选定的平衡基面I 、II， 可有下式：,质量分布不在同一回转面内,10,按单面平衡原理, I 面的平衡方程如下：,二、刚性回转件动平衡的计算,11,如转子上 有i个不平衡质量，上式可写为：,二、刚性回转件动平衡的计算,12,解该方程，可求出 I 面应加的配重质量。 同理，II面的平衡方程如下：,二、刚性回转件动平衡的计算,13,二、刚性回转件动平衡的计算,对于任何动不平衡的刚性转子，无论具有多少个偏心质量，以及分布于多少个回转平面内，都可以在任选的两个平衡基面分别加上或减去一个适当的配重，使转子得到完全的平衡。故动平衡又称为双面平衡。,总结：,14,从上面分析可知：,2、动平衡需要取

5、两个平衡面，静平衡只要一个平衡面即可；,1.静平衡只平衡惯性力，动平衡不仅平衡惯性力，而且 平衡惯性力矩，只有当转子较薄时，进行了静平衡的 转子才能近似的认为是动平衡的；,3.惯性力矩的不平衡只有在转子转动时才能表现出来， 因此，动平衡和静平衡在试验方法上是不同的。,刚性回转件的平衡,15,10-3 刚性回转件的平衡试验法,一、静平衡试验法,转子静不平衡时，质量中心与转动中心不重合。 静平衡后，转子在任意位子随意平衡（可连续转动）。,贴橡皮泥法,16,静平衡实验的原理是重心居下的道理。将一个具有偏心质量的圆盘状转子放在静平衡支架上，偏心重对其转动中心会产生一个重力矩Gl，并驱动转子转动，直到重

6、心位于正下方才会停止。进行静平衡实验时，首先调整好支架的水平状态，然后将转子轴颈放置在支架的一端，轻轻使转子向另一端滚动，待其静止时，在正上方作一标记，然后再使转子反方向滚动，若转子仍在上次附近静止，说明该位置时的质心位于转子轴线的下方。在其上方加一配重或在下方减一配重。再反复试验，直到该转子在任意位置都能静止，说明转子的重心与其回转轴线趋于重合。,静平衡试验,17,二、刚性转子的动平衡试验,对于宽径比b/d0.2的刚性转子，需进行动平衡试验。刚性转子的动平衡试验要在动平衡机上进行。转子 不平衡而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，将使转子的 支承产生强迫振动，转子支承处振动的强弱反映了转子 的不平

7、衡情况。,刚性回转件的平衡试验法,18,1.动平衡试验法原理：,通过在专门的动平衡设备上， 测量转子转动时本身或支架 的振幅和相位以测定转子在 平衡基面上的不平衡质量的 大小和方位的。,刚性回转件的平衡试验法,19,2.动平衡试验设备,电动机1通过皮带传动2、 万向联轴节3、驱动转子 4转动，转子的振动信号 由传感器5、6拾取，并 送到解算电路7进行处理， 以消除两平衡面加重时的 互相影响。经选频放大器 8将信号放大后，由电表9 输出不平衡质径积的大小。,刚性回转件的平衡试验法,20,选频放大后的信号经过整形放大器10放大后成为脉冲信号，送到鉴相器11的一端。光电头13的信号受转子周向黑白标记

8、14的影响，以与转子转速相同的频率变化。该信号经整形放大器12放大后送到鉴相器11的另一端，鉴相器两端信号的相位差即为不平衡重所在方位，其值由电表15指示。,2.动平衡试验法,21,三、转子的平衡精度,按照测不准原理，转子要完全平衡是不可能的，实际上，每一种转子，只要达到一定的平衡精度即可满足要求。,生产中，常用质径积mr与偏心距e表示转子的不平衡量。,定义平衡精度:,22,三、转子的平衡精度,在国际标准化组织（ISO）制定的“刚性转子平衡精度”标准中给出了各种典型转子的平衡精度与对应的许用不平衡量。,23,各种类型刚性回转件的平衡精度,刚性回转件的平衡精度,24,各种类型刚性回转件的平衡精度

9、,刚性回转件的平衡精度,25,各种类型刚性回转件的平衡精度,刚性回转件的平衡精度,26,各种类型刚性回转件的平衡精度,刚性回转件的平衡精度,注：为转子转动的角速度（rad/s）;e为许用偏心距（m）； 按国际标准，低速柴油机活塞速度小于9 m/s，高速柴油机活塞 速度大于9 m/s； 曲轴传动装置包括曲轴、飞轮、离合器、带轮、减振器、连杆回 转部分等的组件。,27,10-4 平面机构的平衡,一、平面机构的平衡方法,平面机构惯性力完全平衡,平面机构惯性力近似平衡,设置对称机构使平面机构惯性力平衡,二、平面机构惯性力完全平衡,1.完全平衡法原理,质量代换 在运动构件上加平衡重实现机构惯性力的完全平

10、衡。,等速直线运动 质心静止不动,28,质量代换,进行质量代换时必须满足以下几个条件： （1）代换点处的质量总和等于质心处质量，即代换前后质量不变； （2）代换前后的构件质心位置不变； （3）代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。,29,加平衡重实现机构惯性力的完全平衡,在运动构件的适当位置上安装平衡重，重新调整机构的质心位置，使质心落在机架上静止不动。,将构件2的质量代换到B和C的中心,在构件1的延长线上r1处装上对重,30,加平衡重实现机构惯性力的完全平衡,在运动构件的适当位置上安装平衡重，重新调整机构的质心位置，使质心落在机架上静止不动。,在构件3的延长线上r3处装上对重,加上对重m1和 m3后，则可认为在A和D集中了质量mA和mB，因此整个机构所有运动构件质心位于S处。 S处静止不动，机构总惯性力为零。,mA=m1+m2B+ m1,mD=m3+m2C+ m3,31,加平衡重实现机构惯性力的完全平衡,加一对重m2，将质量m2、m3的 总质心位于B点。,m3,加一对重m1，将质量mB、m1的 总质心位于A点。,A点静止不动，机构惯性力为零。,mA=mB+m1+m1,32,设置对称机构实现机构惯性力的平衡,设置对称机构时要选择好镜像平面，使对称结构最少而达到平衡目