刚性转子动平衡设计与实验

1、2实验五 刚性转子动平衡设计与实验、实验目的1、掌握刚性转子动平衡设计的原理和方法；2、掌握在动平衡机上对刚性转子进行动平衡的原理和方法。二、实验预习的内容1、预习与动平衡相关的知识； 掌握动平衡设计的原理和方法； 了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法；了解动平衡实验的原理和方法。2、动平衡设计1）动平衡设计原理在转子的设计阶段， 尤其在设计高速转子及精密转子结构时， 必须进行平衡 计算，以检查惯性力和惯性力矩是否平衡。若不平衡则需要在结构上采取措施， 以消除不平衡惯性力的影响， 这一过程称为转子的平衡设计。 转子的平衡设计分 为静平衡设计和动平衡设计，静平衡设计指对于D/b > 5的

2、盘状转子，近似认为其不平衡质量分布在同一回转平面内， 忽略惯性力矩的影响。 动平衡设计指径宽 比D/b<5的转子（如多缸发动机曲轴、汽轮机转子等），其特点是轴向宽度较大， 偏心质量可能分布在几个不同的回转平面内，因此，不能忽略惯性力矩的影响。 此时，即使不平衡质量的惯性力达到平衡， 惯性力矩仍会使转子处于不平衡状态。 由于这种不平衡只有在转子运动时才能显示出来， 因此称为动不平衡。 为避免动 不平衡现象， 在转子设计阶段， 根据转子的功能要求设计转子后， 需要确定出各 不同回转平面内偏心质量的大小和位置， 然后运用理论力学中平行力的合成与分 解的原理，将每一个离心惯性力分解为分别作用于选

3、定的两平衡基面内的一对平 行力，并在每个平衡基面内按平面汇交力系求解， 从而得出两个平衡基面分别所 需的平衡配重的质径积大小和位置，然后在转子设计图纸上加上这些平衡质量， 使设计出来的转子在理论上达到平衡。2）转子动平衡设计的方法及步骤A :根据转子的结构确定出偏心质量所在的平面，并计算出各个偏心质量m1 、m2、mi，向径 ri、2、Fi；B:选定平衡基面I、 面I、n，其分力分别为F、ri，方位角0 1、n,将惯性力 Fi、1、F 2、F i 和0 2、0 i和惯性力Fl、F2、F2、Fi分解到所选定的平衡基F 1 、 F 2、F i，设在i、n面1、 I 2、上所加的配重为mi、mn，其

4、向径为ri、rn,其方位角为0i、0 n ；确定两个平 衡基面I、n的距离L和各个偏心质量分别到平衡基面I的距离 1、2、I i和到平衡基面n的距离I 1、丨2、I i ,；C：分别列出平衡基面i、n动平衡方程式nvi+匚吋12+ m2r2 + -L 22十殳LLI；mVn + HVi r mzSI"mri-O + -lmir 0D :求解 mi、0i和 mn、0 n o解法一：(1) 取质径积(miri)比例卩mr；(2) 分别作出平衡基面I、n质径积矢量多边形,求出mir I、0 I和 mnrn、0 n ；(3)分别选取平衡质量 出 mi、mn o解法二：(1)列出平衡基面I、m

5、i、mn在平衡基面I、n的动平衡方程式分别在I X : mic0电=一古 m1rs芍Y: mirs i ni = * m1r s n* x：mfco%n = "¥ mir cOs* Y: m f si% =- miSinSn的向径为r I、r n，计算x、y方向上的投影方程式I. im2r ©osL m2r sinI； m2r cosmi r 卩sin )mv ®os )rr+ m2r2si n日 2 + 十 mjiSi n®)计算出 mirI、mnrn和 0 i、0 n ；(2)选取mi、mn在平衡基面的向径ri、rn,计算出mi、mno3、动平衡设计报告1）转子结构图2）转子动平衡设计参数：平衡基面的位置、转子材料密度P、不平衡质量所在回转平面位置、 不平衡 质量所在的向径ri和方位角0 i、不平衡质量mi、平衡基面之间的距离L、平衡 质量mi、mn在平衡基面上的向径ri、r“。3）动平衡设计计算要求列出平衡基面