《机械设计基础》课件-刚性转子的平衡计算

刚性转子的平衡计算机械设计基础刚性转子的平衡计算1）刚性转子的平衡刚性转子[n<(0.6～0.75)nc1]的平衡，是按理论力学中的力学平衡理论进行的。静平衡：只要求其惯性力平衡；动平衡：同时要求其惯性力和惯性力偶矩的平衡。刚性转子的平衡计算1.刚性转子的静平衡计算为了使转子得到平衡，在设计时就要根据转子的结构，通过计算将转子设计成平衡的。（1）静不平衡转子对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D<0.2)，其质量可近似认为分布在同一回转平面内。这时其偏心质量在转子运转时会产生惯性力，因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来，故这类转子称为静不平衡转子。bABD回转平面mmrωFⅠG图8-1刚性转子的平衡计算适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子(b/D<0.2)如飞轮、砂轮等回转件。bDωωω刚性转子的平衡计算特点：稳态位置重心铅垂向下结构不对称材料缺陷制造误差质量分布不均匀bD质心与回转轴线不重合离心惯性力不平衡ωωω刚性转子的平衡计算结构不对称材料缺陷制造误差质量分布不均匀质心与回转轴线不重合离心惯性力不平衡ωωω平衡原理：在重心另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一不平衡质量，使转子的质心落在回转轴线上，进而使得惯性离心力达到平衡。刚性转子的平衡计算m1m2m3F3F1F2ωr2

r1r3Fbrb偏心∑Fim3r3mbrbm2r2m1r1Fi=miω2ri

∑Fi=∑miω2ri若该力系不平衡，则:∑Fi≠0通过增加一个合适的质量块mb，使新力系之合力为零：

F=Fb＋∑Fi

=0mω2e=mbω2rb+

m1ω2r1+

m2ω2r2+m3ω2r3

=0

me=mbrb+

m1r1

+

m2r2+m3r3

=0

大小：

?√

√

√方向：?

√

√

√可用图解法求解此矢量方程(选定比例μ)刚性转子的平衡计算（1）动不平衡转子

对于轴向尺寸较大的转子（b/D≥0.2)，其质量就不能分布在同一回转平面内，而往往是分布在若干个不同的回转平面内。这时即使转子的质心在回转轴线上，但各偏心质量所形成的惯性力偶仍不平衡，而且其作用方位是随转子的回转而变化的。这种不平衡只有在转子运转时才能显现出来的，故称此类转子为动不平衡转子。刚性转子的平衡计算（2）动平衡及其条件

动平衡对于动不平衡转子，通过选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ作为平面基面，再分别在这两个面上增加或除去适当的平衡质量，使转子在运转时各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。这种平衡方法称为动平衡。刚性转子的平衡计算IIIm2m3m1Lr1FI2r2FI3r3FI1l1l2l3mI1mI3mI2mI1mI3mI2mI1

=

m1·l1/LmI1

=

m1·(L-l1)

/LmI2

=m2

·l2/LmI2

=

m2·(L-l2)

/LmI3

=m3

·l3/LmI3

=

m3·(L-l3)

/L刚性转子的平衡计算IIIm2m3m1Lr1FI2r2FI3r3FI1l1l2l3mI1mI3mI2mI1mI3mI2FI1FI3FI2FbImbIrbImI3r3mI1r1mI2r2mbIrbImbIrbI

+

mI1r1

+

mI2r2+mI3r3

=0

FI1FI3FI2FbIImbIIrbIImI3r3mI1r1mI2r2mbIIrbIImbIIrbII+

mI1r1

+

mI2r2+mI3r3=0

刚性转子的平衡计算总结：对