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第15章回转构件的平衡15.1概述15.2回转构件的静平衡15.3回转构件的动平衡15.1概述

机械运转时各运动构件将产生大小及方向均发生周期性变化的惯性力,这将在运动副中引起附加动压力,增加摩擦力而影响构件的强度.这些周期性变化的惯性力会使机械的构件和基础产生振动,从而降低机器的工作精度、机械效率及可靠性，缩短机器的使用寿命。尤其当振动频率接近系统的固有频率时会引起共振，造成重大损失。因此必须合理地分配构件的质量，以消除或减少动压力，这个问题称为机械平衡。15.2回转构件的静平衡15.2.1回转件的静平衡计算

1、质量分布在同一回转面内（b/D<0.2）平衡方法——在转子上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴线重合，从而使转子的惯性力得以平衡。如图15-1示一回转件，已知其具有偏心质量m1、m2，它们各自的回转半径为r1、r2，方向如图。当转子以ω回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：

式中：——第i个偏心质量的矢径。图15-1为了平衡这些离心惯性力，可在此转子上加一平衡质量mb，使其所产生的离心惯性力与相平衡。所以，转子的静平衡条件为：15.2.2回转件的静平衡实验经过平衡计算后加上平衡质量的回转件理论上已完全平衡，但由于制造和装配的误差及材质不均等原因，实际上达不到预期的平衡。另外造成不平衡的因素有很大的随机性，因此只能用试验的方法对重要的回转件逐个进行平衡试验。静平衡试验所用的设备称为静平衡架，如图15-2所示。将需要平衡的回转件放置在两相互平行的刀口形导轨上，若回转件的质心不在回转轴线上，则回转件将在重力矩的作用下发生滚动，当停止滚动时质心必在正下放。这时在质心位置的正对方用橡皮泥加一平衡质量，然后继续做试验，并逐步调整橡皮泥的大小与方位，直至该回转件在任意位置均能保持静止位置。此时回转件的总质心已位于回转轴线上，回转件达到平衡。根据最后橡皮泥的质量与位置，在构件相应位置上增加（或减少）相同质量的材料，使构件达到静平衡。图15-215.3回转构件的动平衡15.3.1回转件的动平衡计算质量分布不在同一回转面内（b/D≥0.2）平衡方法——转子运转时其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。如图15-3所示，有偏心质量m1、m2、m3，分别位于回转平面1、2及3上，它们各自的回转半径为r1、r2、r3，方向如图。当转子以ω回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力、、，将形成一空间力系，故转子的动平衡条件是：各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力和惯性力偶矩的矢量为零，即：图15-3由理论力学可知，一个力可以分解为与其相平衡的两个分力。如图15-4b所示，可将力分解成两个分力，其大小分别为：方向与一致。图15-415.3.2回转件的动平衡试验对于轴向宽度与直径的比值大于0.2的回转体,由于其质量不能再视为分布在同一回转平面内,所以必须同时考虑惯性力和惯性力偶的平衡

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