第十章(2013)轮系

1、10.1回转件平衡的目的,10.2回转件的平衡计算,第10章回转件的平衡,10.3回转件的平衡实验,10.1回转件平衡的目的、类型及方法,第10章回转件的平衡,一、回转件平衡的目的,回转件（或转子）,绕定轴作回转运动的构件,当质心离回转轴的距离为r时，产生离心力,F=mr2,同时形成力矩，且离心力和力矩的方向随转子的转动而变化,离心力和力矩的害处：在机械中产生附件动压力和振动,增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命；,使机械的工作性能恶化；,降低机械效率。,离心力和力矩,101回转件平衡的目的、类型及方法,平衡的目的：,调整回转件的质量分布，使其工作时离心力达到平衡，从而减小或消除所产生的附加动

2、压力，减轻振动，改善机械的工作性能，提高使用寿命。,一、回转件平衡的目的,101回转件平衡的目的、类型及方法,但也有利用不平衡惯性力引起的振动来工作的。,一、回转件平衡的目的,101回转件平衡的目的、类型及方法,二、转子平衡的类型,刚性转子的平衡：,构件不发生明显的变形。如精密机床主轴、电动机转子、发动机曲轴等；,挠性转子的平衡：,工作时构件发生明显的变形。主要是高速、细长的构件，如：航空发动机、汽轮机、发电机的转子,本章仅讨论刚性回转件的平衡。,101回转件平衡的目的、类型及方法,10.2回转件的平衡计算,第10章回转件的平衡,不平衡的原因：,离心力的合力不为零，即：,平衡的方法：,在同一平

3、面内增加一质量（或在相反方向减去一质量），使其产生的离心力Fb与原有质量的离心力的矢量和等于零，即,一、质量分布在同一回转面内,适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子，其质量分布在同一回转面内。如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件。,-质径积（矢量）,10.2回转件的平衡计算,计算举例：,已知：一圆盘有不平衡质量m1、m2、m3和m4,回转半径为：r1、r2、r3和r4，,=const,求：平衡质量mb及方位rb。,设加一平衡质量mb，方位rb，圆盘处于平衡，则：,作右图矢量多边形，可求解mbrb。通常以mb较小为宜，此时，rb较大,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,可在rb处加平衡质

4、量mb，,讨论,或在-rb处挖去mb。,也可将mbrb分解成若干个,对于质量分布在同一平面的转子，不论它有多少个偏心质量，都只需要在一个面内进行平衡，故称为：“单面平衡”。,静平衡：上述回转件平衡后，质心与轴线重合，回转件质量对回转轴的静力矩mge=0，回转件可以在任意位置保持静止而不会转动。,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,问题：若平衡面内无法安装配重怎么办？,*平衡面内不允许安装平衡配重时，可分解到任意两个平衡面内进行平衡。(力的分解）,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,由理论力学知，一个力F可以分解为与它平行的两个分力F和F。,对B点取矩：,对A

5、点取矩：,对B点取矩：,对A点取矩：,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,将mb分解到原平衡面两侧任意两个回转面上的mb和mb”，两者等效的条件是：,若取：rb=r”b=rb，则有：,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,某一回转平面内的不平衡质量m，可以在两个任选的其他回转平面内进行平衡。,重要结论：,一、质量分布在同一回转面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不在同一回转平面内,适用范围：轴向尺寸较大的回转件。如曲轴，凸轮轴，电机转子等。,10.2回转件的平衡计算,图示凸轮轴的偏心质量不在同一回转平面内，但质心在回转轴上，在任意静止位置，都处于平衡状

6、态。,但离心力偶矩：,运动时虽然有：,M=F1S=F2S0,对质量分布不在同一平面的转动件，平衡的条件应该是：,F1+F2=0,此类平衡称为动平衡,平衡的方法：任选两个回转面，将所有平面的质量分解到该两平面上，然后在这两个回转面上按静平衡的方法进行平衡。,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,在、两面上按静平衡的方法进行平衡即可。,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不

7、在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,讨论,静平衡中讨论的几点，在此全部适用；,无论有多少个不平衡重，只需选两个平衡基面，故称为：“双面平衡”；,动平衡的构件一定是静平衡的，反之则不一定。,动平衡的步骤是先分解、后平衡。,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,动平衡转子实物,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,动平衡转子实物,二、质量分布不在同一回转平面内,10.2回转件的平衡计算,10.3回转件平衡试验,第10章回转件的平衡,1、静平衡实验,导轨式平衡架,特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生产。,82回转件的平衡试验,第10章回转件的平衡,滚子式平衡架：,特点：使用方便，但精度较低。,2、动平衡实验,转子的动平衡实验一般需在专用的动平衡机上进行。详细原理及实验设备参考动平衡实验。,例1、三根曲轴中，已知：,试判断哪根曲轴达到静平衡？哪根达到动平衡？,静平衡动不平衡,静平衡动不平衡,静平衡动平衡,例2、图示转子有两个不平衡质量mA=30g、mB=60g、rA=rB=100mm，位置如图。现已选定平衡基面I、II，试确定在两平衡基面上需增加的平衡质径积mbIrbI和mbIIrbII的