第十一章机械的平衡 11.机械平衡的目的、分类与方法 112刚性转子的平衡设计 且3刚性转子的平衡试验
第十一章 机械的平衡 • 11.1机械平衡的目的、分类与方法 • 11.2 刚性转子的平衡设计 • 11.3 刚性转子的平衡试验
111机械平衡的目的、分类与方法 、机械平衡的目的 第 机械运转时,除回转轴线通过质心并作等速转 动的构件外,其余构件都将产生惯性力。不平衡 的惯性力将在运动副中引起附加的动压力,从而 增加运动副的磨损、影响构件的强度并降低机械 的效率 机械平衡的目的是消除或尽量减小惯性力的不良 影响,以改善机械的工作性能、延长机械的使用 寿命并改善现场的工作环境。机械的平衡问题在 一章机械的平衡 设计高速、重型及精密机械时具有特别重要的意
11.1 机械平衡的目的、分类与方法 一、机械平衡的目的 机械运转时，除回转轴线通过质心并作等速转 动的构件外，其余构件都将产生惯性力。不平衡 的惯性力将在运动副中引起附加的动压力，从而 增加运动副的磨损、影响构件的强度并降低机械 的效率。 机械平衡的目的是消除或尽量减小惯性力的不良 影响，以改善机械的工作性能、延长机械的使用 寿命并改善现场的工作环境。机械的平衡问题在 设计高速、重型及精密机械时具有特别重要的意 义
机械平衡的分类 1转子的平衡 第 (1)刚性转子的平衡工作转速低于一阶临界转速,其旋转轴线 挠曲变形可以忽略不计的转子称为刚性转子。刚性转子的平 衡可以通过重新调整转子上质量的分布,使其质心位于旋转 轴线的方法来实现。 章 (2)挠性转子的平衡工作转速高于一阶临界转速,其旋转轴线挠 画曲变形不可忽略的转子称为挠性转子。由于揣性转子在运转机 过程中会产生较大的弯曲变形,且由此产生的离心惯性力也 随之明显增大,所以挠性转孑平衡问题的难度将会大大增加。 械的平衡
二、 机械平衡的分类 1.转子的平衡 (1) 刚性转子的平衡: 工作转速低于一阶临界转速，其旋转轴线 挠曲变形可以忽略不计的转子称为刚性转子。刚性转子的平 衡可以通过重新调整转子上质量的分布，使其质心位于旋转 轴线的方法来实现。 (2) 挠性转子的平衡: 工作转速高于一阶临界转速，其旋转 轴线挠 曲变形不可忽略的转子称为挠性转子。由于挠性转子在运转 过程中会产生较大的弯曲变形，且由此产生的离心惯性力也 随之明显增大，所以挠性转子平衡问题的难度将会大大增加
2.机构的平衡 对于存在有往复运动或平面复合运动构件的机构,其惯性力和惯性 力矩不可能在构件内部消除。但所有构件上的惯性力和惯性力短可 成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 这类平衡问题必须就整个机构加以研究,称为机构的平衡。 第 举例:当曲柄为原 动件,以等角速 B 度W1带动机构运 动时,连杆和滑 一章机械 块均为非等速的 m 运动,因此都会 C 产生惯性力。 平 衡
2.机构的平衡 对于存在有往复运动或平面复合运动构件的机构，其惯性力和惯性 力矩不可能在构件内部消除。但所有构件上的惯性力和惯性力矩可 合成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 这类平衡问题必须就整个机构加以研究，称为机构的平衡。 举例:当曲柄为原 动件，以等角速 度w1带动机构运 动时，连杆和滑 块均为非等速的 运动，因此都会 产生惯性力
机械平衡的方法 1平衡设计 机械的设计阶段除应保证其满足工作要求及制造工艺要状外,第 还应在结构上釆取措施,以消除或堿少可能导致有害振动的不十 平衡惯性力与惯性力矩。该过程称为机械的平衡设计。 2平衡试验 章 经平衡设计的机械,尽管理论上已经达到平衡,但由于制造误 差、装配误差及材质不均匀等非设计因素的影响,实际生产出机 来的机械往往达不到原始的设计要求,仍会产生新的不平衡现 象。这种不平衡在设计阶段是无法确定和消除的,必须采用试械 验的方法予以平衡。 的平衡一
三、 机械平衡的方法 1.平衡设计 机械的设计阶段，除应保证其满足工作要求及制造工艺要求外， 还应在结构上采取措施，以消除或减少可能导致有害振动的不 平衡惯性力与惯性力矩。该过程称为机械的平衡设计。 2.平衡试验 经平衡设计的机械，尽管理论上已经达到平衡，但由于制造误 差、装配误差及材质不均匀等非设计因素的影响，实际生产出 来的机械往往达不到原始的设计要求，仍会产生新的不平衡现 象。这种不平衡在设计阶段是无法确定和消除的，必须采用试 验的方法予以平衡
112刚性转子的平衡设计 静不平衡与动不平衡 对于径宽比≥5的刚性转子,例如砂轮、飞轮以及大第 部分的齿轮和带轮,由于其轴向尺寸较小,故可近十 似地认为其质量分布于同一回转平面内。若转子的章 质心不在其回转轴线上,则当转子转动时,偏心质 量便会产生离心惯性力,从而在运动副中引起附加机 的动压力。这种不平衡现象在转子静态时即可表现械 出来,故称为静不平衡。 平 衡
11.2 刚性转子的平衡设计 一、静不平衡与动不平衡 • 对于径宽比≥5的刚性转子，例如砂轮、飞轮以及大 部分的齿轮和带轮，由于其轴向尺寸较小，故可近 似地认为其质量分布于同一回转平面内。若转子的 质心不在其回转轴线上，则当转子转动时，偏心质 量便会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加 的动压力。这种不平衡现象在转子静态时即可表现 出来，故称为静不平衡
对于径宽比<5的刚性转子,例如多缸发动机曲 轴、汽轮机转子等,由于其轴向尺寸较大,其质量 则应视为分布于若干个不同的回转平面内。这时, 即使转子的质心位于其回转轴线上,但由于各偏心第 质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内,所 形成的惯性力矩仍将使转子处于不平衡状态。这种章 不平衡现象只有在转子运动时方能显示出来,故称 为动不平衡。 机械的平衡
对于径宽比＜5的刚性转子，例如多缸发动机曲 轴、汽轮机转子等，由于其轴向尺寸较大，其质量 则应视为分布于若干个不同的回转平面内。这时， 即使转子的质心位于其回转轴线上，但由于各偏心 质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，所 形成的惯性力矩仍将使转子处于不平衡状态。这种 不平衡现象只有在转子运动时方能显示出来，故称 为动不平衡
静平衡设计 第 对于径宽比≥5的刚性转子,为消除离心惯性力的 影响,设计时应首先根据转子的结构确定各偏心质 量的大小和方位,然后计算为平衡偏心质量所需增章 加的平衡质量的大小和方位,以使所设计的转子理 论上达到静平衡。该过程称为刚性转子的静平衡设机 械 计。 平 衡
二、 静平衡设计 对于径宽比≥5的刚性转子，为消除离心惯性力的 影响，设计时应首先根据转子的结构确定各偏心质 量的大小和方位，然后计算为平衡偏心质量所需增 加的平衡质量的大小和方位，以使所设计的转子理 论上达到静平衡。该过程称为刚性转子的静平衡设 计
图示为一盘状转子,已知分布于同一回转平面内的偏心质量 为m1、m2与m3,由回转中心至各偏心质量中心的矢径分别为 r1、r2与r3。当转子以角速度等速转动时,各偏心质量所产 生的离心惯性力分别为F1、F2与F3。 第 myb myF 一章机械的平衡
图示为一盘状转子，已知分布于同一回转平面内的偏心质量 为m1、m2与m3，由回转中心至各偏心质量中心的矢径分别为 r1、r2与r3。当转子以角速度等速转动时，各偏心质量所产 生的离心惯性力分别为F1、F2与F3。 m1 123 r2 r3 r