机械的质量平衡.ppt

第第9 9章章 机械的质量平衡机械的质量平衡刚性转子静、动平衡的概念及方法刚性转子静、动平衡的概念及方法机械平衡的目的机械平衡的目的设法将构件的不平衡惯性力加以消除或减少设法将构件的不平衡惯性力加以消除或减少机械平衡的内容机械平衡的内容1. 1. 绕固定轴回转的构件惯性力的平衡绕固定轴回转的构件惯性力的平衡1 1）刚性转子的平衡）刚性转子的平衡（（1 1））静平衡：只要求惯性力达到平衡；静平衡：只要求惯性力达到平衡； （（2 2）动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡2 2）挠性转子的平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲变形，）挠性转子的平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲变形，从而使其惯性力显著增大从而使其惯性力显著增大2. 2. 机构的平衡：对整个机构加以研究，设法使各运动构件惯机构的平衡：对整个机构加以研究，设法使各运动构件惯 性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡9.1 9.1 转子的平衡转子的平衡一、刚性转子的静平衡一、刚性转子的静平衡1. 1. 静不平衡静不平衡 指质心不在回转轴线上轴向尺寸指质心不在回转轴线上轴向尺寸较小的盘状转子（较小的盘状转子（b b/ /D D<0.2<0.2），在转动），在转动时其偏心质量就会产生离心惯性力，时其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力的不从而在运动副中引起附加动压力的不平衡现象。

平衡现象2. 2. 静平衡设计静平衡设计 指通过在转子上增加或除去一部分质量指通过在转子上增加或除去一部分质量，使质心与回转轴心重合以消除惯性力的不，使质心与回转轴心重合以消除惯性力的不利影响的平衡设计方法利影响的平衡设计方法  式中：质量与矢径的乘积称为质径积，这类平衡称为静平衡式中：质量与矢径的乘积称为质径积，这类平衡称为静平衡所以，回转件静平衡的条件是：分布在回转件上各个质量的离心所以，回转件静平衡的条件是：分布在回转件上各个质量的离心惯性力合力为零或质径积矢量和为零惯性力合力为零或质径积矢量和为零 平衡原理：所有不平衡质量所产生的离心惯性力可近似假设为均平衡原理：所有不平衡质量所产生的离心惯性力可近似假设为均在同一平面内，通过回转中心，即汇交于一点（共点力系在同一平面内，通过回转中心，即汇交于一点（共点力系 ）；）；离心惯性力矩为零离心惯性力矩为零m1r1Dbm2r2m3r3F1F2F3FS SmSrSmbrbFbFΣ = F1 + F2 + F3 = m1 ω 2 r1 + m2 ω 2 r2 + m3 ω 2 r3加入加入 mb rb, 使使 PΣ+ Pb = 0即即: m1ωω2 r1 + m2 ω 2 r2 + m3 ω 2 r3 + mb ω 2 rb = 0或或: m1 r1 + m2 r2 + m3 r3 + mb rb = 0对于对于b/Db/D 0.20.2的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，即使质心在回转轴线上，由于各惯性力不在同一回转平面内，即使质心在回转轴线上，由于各惯性力不在同一回转平面内，所形成惯性力偶仍使转子处于不平衡状态。

所形成惯性力偶仍使转子处于不平衡状态二、刚性转子的动平衡二、刚性转子的动平衡1. 1. 动不平衡动不平衡动不平衡：只有在转子运动的情况下才显现出来的不平衡动不平衡：只有在转子运动的情况下才显现出来的不平衡当转子以角速度当转子以角速度ω回转时，各偏心回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力质量所产生的离心惯性力将形成一空间力系将形成一空间力系2. 2. 动平衡计算动平衡计算 如图为一长转子已知如图为一长转子已知m1，， m2和和m3以及以及r1，， r2和和r3转子动平衡的条件是：转子动平衡的条件是： P=0 M=0 1 1）分析与计算）分析与计算（（3 3）在平衡基面）在平衡基面I I及及IIII内适当地各加一平衡质量，分别使内适当地各加一平衡质量，分别使两个基面内的惯性力之和分别为零，则转子达到动平衡两个基面内的惯性力之和分别为零，则转子达到动平衡1 1）将力）将力P P分解为相互平行的两分解为相互平行的两个分力：个分力：（（2 2）选定两个回转平面）选定两个回转平面I I及及IIII作作为平衡基面，将各离心惯性力分为平衡基面，将各离心惯性力分别分解到平衡基面别分解到平衡基面I I及及IIII内内将将P1, P2 和和 P3分解为平衡基面分解为平衡基面I I 内的内的P1, P2  , P3 和平衡基面和平衡基面II内的内的 P1 , P2  ,P3 空间力系转化为两个平面汇交力系。

空间力系转化为两个平面汇交力系结论结论动平衡需要两个平衡面动平衡需要两个平衡面.动平衡的转子动平衡的转子, 是静平衡的是静平衡的必定必定但其逆未必真但其逆未必真.静平衡条件：静平衡条件：动平衡条件：动平衡条件：测　试测　试分析仪分析仪系统组成系统组成(一一)测量系统测量系统二、动平衡实验二、动平衡实验平衡基面２平衡基面２平衡体平衡体拉簧拉簧测量系统组成测量系统组成(一一)位　移位　移传感器传感器电　机电　机振动架振动架平衡基面１平衡基面１光　电光　电传感器传感器测量系统组成测量系统组成(二二)弹簧片弹簧片锯床主运动锯床主运动机机 构构测量系统后上视图测量系统后上视图平衡基面１平衡基面１注意：注意：平衡基面１平衡基面１与弹簧片面共面与弹簧片面共面弹簧片面弹簧片面观察图观察图观察图观察图 本动平衡测试系统将一个平衡基面与测试系统中弹簧片共本动平衡测试系统将一个平衡基面与测试系统中弹簧片共面，以消除该面的影响，在电机的驱动下，不平衡体将产生振面，以消除该面的影响，在电机的驱动下，不平衡体将产生振动；位移传感器测量出位移值，光电传感器测量出相应的相位动；位移传感器测量出位移值，光电传感器测量出相应的相位角；将测量结果在测试仪中分析，获取在该平衡基面上的直径角；将测量结果在测试仪中分析，获取在该平衡基面上的直径积积( (或动径积或动径积) )。