1、第八章 回转件的平衡,机械设计基础 ,第一节 回转件平衡的目的 第二节 回转件的平衡计算 第三节 回转件的平衡实验,第一节 回转件平衡的目的,一、 回转件平衡的目的 二、 回转件平衡的对象,第八章 回转件的平衡,一、回转件平衡的目的,示例： 有一质量Q=10N的转子，工作转速为 n=10000 r/min，其偏心距e仅为1 mm。 该转子产生的离心惯性力为F=1120 N，为转子自重的112 倍。,第八章 回转件的平衡,机械平衡的目的：设法将回转件产生的不平衡惯性力加以平衡以消除或减小惯性力的不良影响。,二、回转件平衡的对象,第八章 回转件的平衡,1.刚性转子的平衡工作转速n(0.60.75)
2、ne1转子一阶自振频率,可忽略运动时的轴线变形。平衡时可采用理论力学力系平衡的原理。 2.挠性转子的平衡当转子工作转速n(0.60.75)ne1，且重量和跨度较大，运转时会产生较大的变形，使离心惯性力大大增加。此类问题复杂，有专门的学科论述。本章讨论的对象仅限于刚性回转件，即用于一般机械中的回转件。根据平衡条件的不同，又可分为静平衡和动平衡两种情况。,第二节 回转件的平衡计算,第八章 回转件的平衡,一、 质量分布在同一平面内二、 质量分布在不同平面内,第八章 回转件的平衡,一、质量分布在同一平面内,适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（B/D0.2），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件。,1.刚性回转
3、件的静平衡计算：,如图所示为一盘状回转件。已知同一回转平面内的不平衡质量m1、m2、m3及其向径r1，r2，r3，求应加的平衡质量mb及其向径rb。（转子的角速度为）,第八章 回转件的平衡,一、质量分布在同一平面内,方法一：（解析法）,静平衡条件：,式中：miri 称为质径积，单位：kg.cm或g.mm。 建立直角坐标系，根据力平衡条件，由 及 得：,根据回转件的结构选定rb 后，即可定出平衡质量mb ，而其相位角b为：,第八章 回转件的平衡,一、质量分布在同一平面内,方法二：（图解法）（向量多边形法）,选定比例尺uw作矢量多边形，,则：,选定rb后，mb即可确定。,第八章 回转件的平衡,一、
4、质量分布在同一平面内,2.刚性回转件的静平衡：凡满足该刚性回转件上各质量的离心惯性力矢量和为零或质径积的向量和等于零的条件的平衡叫刚性回转件的静平衡。（单面平衡）,3.双面平衡：由于实际结构的限制，有时在所需平衡的回转面上不能安装平衡质量。如下图所示，可在原平衡平面两侧选定任意两个回转平面T和T”，它们与原平衡平面的距离分别为l和l”。在T和T”面内分别装上平衡质量mb和mb”,其质心向径分别为rb和rb”,且mb和mb”处于经过mb的质心且包含回转轴线的平面内，则mb 、mb和mb”在回转时产生的离心力Fb 、Fb和Fb”成为三个互相平行的力。,第八章 回转件的平衡,一、质量分布在同一平面内
5、,3.双面平衡：,为使Fb和Fb”完全取代Fb，则必须满足平行力分解的关系式，即,解得：,若取rb=rb=rb”，则上式化简成：,mb=l”mb/l，mb” =lmb/l,由以上两式可知，任何一个质径积都可以用任意选定的两个回转平面内的两个质径积来代替。,第八章 回转件的平衡,二、质量分布不在同一平面内,1.刚性回转件的动平衡计算：图示为一长回转件，根据其结构，设已知其偏心质量m1 、m2、 m3，分别位于回转平面1、2、3内，它们的回转半径分别为r1 、r2、 r3,方向如图所示。当此回转件以角速度回转时，它们产生的惯性力将形成空间力系。,第八章 回转件的平衡,二、质量分布不在同一平面内,刚
6、性回转件的动平衡计算： 1）选定平衡基面I 和II（一般选回转件的两端，这样平衡效果好）； 2）将m1 、m2、 m3分解到I 和II平面上；,3）平衡平衡基面I 和II。,I,II,F2,F3,F1,m1I,m3I,m2I,m1II,m3II,m2II,m2,m3,m1,r1,r2,r3,不平衡质量分解结果,L,l1,l2,l3,第八章 回转件的平衡,二、质量分布不在同一平面内,由此求出质径积mbrb，选定后rb即可确定mb。,FbI,mbI,rbI,FbII,mbII,rbII,I,II,L,F2,F3,F1,F1I,F3I,F2I,m1I,m3I,m2I,F1II,F3II,F2II,m
7、1II,m3II,m2II,m2,m3,m1,l1,l2,l3,r1,r2,r3,第八章 回转件的平衡,二、质量分布不在同一平面内,第八章 回转件的平衡,二、质量分布不在同一平面内,2.刚性回转件的动平衡：凡满足该刚性回转件上各质量的离 心惯性力矢量和为零和离心惯性力所引起的力偶矩的向量和为零的条件的平衡叫刚性回转件的动平衡。（双面平衡）,第三节 回转件的平衡试验,第八章 回转件的平衡,一、 静平衡试验法二、 动平衡试验法,第八章 回转件的平衡,一、静平衡试验法,1.静平衡试验法：利用静平衡架找出回转件不平衡质径积的大小和方向，并由此确定平衡质量的大小和位置，从而使其质心移到回转轴线以达到静平
8、衡的方法。,2.导轨式静平衡架：工作原理：,优点：平衡精度能满足要求，设备结构简单。 缺点：调整麻烦；被支撑转子两轴端的轴径要相同。,第八章 回转件的平衡,一、静平衡试验法,2.导轨式静平衡架：,3.圆盘式静平衡架：,优点：调整方便，被支撑转子两轴颈大小可以不相同，导轨长度不受限制。 缺点：平衡精度低。,工作原理：（同上）,第八章 回转件的平衡,二、动平衡试验法,1.动平衡试验法：由动平衡原理可知，轴向尺寸较大的回转件，必须分别在任意两个校正平面内各加一个适当的质量，才能使回转件达到平衡。令回转件在动平衡试验机上运转，然后在两个选定的平面内分别找出所需平衡质径积的大小和方位，从而使回转件达到动平衡的方法称为动平衡试验法。,2.工作原理：,第八章 回转件的平衡,二、动平衡试验法,带微机系统的硬支承动平衡机的工作原理示意图,作业8-5、8-8,
