第十五章机械的调速和平衡

1、第十五章机械的调速和平衡第十五章机械的调速和平衡 第一节机械运转速度波动的调节第一节机械运转速度波动的调节 第二节回转件的平衡第二节回转件的平衡第一节机械运转速度波动的调节第一节机械运转速度波动的调节一、机械运转速度波动调节的目的和方法一、机械运转速度波动调节的目的和方法 机械在驱动力机械在驱动力(矩矩)Pd(Wd)和各种阻力和各种阻力(矩矩) Pr(Wr)作用下运转时，作用下运转时，若每一瞬时都保证驱动力若每一瞬时都保证驱动力(矩矩)所做驱动功所做驱动功Wd与各种阻力与各种阻力(矩矩)所做的阻所做的阻抗功抗功Wr相等，机械就能保持匀速运转。多数机械在工作时，并不能相等，机械就能保持匀速运转。

2、多数机械在工作时，并不能保证任一瞬时驱动功保证任一瞬时驱动功Wd与阻抗功与阻抗功Wr总是相等。当总是相等。当Wd Wr时，驱动力时，驱动力(矩矩)做功有盈余，出现盈功，机械增速运转做功有盈余，出现盈功，机械增速运转;当当Wd 1/5的回转件，如多缸发动机的曲轴、电动机的回转件，如多缸发动机的曲轴、电动机的转子、汽轮机的转子以及一些机床主轴等，由于其轴向宽度较大，的转子、汽轮机的转子以及一些机床主轴等，由于其轴向宽度较大，其质量分布在几个不同的回转平面内。这时，即使回转件的质心在回其质量分布在几个不同的回转平面内。这时，即使回转件的质心在回转轴上，但由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平

3、面内，转轴上，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，所形成的惯性力偶仍使回转件处于不平衡状态。由于这种不平衡只有所形成的惯性力偶仍使回转件处于不平衡状态。由于这种不平衡只有回转件运动的情况下才能显示出来，故称为动不平衡。为了消除动不回转件运动的情况下才能显示出来，故称为动不平衡。为了消除动不平衡现象，在设计时需要首先根据回转件结构确定出各个不同回转平平衡现象，在设计时需要首先根据回转件结构确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置，然后计算出为使回转件得到动平衡所需面内偏心质量的大小和位置，然后计算出为使回转件得到动平衡所需加减的平衡质量的数目、大小和方位，并在回转件设计图上

4、加上或相加减的平衡质量的数目、大小和方位，并在回转件设计图上加上或相反方向减去这些平衡质量，以便使设计出来的回转件在理论上达到动反方向减去这些平衡质量，以便使设计出来的回转件在理论上达到动平衡，这一过程称为回转件的动平衡设计。平衡，这一过程称为回转件的动平衡设计。下一页上一页返回第二节回转件的平衡第二节回转件的平衡三、回转件的平衡试验三、回转件的平衡试验 经过上述平衡设计的刚性回转件在理论上是完全平衡的，但是经过上述平衡设计的刚性回转件在理论上是完全平衡的，但是由于制造和装配误差及材质不均匀等原因，实际生产出来的回转件在由于制造和装配误差及材质不均匀等原因，实际生产出来的回转件在运转时还会出现

5、不平衡现象，由于这种不平衡现象在设计阶段是无法运转时还会出现不平衡现象，由于这种不平衡现象在设计阶段是无法确定和消除的，因此需要用试验的方法对其做进一步平衡解决。刚性确定和消除的，因此需要用试验的方法对其做进一步平衡解决。刚性回转件的平衡试验可分为静平衡试验和动平衡试验。回转件的平衡试验可分为静平衡试验和动平衡试验。 下一页上一页返回第二节回转件的平衡第二节回转件的平衡1.静平衡试验静平衡试验 对于宽径比对于宽径比l/D 1 /5的回转件，一般只需进行静平衡，可不必进的回转件，一般只需进行静平衡，可不必进行动平衡试验校正行动平衡试验校正)静平衡试验在静平衡架上进行，图静平衡试验在静平衡架上进行

6、，图15-7(a)所示为所示为常用的导轨式静平衡架，其主要部分为两根互相平行的钢制刀口形导常用的导轨式静平衡架，其主要部分为两根互相平行的钢制刀口形导轨轨(也有棱柱形和圆柱形也有棱柱形和圆柱形)安装在同一水平面内。试验时将回转件的轴安装在同一水平面内。试验时将回转件的轴放置在导轨上，如回转件质心放置在导轨上，如回转件质心S不在通过回转轴线的铅直面内，则由不在通过回转轴线的铅直面内，则由于重力对回转轴线的力矩作用，回转件将在导道上发生滚动。直到停于重力对回转轴线的力矩作用，回转件将在导道上发生滚动。直到停止运动，质心即在最低位置止运动，质心即在最低位置(由于接触处有滚动摩擦影响，故稍有偏由于接触

7、处有滚动摩擦影响，故稍有偏差，可用反向滚动后再确定质心位置的方法来校正差，可用反向滚动后再确定质心位置的方法来校正)，由此便可确定，由此便可确定质心的偏移方向。然后再用橡皮泥或其他方法在质心的相反方向加一质心的偏移方向。然后再用橡皮泥或其他方法在质心的相反方向加一适当的平衡质量，并逐渐调整其大小或径向位置。当该回转件在任意适当的平衡质量，并逐渐调整其大小或径向位置。当该回转件在任意位置都能保持静止不动时，所加平衡质量与其回转半径的乘积即为该位置都能保持静止不动时，所加平衡质量与其回转半径的乘积即为该回转件达到静平衡所需加的质径积回转件达到静平衡所需加的质径积(它能够表达回转件上各质量在同它能够

8、表达回转件上各质量在同一转速下离心力的大小和方向一转速下离心力的大小和方向)的大小。根据情况也可在径向相反位的大小。根据情况也可在径向相反位置按同等大小的质径积去掉质量使回转件达到静平衡。置按同等大小的质径积去掉质量使回转件达到静平衡。下一页上一页返回第二节回转件的平衡第二节回转件的平衡 导轨式静平衡架简单可靠，精度也能满足一般生产需要。其缺导轨式静平衡架简单可靠，精度也能满足一般生产需要。其缺点是导轨需要互相平行，且在同一水平面内，故安装、调试要求较高。点是导轨需要互相平行，且在同一水平面内，故安装、调试要求较高。另外，它不能平衡两端轴径不等的回转件。另外，它不能平衡两端轴径不等的回转件。

9、2.动平衡试验动平衡试验 对于宽径比对于宽径比l/D 1/5的回转件，以及有特殊要求的重要回转件必的回转件，以及有特殊要求的重要回转件必须进行动平衡。须进行动平衡。 进行动平衡试验需要使用动平衡试验机。试验时，让回转件在动进行动平衡试验需要使用动平衡试验机。试验时，让回转件在动平衡机上运转，并在两个选定的平面内分别找出所需的平衡质径积的平衡机上运转，并在两个选定的平面内分别找出所需的平衡质径积的大小和方位大小和方位;然后分别在两个平面内各加上或减去适当的平衡质量，然后分别在两个平面内各加上或减去适当的平衡质量，使回转件达到动平衡。使回转件达到动平衡。下一页上一页返回第二节回转件的平衡第二节回转

10、件的平衡 图图15一一8所示为电测式动平衡机的原理示意图，它是软支撑动平所示为电测式动平衡机的原理示意图，它是软支撑动平衡机，由驱动系统、转子支撑系统衡机，由驱动系统、转子支撑系统(摆架摆架)和振动测量系统三部分组成。和振动测量系统三部分组成。驱动系统由电动机经带传动和万向节，带动转子以选定的转速转动。驱动系统由电动机经带传动和万向节，带动转子以选定的转速转动。转子的支撑架由弹簧片悬吊，构成一个双摆架势弹性振动系统。转子转子的支撑架由弹簧片悬吊，构成一个双摆架势弹性振动系统。转子上的偏心质量所产生的离心惯性力，驱使支撑架沿水平方向振动，再上的偏心质量所产生的离心惯性力，驱使支撑架沿水平方向振动

11、，再通过传感器将此振动量变换为电信号。通过传感器将此振动量变换为电信号。下一页上一页返回第二节回转件的平衡第二节回转件的平衡 测振系统的任务是根据传感器送来的振动信号，测出转子不平衡测振系统的任务是根据传感器送来的振动信号，测出转子不平衡质量的大小和方向。传感器拾得的振动信号首先进入面的分离电路，质量的大小和方向。传感器拾得的振动信号首先进入面的分离电路，以消除左、右两面间的相互影响，然后将信号放大和选频，使其频率以消除左、右两面间的相互影响，然后将信号放大和选频，使其频率与转子转动的频率相同。此时，信号分为两路，一路经整流电路检出与转子转动的频率相同。此时，信号分为两路，一路经整流电路检出幅度大小，并由电流表指示出来，其值即表示不平衡质径积的大小幅度大小，并由电流表指示出来，其值即表示不平衡质径积的大小;另一路经脉冲电路，将正弦波变为方波，再经微分得到负脉冲去触发另一路经脉冲电路，将正弦波变为方波，再经微分得到负脉冲去触发闪光管，