刚性转子平衡精度课件

第十四章机械平衡机械原理教研组机械与动力工程学院上海交通大学第十四章机械平衡内容提要基本要求基本概念重点与难点本章教案概述刚性转子的平衡设计和平衡实验挠性转子的动平衡简介平面机构的平衡多缸发动机惯性力的部分平衡简介例题剖析与习题典型例题剖析思考题习题目录内容提要

机械平衡的基本概念；刚性转子的静平衡设计与实验；刚性转子动平衡的设计与实验，平衡精度及剩余不平衡量的计算；平面机构平衡的基本概念，质量代换方法，机构惯性力的部分平衡方法以及完全平衡方法；挠性转子平衡的基本知识和发动机平衡的基本方法。基本要求内容提要机械的平衡刚性转子的平衡静平衡动平衡转子的剩余不平衡量与平衡精度挠性转子的平衡平面机构的平衡平面机构平衡的质量代换法铰链四杆机构的力完全平衡曲柄滑块机构的惯性力部分平衡平面机构平衡的复数矢量法基本概念内容提要重点掌握刚性转子静平衡和动平衡的原理与方法。对平面四杆机构在机座上的平衡原理与方法有所了解。动平衡实验的必要性和实验方法。难点刚性转子动平衡概念的建立。平衡校正面选在不同位置时的质径积换算。平面机构平衡的原理和计算。考点静平衡与动平衡的基本概念。转子的静平衡与动平衡以及刚性转子与挠性转子转子的许用不平衡及平衡精度据平衡精度等级计算转子的许用偏心距及两校正平面上的许用质径积。平面机构在机架上完全平衡的概念。通过质量代换在运动构件上加平衡重，使机构的质量重新分布，以实现机构惯性力的完全平衡。重点与难点本章教案研究机械平衡的目的机械平衡的种类概述概述研究机械平衡的目的质径积(不平衡量)在平衡技术中，常把作定轴转动的构件称为转子。消除或减少机械系统中的构件所产生的惯性力，提高机械的工作性能，是研究机械平衡的目的。组成机械的运动构件，按运动方式可分为三种：作定轴转动的构件

作往复移动的构件

作平面运动的构件F=mrω2概述机械平衡的种类图示转子直径为d、宽度为b，左右两面各有一个不平衡质量m1，m2。回转轴线与中心主惯性轴线交于O点。当该转子以等角速度ω旋转时，转子上各点所产生的惯性力可简化为一个通过质心C处的惯性力F和惯性力偶矩M：F=F1+F2

M=F1l1+F2l2静平衡(单面平衡)是惯性力的平衡转子平衡-刚性动平衡(双面平衡)是惯性力和惯性力偶矩的平衡配重法汽轮机、航空发动机的转子：长径比较大、重量大、转速高动挠度、挠性转子：在运转过程中，转子本身会发生明显的弯曲变形，产生动挠度，称这类发生弹性变形的转子为挠性转子。发生挠性条件：转速n接近第一阶临界转速。分类条件：一般情况下，当n＞0.7

nc1时，可把在这种状态下工作的转子视为挠性转子。若n<0.7

nc1时，可视为刚性转子。概述机械平衡的种类转子平衡-挠性概述机械平衡的种类机构平衡作往复移动或平面运动的构件：不能用配重法。机构平衡（机座平衡）：就整个机构加以考虑，设法减少机构的总惯性力和惯性力偶矩，并使其作用在机架上，称之为机构的平衡或机构在机座上的平衡。本章教案刚性转子的静平衡设计刚性转子的动平衡设计刚性转子的静平衡实验刚性转子的动平衡实验平衡精度和剩余不平衡量刚性转子的平衡设计和平衡实验不平衡的广泛性：设计、加工、安装中的误差平衡设计：利用在转子上加减配重的方法，使转子上的惯性力和惯性力偶矩的和为零，即满足目的：使其回转轴线与中心主惯性轴线重合。刚性转子的平衡设计和平衡实验的圆盘状转子可进行静平衡设计（单面平衡）。不平衡质量：集中在一个平衡面内。关键问题：找出转子在该平面上应加或应减重的大小和方位。平衡原理：离心惯性力的合力为零。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡设计刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡设计刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡设计增配重减配重刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡设计解设在r＝80mm处应加的配重质量为m，方位角为θ。例在图示转子中，各不平衡质量的大小与方位分别为：m1=3kg，r1=80mm，θ1=60o；m2=2kg，r2＝80mm，θ2＝150o；

m3=2kg，r3=60mm，θ3=225o

。求在r＝80mm处应加的配重和方位。刚性转子的动平衡设计的长圆柱状转子要进行动平衡设计。由于不能忽略转子的宽度，转子上的不平衡质量不能视为集中在一个平面内，而是分布在转子的多个平面内。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡设计惯性力的分解替代刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡设计按单面平衡原理，可分别对两面进行平衡计算。两个单面平衡刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡设计结论：任何具有不平衡质量的刚性转子，无论在多少个回转平面内具有偏心质量，都可以在任选的两个平衡基面分别加、减一个适当的配重，使转子得到完全的平衡。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡设计例图示长圆柱形转子，直径d=150mm，宽度b=800mm，两端面距两轴承中心的距离各为100mm。转子上存在的不平衡质量的大小与方位分别为：m1=3kg，r1=80mm，θ1=60o，

l1=200mm

；m2=2kg，r2=80mm，θ2=150o，

l2=500mm

；m3=2kg，r3=60mm，θ3=225o

，l3=700mm

。求加在II平衡面的平衡质量和方位。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡设计解选定两个端面I、II为平衡基面，把不平衡质量m1、m2、m3所产生的离心惯性力分别分解到平面I、II上。分别加配重(mI,rI,θI

)、(mII,rII,θII

)，产生的惯性力为FI

、FII

，则有不过，理论上中心主惯性轴线与回转轴线重合的刚性转子，由于材料密度分布不均匀以及制造和装配误差的影响，仍然存在着不平衡现象。这些不平衡现象是不能通过计算解决的，只能用实验的方法来确定不平衡质量的大小与方位。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡实验带有两根平行导轨的静平衡架。导轨的端口形状常作成刀口状和圆弧状。图14-7b为刀口式静平衡支架，图c为圆弧状静平衡支架。静平衡实验的原理是重心居下的道理。导轨式静平衡架优点：结构简单，平衡精度较高缺点：不适用于两端直径不同的转子刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的静平衡实验圆盘式静平衡架优点：使用方便，可平衡两端直径不同的转子缺点：摩擦阻力较大，平衡精度较低刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡实验动平衡机工作原理：测量转子支承处的振动强度和相位软支承动平衡机和硬支承动平衡机

软支承动平衡机：两片弹簧悬挂，摆架，刚度较小。一般情况下，转子在ω>2ωn的情况下工作。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡实验

硬支承动平衡机：没有摆架结构。一般情况下，转子在ω<0.3ωn的情况下工作。刚性转子的平衡设计和平衡实验刚性转子的动平衡实验刚性转子的平衡设计和平衡实验平衡精度和剩余不平衡量剩余不平衡量：绝对的平衡难以作到，也没有必要。许用不平衡量：质径积表示法和偏心距表示法

mr<=[me]质径积表示法很直观，但不能反映转子和平衡机的平衡精度。例如，一个质量为10kg的转子和一个质量为50kg的转子，许用不平衡量均为8kgmm，如果两者的剩余不平衡量均为5kgmm，很明显质量大的转子平衡精度高。刚性转子的平衡设计和平衡实验平衡精度和剩余不平衡量在静平衡实验中，由于转子的不平衡重与配重均在同一个平面内，许用偏心距即为转子的质心与回转中心的距离。许用质径积是m[e]

。许用质径积m[e]

许用偏心距ω为转子的工作角速度，A为平衡精度。

mr<=m[e]为了反映转子和平衡机的平衡精度，一般采用偏心距表示法。I平面的许用质径积为II平面的许用质径积为刚性转子的平衡设计和平衡实验平衡精度和剩余不平衡量在动平衡实验中，1.求出质心平面的许用偏心距[e]后，

2.再求许用质径积为m[e]，

3.还要求出两个平衡基面内的许用质径积。刚性转子的平衡设计和平衡实验平衡精度和剩余不平衡量表为国际标准化组织(ISO)制定的“刚性转子平衡精度”标准中给出的各种典型转子的平衡精度与对应的许用不平衡量刚性转子的平衡设计和平衡实验平衡精度和剩余不平衡量例图示转子，质量m=100kg，工作转速n=3000r/min

，a=200mm，b=300mm，平衡精度为A6.3。求加在两个平衡面上的许用质径积。解质心平面的许用偏心距为许用质径积为I平面的许用质径积为II平面的许用质径积为本章教案挠性转子与其变形挠性转子的平衡方法简介挠性转子的动平衡简介挠性转子的动平衡简介挠性转子与其变形挠性转子与其振型函数逐阶平衡！挠性转子的动平衡简介挠性转子的平衡方法简介挠性转子与其振型函数振型平衡法影响系数法首先根据计算或实测求得转子的振型。然后选择平衡面的数目和位置，对转子进行逐阶平衡。根据选择的平衡面的数目多少，振型平衡法又分为N平面法和N+2平面法。挠性转子的动平衡简介N平面法N＋2平面法挠性转子的平衡方法简介本章教案机构平衡的概述机构惯性力的完全平衡机构惯性力的部分平衡平面机构的平衡平面机构的平衡机构平衡的概述机构惯性力的平衡条件：总质心静止不动惯性力的完全平衡、部分平衡平面机构的平衡机构惯性力的完全平衡设置两次镜像机构，平衡惯性力Redistributingthemass(addingcounterweights)[TepperandLowen,1972],Duplicatingthemechanism[Kochev,1990],Usingbalancingidlerloops[Bagci,1982],Addinggearedcounter-inertias[EsatandBahai,1999],Addingasupplementarylink[ArakelianandSmith,1999],etc.

平面机构的平衡机构惯性力的完全平衡平面机构的平衡机构惯性力的完全平衡加配重代换前后质量不变代换前后的构件质心位置不变代换前后构件对质心轴的转动惯量不变动代换静代换平面机构的平衡机构惯性力的完全平衡加配重平面机构的平衡机构惯性力的部分平衡设置一次镜像机构或平衡机构，平衡惯性力平面机构的平衡机构惯性力的部分平衡平面机构的平衡机构惯性力的部分平衡加配重代换前后质量不变代换前后的构件质心位置不变加平衡机构平面机构的平衡机构惯性力的部分平衡本章教案震动力的平衡震动力矩的平衡多缸发动机惯性力的部分平衡简介DelticV8多缸发动机惯性力的部分平衡例题与习题14-1何谓机械不平衡?机械不平衡有哪些类型?造成机械不平衡的原因可能有哪些?机械不平衡有什么危害?14-2何谓刚性转子与挠性转子?刚性转子的动平衡与挠性转子动平衡有何区别?何谓低速平衡与高速平衡?14-3何谓静不平衡?何谓动不平衡?哪些转子适用静平衡方法校正?哪样的转子必须进行动平衡校正?14-4刚性转子的不平衡量如何表示?单位是什么？14-5刚性转子平衡的条件是什么?14-6仅经过静平衡校正的转子是否能满足动平衡的要求?经过动平衡的转子是否能满足静平衡的要求?为什么?14-7为什么对刚性转子进行动平衡时，校正平面不能少于两个？为什么刚性转子动平衡又叫两平面的平衡?1