《回轉(zhuǎn)件的平衡 》PPT課件

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1、第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡81 回轉(zhuǎn)件平衡的目的82 回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算83 回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn) 回 轉(zhuǎn) 件 （ 或 轉(zhuǎn) 子 ） - 繞 定 軸 作 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 的 構(gòu) 件 。F=mr2當(dāng) 質(zhì) 心 離 回 轉(zhuǎn) 軸 的 距 離 為 r 時(shí) ， 離 心 力 為 ： 8 1 回 轉(zhuǎn) 件 平 衡 的 目 的F=ma=Ge2/g舉 例 ： 已 知 圖 示 轉(zhuǎn) 子 的 重 量 為 G=10 N，重 心 與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 距 離 為 1 mm， 轉(zhuǎn) 速為 n=3000 rpm, 求 離 心 力 F的 大 小 。=10 10-32 3000/602/9.8=100 N如 果 轉(zhuǎn) 速 增 加 一 倍 : n=6

2、000 rpm F=400 N由 此 可 知 ： 不 平 衡 所 產(chǎn) 生 的 慣 性 力 對機(jī) 械 運(yùn) 轉(zhuǎn) 有 很 大 的 影 響 。 大 小 方 向 變 化 N21 N21N21GG F F e 增 加 運(yùn) 動 副 的 摩 擦 ， 降 低 機(jī) 械 的 使 用 壽 命 。 產(chǎn) 生 有 害 的 振 動 ， 使 機(jī) 械 的 工 作 性 能 惡 化 。 降 低 機(jī) 械 效 率 。平 衡 的 目 的 ： 研 究 慣 性 力 分 布 及 其 變 化 規(guī) 律 ， 并 采取 相 應(yīng) 的 措 施 對 慣 性 力 進(jìn) 行 平 衡 ， 從 而 減 小 或 消 除所 產(chǎn) 生 的 附 加 動 壓 力 、 減 輕 振

3、動 、 改 善 機(jī) 械 的 工 作性 能 和 提 高 使 用 壽 命 。本 章 重 點(diǎn) 介 紹 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 問 題 。附 加 動 壓 力 會 產(chǎn) 生 一 系 列 不 良 后 果 ：離 心 力 P力 的 大 小 方 向 始 終 都 在 變 化 ， 將 對 運(yùn) 動 副 產(chǎn)生 動 壓 力 。 所 謂 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 不 平 衡 ， 是 指 由 于 結(jié) 構(gòu) 不 對 稱 、 材 料 缺 陷 以 及 制 造 誤 差 等 原 因 而 使 質(zhì) 量 分 布 不 均 勻 ， 致 使 中 心 慣 性 主 軸 與 回轉(zhuǎn) 軸 線 不 重 合 ， 而 產(chǎn) 生 離 心 慣 性 力 系 的 不 平 衡 。

4、 根 據(jù) 平 衡 條 件 的 不 同 ， 又 可 分 為 靜 平 衡 和 動 平 衡 兩 種 情 況 。 特 點(diǎn) ： 若 重 心 不 在 回 轉(zhuǎn) 軸 線上 ， 則 在 靜 止 狀 態(tài) 下 ， 無 論其 重 心 初 始 在 何 位 置 ， 最 終都 會 落 在 軸 線 的 鉛 垂 線 的 下方 這 種 不 平 衡 現(xiàn) 象 在 靜 止 狀態(tài) 下 就 能 表 現(xiàn) 出 來 ， 故 稱 為靜 平 衡 。 如 自 行 車 輪一 、 質(zhì) 量 分 布 在 同 一 回 轉(zhuǎn) 面 內(nèi)平 衡 原 理 ： 在 重 心 的 另 一 側(cè) 加 上 一 定 的 質(zhì) 量 ， 或 在 重心 同 側(cè) 去 掉 一 些 質(zhì) 量 ， 使

5、質(zhì) 心 位 置 落 在 回 轉(zhuǎn) 軸 線 上 ，而 使 離 心 慣 性 力 達(dá) 到 平 衡 。適 用 范 圍 ： 軸 向 尺 寸 較 小 的 盤 形 轉(zhuǎn) 子（ B/D Fi= mi 2ri Fi m1m2 m3r2r1 r3 P3P1P2 稱 miri為 質(zhì) 徑 積平 衡 配 重 所 產(chǎn) 生 的 離 心 慣 性 力 為 ： 總 離 心 慣 性 力 的 合 力 為 ： Fb=mb2rb ？ ？ 可 用 圖 解 法 求 解 此 矢 量 方 程(選 定 比 例 w)。 約 掉 公 因 式 m3r3 mbrbm 2r2 m1r1 F = Fb + Fi = 0m2e = mb2rb + m12r1 +

6、m22r2+ m32r3 =0 me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 Fb me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 很 顯 然 ， 回 轉(zhuǎn) 件 平 衡 后 ：e=0回 轉(zhuǎn) 件 質(zhì) 量 對 軸 線 產(chǎn) 生 的 靜 力 矩 ：mge = 0靜 平 衡 或 單 面 平 衡該 回 轉(zhuǎn) 件 在 任 意 位 置 將 保 持 靜 止 ： 從 理 論 上 講 ， 對 于 偏 心 質(zhì) 量 分 布 在 多 個(gè) 運(yùn)動 平 面 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 子 ， 對 每 一 個(gè) 運(yùn) 動 按 靜 平 衡的 方 法 來 處 理 （ 加 減 質(zhì) 量 ） ， 也 是 可 以 達(dá)到 平

7、 衡 的 。 問 題 是 由 于 實(shí) 際 結(jié) 構(gòu) 不 允 許 在偏 心 質(zhì) 量 所 在 平 面 內(nèi) 安 裝 平 衡 配 重 ， 也 不允 許 去 掉 不 平 衡 重 量 (如 凸 輪 軸 、 曲 軸 、 電機(jī) 轉(zhuǎn) 子 等 )。 解 決 問 題 的 唯 一 辦 法 就 是 將 平衡 配 重 分 配 到 另 外 兩 個(gè) 平 面 I、 II內(nèi) 。 T T”m1 m2m平 衡 面 內(nèi) 不 允 許 安 裝 平 衡 配 重時(shí) ， 可 分 解 到 任 意 兩 個(gè) 平 衡 面內(nèi) 進(jìn) 行 平 衡 。 ll l”FbFb F”bm1 m2m由 理 論 力 學(xué) 可 知 ： 一 個(gè) 力 可 以 分解 成 兩 個(gè) 與

8、其 平 行 的 兩 個(gè) 分 力 。兩 者 等 效 的 條 件 是 ： bb FllF bb FllF bbb FFF lFlF bb T T”mb lll 將 代 入 求 解 ， 得 ：若 取 ： r b=r” b=rb ， 則 有 ： bbbb rmllrm bbbb rmllrm 消 去 公 因 子2， 得 ： bb mllm bb mllm rbrb r” b 重 要 結(jié) 論 ：某 一 回 轉(zhuǎn) 平 面 內(nèi) 的 不 平 衡 質(zhì) 量 m，可 以 在 兩 個(gè) 任 選 的 回 轉(zhuǎn) 平 面 內(nèi) 進(jìn)行 平 衡 。 m1 m2m二 、 質(zhì) 量 分 布 不 在 同 一 回 轉(zhuǎn) 面 內(nèi) mb T T” L

9、F 1 F2圖 示 凸 輪 軸 的 偏 心 質(zhì) 量 不 在 同 一回 轉(zhuǎn) 平 面 內(nèi) ， 但 質(zhì) 心 在 回 轉(zhuǎn) 軸 上 ，在 任 意 靜 止 位 置 ， 都 處 于 平 衡 狀態(tài) 。慣 性 力 偶 矩 ： 運(yùn) 動 時(shí) 有 ： F1+F2 = 0 M=F1L=F1L 0這 種 在 靜 止 狀 態(tài) 下 處 于 平 衡 ， 而 運(yùn) 動 狀 態(tài) 下 呈 現(xiàn) 不 平衡 ， 稱 為 動 不 平 衡 。 對 此 類 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 ， 稱 為 動 平 衡 。 適 用 對 象 ： 軸 向 尺 寸 較 大 (B/D 0.2)的 轉(zhuǎn) 子 ， 如 內(nèi) 燃機(jī) 中 的 曲 軸 和 凸 輪 軸 、 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子

10、、 機(jī) 床 主 軸 等 都 必 須按 動 平 衡 來 處 理 。理 由 ： 此 類 轉(zhuǎn) 子 由 于 質(zhì) 量 分 布 不 在 同 一 個(gè) 平 面 內(nèi) ， 離心 慣 性 力 將 形 成 一 個(gè) 不 匯 交 空 間 力 系 ， 故 不 能 按 靜 平衡 處 理 。任 意 空 間 力 系 的 平 衡 條 件 為 ： Fi = 0, Mi=0 T T”F2 F1F3 F”2F”3 F”1m2 m3m1 lr1 F2 r2 F3 r3F1首 先 在 轉(zhuǎn) 子 上 選 定 兩 個(gè) 回 轉(zhuǎn) 平 面 和 作 為 平衡 基 面 ， 該 平 面 用 來 加 裝 或 去 掉 平 衡 質(zhì) 量 。將 三 個(gè) 不 同 回 轉(zhuǎn)

11、面 內(nèi) 的 離 心 慣 性力 往 平 面 和 上 分 解 。 l”1l1 l”2l2 l”3l3 111 FllF 111 FllF 222 FllF 222 FllF 333 FllF 333 FllF 動 平 衡 計(jì) 算 方 法 ： T T”m2 m3m1 lr1 F2 r2 F3 r3F1 l”1l1 l”2l2 l”3l3 111 mllm 111 mllm 222 mllm 222 mllm 333 mllm 333 mllm F1 m1F3m3F2m2 F”1m”1F”3m”3F”2m”2 T T”m2 m3m1 lr1 F2 r2 F3 r3F1 l”1l1 l”2l2 l”3l

12、3F1m1F2F3m3 F”1m1F”2F”3m3m3r3 m 1r1m2r2mbrb m”3r3 m”1r1m”2r2m”br”b mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 m”br”b + m”1r1 + m”2r2+ m”3r3 = 0 Fbmbrb F”bm”br”b作 圖 法 求 解空 間 力 系 的 平 衡 兩 個(gè) 平 面 匯 交 力 系 的 平 衡 問 題 。 結(jié) 論 ：對 于 動 不 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， 無 論 其 具 有 多 少 個(gè) 偏 心 質(zhì) 量 以及 分 布 在 多 少 個(gè) 回 轉(zhuǎn) 平 面 內(nèi) ， 都 只 要 在 選 定 的 平 衡 基面 內(nèi) 加 上

13、或 去 掉 平 衡 質(zhì) 量 ， 即 可 獲 得 完 全 平 衡 。 故 動平 衡 又 稱 為 雙 面 平 衡 。 經(jīng) 過 計(jì) 算 ， 在 理 論 上 是 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， 由 于 制 造 誤 差 、 材 質(zhì) 不 均 勻 、 安 裝 誤 差 等 因 素 ， 使 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 子 存 在 不 平 衡 量 。 要 徹 底 消 除不 平 衡 ， 只 有 通 過 實(shí) 驗(yàn) 方 法 測 出 其 不 平 衡 質(zhì) 量 的 大 小 和 方 向 。 然 后 通 過 增 加 或 除 去 平 衡 質(zhì) 量 的 方 法 予 以 平 衡 。 12 3 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 實(shí) 驗(yàn)一 、 靜 平 衡 實(shí) 驗(yàn)導(dǎo) 軌 式

14、 平 衡 架特 點(diǎn) ： 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 精 度 高 ， 但 兩 刀 口 平 行 、 調(diào) 整 困 難 ， 且 要求 兩 軸 端 直 徑 相 同 。 一 般 要 經(jīng) 過 多 次 實(shí) 驗(yàn) 才 能 找 準(zhǔn) ， 工 作 效率 低 ， 不 適 合 批 量 生 產(chǎn) 。 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 架O O QSQS 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 架 QSO OQS 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 架 QSO OQS 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 架 QSO OQS 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 架 QSO O 滾 子 式 平 衡 架 ：單 擺 式 平 衡 架 ：特 點(diǎn) ：使 用 方 便 ， 但 精度 較 低 。特 點(diǎn) ： 工 作 效

15、 率 高 。 QQ QQ 二 、 動 平 衡 實(shí) 驗(yàn) mrTT” 12 3 4 5根 據(jù) 強(qiáng) 迫 振 動 理 論 有 ： Z = m r 成 正 比 用 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 子 測 得 ： Z 0= m0 r 0 = Z 0/m0 r 0 不 平 衡 質(zhì) 徑 積 ： m r = Z /m” r” TT”m” mr12 5r” TT”m” mr1 5r” ” ” Z TT”m” mr12 3 4 5r”確 定 相 位 差 TO 1O 2T 1O 1T 1O 2 m 擺 架 位 于 最 高 點(diǎn) 時(shí) ， 不 平 衡 質(zhì) 量 不 在 正 上 方 ，而 是 處 在 沿 回 轉(zhuǎn) 方 向 超 前 角 的 位 置 。 稱 為 強(qiáng) 迫 振 動 相 位 差 。 2 (b)(a) 1 1 2H1 H2將 圖 （ b） 轉(zhuǎn) 動 2 -2 后 與 圖 （ a） 疊 加 ， 1 (c)H1 H2 2 1 2不 平 衡 質(zhì) 量 位 于 H1與 H2連 線 的 中 垂 線 上 。筆 尖 會 劃 出 一 小 段 圓弧 ,中 點(diǎn) 取 為 最 高 點(diǎn) 。 本 章 重 點(diǎn) 掌 握 靜 平 衡 和 動 平 衡 的 計(jì) 算 方 法 。 熟 悉 靜 平 衡 和 動 平 衡 的 實(shí) 驗(yàn) 方 法 。