第二章-旋转体的动平衡调整
旋转机械动平衡
பைடு நூலகம்
机械动平衡
一、实验目的
1.了解转子不平衡的危害 。 2.巩固转子动平衡的理论知识 。
3.掌握动平衡机的基本工作原理及动平衡机进行 刚性转子动平衡的方法。
机械动平衡
二、实验设备
DPH－I型智能动平衡机
DPH－I型智能动 平衡机有关内容 简介见附录Ⅲ。
DPH－I型智能动平衡机结构简图
机械动平衡
三、实验原理
对于轴向尺寸b 与径向尺寸D 的 比值b/D ≤ 0.2，即轴向尺寸相对很 小的回转构件（如砂轮、叶轮、飞 轮等），常常可以认为不平衡质量 近似的分布在同一回转平面内。因 此只要在这个一回转面内加上或减 去一定的质量，便可使转子达到静 平衡。
当转子的b/D≥0.2（如电机转子、机床主轴等），或工作转速超过1000 r/min 时，应考虑作动平衡实验。这时可以认为转子的不平衡质量分布在垂直于轴线的 互相平行的若干个回转平面内，当转子转动时，不平衡质量引起的离心力构成一 空间力系。当这些平面上的离心力分解到任选的2 个平衡基准面上后，便可以在 这2 个平衡基准面上求出其不平衡的质径积大小和相位。平衡时，只要在这2 个 平衡基准面上分别加上或减去一定的质量，便可使转子达到所要求的动平衡。
机械动平衡
四、实验步骤
1.平衡件模式选择 2.系统标定 3.动平衡测试 4.实验曲线分析 5.平衡过程
机械动平衡
五、思考题
1.哪些类型的试件需要进行动平衡实验？实 验的理论依据是什么？试件经动平衡后是否还要 进行静平衡，为什么？
2.为什么偏重太大需要进行静平衡？ 3.指出影响平衡精度的一些因素。
旋转机械设备动平衡故障与分析
旋转机械设备动平衡故障与分析旋转机械设备的动平衡是指在转动过程中，使设备任何位置的动力合力为零，减小振动幅值，提高设备的性能和使用寿命。
然而，在实际运行中，旋转机械设备可能会出现动平衡故障，这会导致设备振动过大、噪声过高、增加机械磨损等问题，甚至可能引发事故。
动平衡故障的主要原因有以下几个：1.零件质量不均匀：机械设备零件在制造过程中可能存在质量不均匀的问题，如同一个零件的不同部分质量不一致等，这会导致零件在旋转过程中产生离心力，增加振动幅值。
2.零件安装不平衡：机械设备在安装过程中，如果零件的位置或角度不正确，会导致设备的重心偏离轴线，造成不平衡现象。
3.设备磨损：长期使用或不良维护会导致设备部件的磨损，如轴颈磨损、轴承磨损等，这些磨损会导致设备的动力分布不均匀，引起动平衡问题。
对于动平衡故障的分析，首先需要进行故障的判断和确认。
常用的方法包括振动测试、噪声测试、温度测试等。
在进行故障判断时，一般需要进行多次测试，以确定故障发生的频率或位置。
一旦动平衡故障被确认，接下来就需要进行故障的修复和调整。
常用的方法有以下几种：1.调整设备重心：通过调整设备零件的位置或角度，使设备的重心与轴线一致。
这可以通过增加或减小零件的质量、调整零件的位置等方式来实现。
2.更换磨损部件：对于出现磨损的零件，需要及时更换，以保证设备的动力分布均匀。
3.进行动平衡校正：对于无法通过调整设备重心或更换磨损部件来解决的动平衡问题，需要进行动平衡校正。
动平衡校正一般采用质量平衡或质量调整的方法，即在设备上增加或减少适当的质量，使设备的动力合力为零。
动平衡校正有以下几种常用的方法：（1）静平衡法：在设备的旋转轴上，在两个互相垂直的平面上各放一个力矩平衡块，使设备的质心与转轴重合。
（2）动平衡法：通过在设备上增加或减少适当的质量，使设备的动力合力为零。
动平衡可以根据设备的旋转速度、磨损情况等来确定。
动平衡校正时需要使用专用的动平衡设备进行，该设备可以测量设备的振动幅值、振动频率等参数，以确定校正的方法和参数。
转动件的平衡、操作基础理论
转动件的平衡、操作和装运数据及设备基础一、转动件的动平衡与静平衡[118、119]（一） 基本概念具有一定转速的转动件（或称转子），由于材料组织不均、零件外形的误差（尤其具有非加工部分）、装配误差以及结构形状局部不对称（如键槽）等原因，使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合，因而旋转时，转子产生不平衡离心力，其值由下式计算： C=)()30(22公斤n e g G ew g G π= （1-1） 式中：G-----转子的重量（公斤）；e-----转子重心对旋转轴线的偏移，即偏心距（毫米）；n-----转子的转速（转/分）；w-----转子的角速度（弧度/秒）；g-----重力加速度9800（毫米/秒2）。
由上式可知，当重型或高转速的转子，即使具有很小的偏心距，也会引起非常大的不平衡的离心力，成为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原因之一。
所以，机器在装配时，转子必须进行平衡。
转子不平衡有两种情况：1、静不平衡-----转子主惯性轴与旋转轴线不相重合，但相互平行，即转子重心不在旋转轴线上，如 图1a 所示。
当转子旋转时，将产生不平衡的离心力。
2、动不平衡-----转子的主惯性轴与旋转轴线交错，且相交于转子的重心上，即转子的重心在旋转轴 线上，如图1b 所示。
这时转子虽处于静平衡状态，但转子旋转时，将产生一不平衡力矩。
在大多数的情况下，转子既存在静不平衡，又存在动不平衡，这种情况称静动不平衡。
此时，转子主惯性轴线与旋转轴线既不重合，又不平行，而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点，如图1c 所示。
当转子旋转时，产生一个不平衡的离心力和一个力矩。
转子静不平衡只须在一个平面（即校正正面）安装一个平衡重量，就可以使转子达到平衡，故又称单面平圆柱形转子或厚度与直径之比大于0.2的盘状转子应根据转子的工作转速来决定平衡方式。
图2表示平衡的应用范围，用转子尺寸比Db （b----转子厚度、D 转子直径）和每分钟转速n 的关系表达。
旋转机械自动动平衡
参考文献3
作者3，论文题目3，期刊名3， 年份3
03Biblioteka 02参考文献2作者2，论文题目2，期刊名2， 年份2
参考文献4
作者4，论文题目4，期刊名4， 年份4
04
感谢您的观看
THANKS
06
总结与参考文献
主要内容总结
自动动平衡技术可以大大提高旋转机械的运转效率和性 能。
结果表明，自动动平衡技术可以显著提高旋转机械的平 衡精度和运转效率。
旋转机械的平衡问题对于工业界和学术界都是非常重要 的。
通过实验和理论分析，本文研究了自动动平衡技术的实 现方法和优缺点。
参考文献
01
参考文献1
不平衡原因
旋转机械不平衡的原因主要包括转子不 平衡、转轴弯曲、轴承磨损、联轴器不 对中等因素。
VS
不平衡影响
不平衡会导致机器振动加剧，噪音增大， 磨损加剧，严重时甚至会导致机器损坏和 安全事故。
旋转机械自动动平衡的分类与原理
自动动平衡分类
旋转机械自动动平衡根据实现方式可分为软支承动平衡和硬支承动平衡两类。软支承动平衡是通过振 动监测和控制系统实现自动调整，硬支承动平衡则是通过增加或减少质量块来实现自动调整。
新技术的应用与推广
1 2
数字信号处理技术
利用数字信号处理技术对机械振动信号进行采集 、分析和处理，提高了不平衡量的测量精度和速 度。
智能控制算法
应用先进的控制算法，如神经网络、模糊控制等 ，提高了自动动平衡系统的控制精度和稳定性。
3
物联网和远程监控技术
利用物联网和远程监控技术，实现对旋转机械的 远程监控和平衡调整，提高了设备的维护效率。
转子动平衡
正不平衡量与不平平衡量不在
同一断面上，但因转子宽度小，
力偶的力臂小，造成不平衡力
偶的数据就小了。
• 3.2动平衡：校动平衡是在转 子的两侧端面上来校正的，因 为转子上任意位置的归化不平 衡量所产生的离心力F，都可 分解成左右两侧端面上的离心 力F1和F2，如图四
F2 图四
• 因此只要在转子两侧端面上进行校正，就能消除不平衡 力偶。校动平衡只有在转子旋转的时候才会产生离心力， 所以平衡机必须具有驱动转子的装置，也就成了动平衡。
FM 图三
• 衡，但在旋转时，M和m所造
成值的和离方心向力上能FM够和相Fm互,虽抵然消在，数但
M和m不是处在同一断面上，
离偶心，力不但FM没和有Fm改会善形两成侧一轴个承力的
受力情况，反而增加了轴承的
动负荷。因此静平衡只适用于
F1
F
扁平形的转子，一般在转子直
径D和宽度b之比大于10时，
适宜使用静平衡，此时即使校
• 4、残余不平衡量的计算公式：
• 4.1不平衡力矩：归化后的不平衡质量与其所处旋转半径 的乘积mr，称为不平衡力矩,(单位为gmm)
• 4.2重心偏移距e：由于相同的不平衡力矩，在不同重量 的转子上造成的不平衡量影响不同，转子重的影响小， 转子轻的影响小，因此按转子的重量来衡量，才具有可 比性，所以引出了重心偏移距的量值e，单位为um,
• 1、校平衡的目的：减少旋转 体的不平衡离心力和不平衡力 偶。
• 2、离心力的公式：圆柱形刚 体在旋转时所产生的离心力可 分为两种情况：
• 2.1刚体是平衡的，但刚体是 有质量的，旋转时也会产生离 心力，但平衡的刚体可以看成 由双数的相等扇形体组成并各 自被反向的离心力抵消，因此 这些离心力不会对转动体中间 的轴承产生压力，也不会产生 振动，只是在圆柱体中间产生 内应力。如图（一）：
旋转机械的动平衡方法及实验研究
旋转机械的动平衡方法及实验研究旋转机械的动平衡是一项重要的工程技术，它能够提高机械设备的运行效率和寿命，降低振动和噪音。
本文将介绍几种常见的动平衡方法，并介绍实验研究的重要性及步骤。
一、静态平衡和动态平衡的区别静态平衡是指在不考虑转速和振动的情况下，通过质量的重新分配，使得机械设备在静止状态下的重心与旋转轴线重合。
而动态平衡则是考虑机械运行过程中的转速和振动，通过质量的重新分配，使得机械设备在高速旋转状态下保持平衡。
二、动平衡方法1. 静平衡法：静平衡法是最简单的动平衡方法之一，它适用于一些转动速度较低、操作简单的机械设备。
通过在旋转轴上固定一根平衡轴，将不平衡质量移动到平衡轴的相应位置，使得机械设备在静止状态下达到平衡。
2. 动平衡法：动平衡法是一种较为常用的动平衡方法。
它通过在机械设备上加上试重块，然后转动机械设备，并用传感器或振动计测量振动幅值和相位角来判断不平衡情况。
根据测得的数据，可以计算出不平衡质量的大小和位置，并通过增加或减少试重块来实现平衡。
3. 多面转子平衡法：多面转子平衡法适用于复杂的转子结构。
它通过将转子进行多次重新装配，然后进行动平衡实验，计算每次实验后所得结果之间的差值，进而逐步消除不平衡质量，使转子达到动平衡。
三、实验研究的重要性及步骤实验研究对于动平衡方法的应用和改进至关重要。
通过实验研究，可以了解不同类型机械设备的振动特性，找出机械设备的不平衡问题，并得到合理的平衡解决方案。
以下是实验研究的基本步骤：1. 实验准备：确定实验对象和实验条件，安装传感器或振动计进行数据采集，确保实验的准确性和可重复性。
2. 数据采集：转动机械设备，记录振动幅值和相位角数据。
多次采集数据，以获得更准确的结果。
3. 数据分析：对采集到的数据进行分析，计算不平衡质量的大小和位置。
根据分析结果，确定平衡修正方案。
4. 平衡修正：根据分析结果，采取相应的平衡修正措施。
可能的方法包括增加或减少试重块等。
动平衡操作规程
动平衡操作规程主要用于指导在工程施工和设备运行过程中进行动平衡操作的一系列操作规范。
动平衡操作是对旋转机械、转子、风机、电机等进行动平衡修正的过程，能够消除不平衡的力和转矩，提高设备的运转效率和可靠性。
一、动平衡前的准备工作1. 负责人必须对动平衡原理和操作规程有充分的了解，并指定专人负责动平衡操作。
2. 准备好所需的动平衡设备，包括无刷电动机和传感器等。
3. 对待平衡的设备进行全面的检查，确保设备的旋转轴线、轴承和传动装置等处于正常工作状态。
4. 清洁设备表面，确认没有杂质或者其他物质影响测量结果。
二、动平衡测量前的准备工作1. 安装好动平衡设备，并进行严格的校准，确保准确度和可靠性。
2. 清理待平衡设备的旋转部件，确保不会因为油渍或者灰尘导致测量结果出现误差。
3. 确定测量的转速范围，并将动平衡仪调整为相应的转速。
4. 确保待平衡设备安全可靠地固定，避免在测量过程中发生任何意外。
三、动平衡操作流程1. 确定待平衡设备的旋转轴线，通过测量或者查看设计图纸等方式确定出设备的旋转中心。
2. 将待平衡设备安装到动平衡设备上，并启动设备，保持设备稳定转速。
3. 进行初步的测量和分析，记录下设备的不平衡情况，包括大小和位置。
4. 根据测量结果，选择合适的平衡方法和配重位置。
5. 进行初次校正，将配重放置在合适的位置，确保设备的不平衡力和转矩得到减小。
6. 重新进行测量和分析，判断是否达到了预期的平衡效果。
7. 根据实际情况，调整配重位置和大小，直至设备的不平衡力和转矩达到预期要求。
8. 完成动平衡操作后，停止设备，并进行最终的测量和分析，确保设备已经实现了动平衡。
四、动平衡操作的注意事项1. 动平衡操作必须由经过专业培训并具备相应资质的人员进行，确保操作的准确性和安全性。
2. 动平衡操作必须严格遵守相关的安全规范，包括佩戴好个人防护装备、注意设备停止和断电等操作。
3. 在进行动平衡操作时，应避免产生强烈的振动和噪音，以免对周围环境和其他设备造成影响。
轴的动平衡原理
轴的动平衡原理
轴的动平衡原理是一个关于旋转体的力学原理，它描述了使任何一个旋转体保持平衡所需要满足的条件。
当一个轴心固定的物体绕轴心旋转时，要保持平衡需要满足以下两个条件：
1. 轴心上的总力矩为零：在平衡状态下，轴心上的合力矩必须为零。
换句话说，所有作用在轴上的外力和外力矩的代数和必须为零。
2. 物体的转动惯量必须保持恒定：物体的转动惯量是一个描述物体对转动运动的惯性的物理量。
在动平衡条件下，物体对转动运动所具有的转动惯量必须保持不变。
这意味着在轴上不仅需要作用力矩为零，还需要对轴施加的力矩也为零。
根据上述两个条件，我们可以得出动平衡条件：轴上合力为零，轴上合力矩为零。
也就是说，只要物体对轴的合外力为零，同时轴对物体的合力矩也为零，物体就能保持动平衡。
轴的动平衡原理在机械设计和工程中具有重要的应用价值。
例如，在设计旋转机械设备时，需要合理地安排轴的结构和各个部件的位置，以保证整个系统的平衡性和稳定性。
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第一节 动 不 平 衡
三、动平衡机的类型和规格
1.根据调整方式分类
(1)误差式动平衡机 这种动平衡机，只能测出因不平衡而产生的振 动情况，不能测出不平衡量的绝对值。 (2)可调整式动平衡机 能测出每一平衡平面的不平衡数值和相位。 (3)永久调整式动平衡机 能直接测出旋转体上不平衡量的大小和相 位。
2.根据工件的正反形状和尺寸特点分类
(1)卧式动 平衡机通用形式。 (2)立式动 平衡机专用形式。
3.动平衡机型号
第一节 动 不 平 衡
4.动平衡机的工作原理
(1)框架式平衡机的原理 如图2-5a所示为框架式平衡机的原理图， 在机床的活动部分1带有回转轴和弹簧5，在轴承2和轴承4中安放着被 平衡的旋转体3。
第二节 平 衡 精 度
解 由G＝ew/1000，得
第三节 动平衡调整技能训练实例
解 按经验公式、试配重量W为
第三节 动平衡调整技能训练实例
表格
第三节 动平衡调整技能训练实例
图2-15 周移配重的振幅曲线
第三节 动平衡调整技能训练实例
解 按经验公式、试配重量W为
第三节 动平衡调整技能训练实例
复习思考题
1.旋转体离心力的大小与哪些因素有关？怎样计算不平衡离心 力？ 2.什么叫动不平衡？ 3.试述用闪光式动平衡机调整动平衡的基本原理。 4.什么叫平衡精度？什么叫剩余不平衡力矩？ 5.什么叫偏心速度？标准规定有几种精度等级？ 6.某一旋转体的平衡精度等级为G6.3，其质量为50kg，工作转 速为2900r/min，则允许的偏心矩和平衡校正面上允许的剩余 不平衡力矩为多少(单面)？ 7.旋转体为什么会产生不平衡？它对机器有何影响？
第一节 动 不 平 衡
5)为了减小不平衡指示仪表上的光点晃动， 保持读数准确，应使工件轴颈和辕轮外径 尺寸之比值尽可能避开同频或近同的干扰， 最好控制在0.8以上或1.2以上。 (5)使用调整 操纵调整本机正确工作的开 关和旋钮，均安排在本机电测箱面极上， 如图2-10所示。 1)电源开关1作为电测箱电源的通断切换用。 2)转速选择开关4位于面极的左上侧。 3)工作状态选择开关10位于面校的右上侧， 根据旋转体六种不同的装载形式(见图2-11) 按下相应的按钮。 4)平面分离旋钮A、B、C(距离电位器11)。
1.动平衡调整的力学原理
图2-3 刚性旋转体不平衡质量
第一节 动 不 平 衡
图2-4 不平衡重量离心力的分解
第一节 动 不 平 衡
第一节 动 不 平 衡
2.平衡方法
第一节 动 不 平 衡
表2-1 动平衡适应条件
1)加重就是在已知校正面上折算的不平衡量U的大小及方向后，有意 在U的负方向上给旋转体附加上一部分质量m，并使该质量m到旋转轴 线的距离r与质量m的乘积等检｜U｜，即mr＝｜U｜，显然，
第一节 动 不 平 衡
图2-9 硬Biblioteka 承摆架(4)使用前的准备工作
第一节 动 不 平 衡
1)使用前须对传动部分做好清洁工作，特别是辕轮表面和旋转体轴颈， 在安装前必须擦拭干净。 2)调整而摆架距离弄固紧，以适应旋转体两端轴录间的距离。 3)将工件与万向联轴器联接后并固紧，旋紧万向联轴器的行程调节紧 定螺钉。 4)对平衡重心在左右两轴摆架支承外侧的工件，工件安装后可用压紧 安全架将压紧辕轴压于工件轴端的轴颈上，进行平衡校验。
图2-5 框架式平衡机原理
第一节 动 不 平 衡
(2)闪光式动平衡机的结构与原理 如图2-6所示，测试时，将被测工 件放在两只轴承上，支架在水平方向是与机座弹性联接的。
图2-6 闪光式动平衡机的结构原理
第一节 动 不 平 衡
5.通用动平衡机的使用和调整
2M7.TIF
第一节 动 不 平 衡
(1)YYW-300型硬支承动平衡机的组成 由图2-7所示。
图2-8 摆架振动系统示意图
第一节 动 不 平 衡
(2)不平衡量的示值定标 上面已讲到不平衡的旋转体在绕轴旋转时，
将会产生不平衡离心力而发生振动。
(3)不平衡相位的示值定标 在一个平衡得很好的旋转体上，按照某 一精确角度(例如45°，由平衡机主轴上的刻度盘示出)装一配重，相 对主轴旋转调整基准相位发电机，直至光点角度位置同所加配重的角 度位置一致(按例45°)，然后将配重取下加在45°＋90°＝135°处， 则光点应指示在135°，如在315°，应将发电机两个出线互换位置。
2M10.TIF
第一节 动 不 平 衡
图2-11 旋转体的六种装载形式
5)校正平面直径旋钮D1、D2(直径电位器2)。
第一节 动 不 平 衡
6)灵敏开关5位于转速开关的左侧，瓦特表标度盘每格所表示的不平 衡质量，由灵敏度开关上的指示数决定。 7)轻重相位开关13，位于面板的右下侧，其位置的选择可按工件平衡 时是采用配重迈是去重的方法进行修整而确定。 8)测量记忆开关12，位于面板右下侧。
钳工（高级）
第二章 旋转体的动平衡调整
了解旋转体动平衡的情况及动不平衡的 危害，熟悉调整动平衡的原理合方法。
第一节 动 不 平 衡
一、概述
1.离心力
第一节 动 不 平 衡
图2-1 旋转体的不平衡
2.不平衡情况
第一节 动 不 平 衡
图2-2 旋转体不平衡形式
第一节 动 不 平 衡
二、动平衡调整原理
第二节 平 衡 精 度
一、许用剩余不平衡力矩M 一、许用剩余不平衡力矩M
第二节 平 衡 精 度
表2-2 几种不同旋转体的许用不平衡力矩
第二节 平 衡 精 度
二、许用偏心速度ve 二、许用偏心速度ve
第二节 平 衡 精 度
表2-3 平衡精度等级及其应用
第二节 平 衡 精 度
三、平衡精度等级
图2-12 平衡精度G与转速ω及偏心距e的关系
第一节 动 不 平 衡
该校正面上的不平衡被消除了。 2)去重就是在已知该校正面上折算的不平衡量U的大小及方向后，有 意在正方向上从旋转体上去除一部分质量m，当r=｜U｜时，去除的质 量m产生的不平衡量就是U，因而该校正面上的不平衡也被消除了。 3)调整校正质量则是预先设计出各种结构，如平衡槽、偏心快，可调 整径向位置的螺纹质量小堵等，通过调整各种结构中的校正质量堵数 量、或径向位置、或是角度分布，达到抵消不平衡量U的目的。