机械动平衡
动平衡等级标准
动平衡等级标准动平衡是指在机械系统中，各个部件的质量分布和几何形状使得系统在旋转或振动运动时保持平衡状态。
动平衡等级标准是评定动平衡质量优劣的重要标准之一，本文将详细介绍动平衡等级标准的相关内容。
一、动平衡等级的定义。
动平衡等级是指在动平衡过程中，对于不同类型的机械设备，根据其使用要求和工作条件，确定的用于评定动平衡质量合格与否的标准等级。
动平衡等级通常分为G等级、F等级、S等级和Q等级等。
其中，G等级为最低等级，Q等级为最高等级。
二、动平衡等级的影响因素。
1. 旋转速度，旋转速度是影响动平衡等级的重要因素之一。
一般来说，旋转速度越高，对动平衡的要求就越严格，因此在高速旋转的机械设备中，对动平衡等级的要求也会相应提高。
2. 工作环境，机械设备的工作环境也会对动平衡等级产生影响。
例如，在振动环境较为恶劣的情况下，对动平衡等级的要求会更高。
3. 使用要求，不同的机械设备在使用过程中对动平衡的要求也会有所不同。
一些高精度要求的设备，如飞机发动机、精密仪器等，对动平衡等级的要求会更高。
三、动平衡等级的评定方法。
动平衡等级的评定通常通过动平衡试验进行。
在试验过程中，根据机械设备的类型、旋转速度、工作环境和使用要求等因素，确定相应的动平衡等级标准。
通过试验数据的分析和对比，最终确定机械设备的动平衡等级。
四、动平衡等级的意义。
动平衡等级的确定对于机械设备的正常运行和使用具有重要意义。
合理的动平衡等级标准能够保证机械设备在运行过程中不产生过大的振动和噪音，延长设备的使用寿命，提高设备的工作效率，同时也能够保证设备的安全运行。
五、动平衡等级的改进方法。
为了提高机械设备的动平衡等级，可以采取一些改进方法。
例如，在设计阶段就考虑动平衡的要求，合理设计零部件的几何形状和质量分布；在制造过程中加强工艺控制，提高零部件的加工精度；在使用过程中定期进行动平衡检测和调整等。
六、结论。
动平衡等级标准是评定动平衡质量优劣的重要标准，其确定受到旋转速度、工作环境、使用要求等因素的影响。
机械原理静平衡和动平衡
机械原理静平衡和动平衡
机械原理中的静平衡与动平衡是一个十分重要的概念，它涉及到许多机械原理的基础知识，下面将对静平衡和动平衡进行详细的介绍。
一、静平衡
静平衡是指一个物体处于静止状态，且它所受到的作用力的合力为零的状态。
一般来说，静平衡是指物体在不发生动态变化的情况下达到力的平衡状态，即物体不受到任何加速度而保持平衡状态。
在静平衡状态下，物体受到的各方向力的合力为零。
因为物体处于静止状态，因此物体所受的力可以分为三类：平行力、垂直力和其他方向的力。
在静平衡状态下，平行力和垂直力的分量分别相等，即它们互相抵消，因此只需考虑其他方向的力是否相等即可判断物体是否处于静平衡状态。
例如，在一个水平面上放置一块正方形的纸片，在纸片上放置一根铅笔，如果铅笔能够保持平衡状态，即静止不动，则说明纸片和铅笔处于静平衡状态。
这是因为在这个状态下，纸片所受到的垂直力（由铅笔的重力和平面对铅笔的支撑力构成）和水平力（由纸片的摩擦力和水平面对铅笔的支撑力构成）都相等，符合静平衡的条件。
二、动平衡
在动平衡状态下，物体也是受到力的平衡作用，但它的速度可能为常速运动或变速运动。
因此，在考虑一个物体的动力学问题时，必须要考虑其动平衡状态。
例如，一个在空气中自由落体的物体在通过空气时会受到空气阻力的影响，这时物体受到的重力和空气阻力的合力为零，此时物体处于动平衡状态。
总之，静平衡和动平衡是机械原理中一对十分重要的概念，通过对其深入的理解可以对机械原理的其他内容进行更深层次的理解。
机械设计中动平衡培训教程
l l
m1r1w 2
在转子上选定两个适于安装平衡质量的平面作为
平衡平面或校正平面；
确定需在两个平衡平面内增加的平衡质量的质径积
大小和方向；
选定向径，将平衡质量加到转子相应的方位上。
四、平面四杆机构惯性力的平衡
要使机构作用于机架上的总惯性力F 得以平衡，就必 须满足：
F = - mas =0
m1r1=214g·mm m3r3=212g·mm
五、平面四杆机构的惯性力矩
3
M Z mi (Ki2 r12 liri cosi )i 2m2l1r2 sin2 (T1 1 T 1 1)
i 1
常用减小机构惯性力矩的措施：
（1）2 0
满足机构封闭矢量方程式：
机构闭环矢量方程：
l1ei1 l2ei2 l3ei3 l4ei4 0 消去第二根杆
rs
1 m
m1r1ei1
m2l2
m2r2l12ei2
(m3r3ei3 m2r2l32ei2 )ei3
ei1 (m3l4
在转子设计图上加上这些平衡质量，以便使设计出来
的转子在理论上达到动平衡。
设转子上的偏心质量m1, m2和m3分别在回转平面1,2,3内， 其质心的向径分别为r1 ,r2 ,r3。 当转子以等角速度 w转动时，平面1内的偏心质量m1 所产生的离心惯性力： F1 = m1w2r1。
在转子的两端选定两个垂直转子轴线的平面 T' , T" 。 设 T'与 T"相距 l,平面1到平面 T', T" 的距离分别为 l1', l1"
机械的平衡-动平衡讲解
机械的平衡 平面机构的平衡
绕定轴转动的构件，在运动中所产生的惯性力和惯 性力矩可以在构件本身加以平衡。
而对机构中作往复运动和平面复合运动的构件，这 些运动构件的总惯性力和总惯性力矩不能在构件本身 加以平衡，必须对整个机构设法平衡，以便消除机构 在机座上的动压力。
在实际平衡计算中，总惯性力矩对机座的影响应当 与外加的驱动力矩和阻抗力矩一起研究。这里只讨论总 惯性力的平衡问题。
机械的平衡 不平衡的危害
机械在运转过程中，构件上的大小方向始终变化的 不平衡惯性力将对机构中的运动副产生附加动压力，其 不良后果：
增加运动副的摩擦和磨损，降低机械的使用寿命 产生有害的振动，使机械的工作性能恶化 降低机械效率
平衡问题在高速、重型及精密机械中尤为突出
机械的平衡 不平衡的危害
机械平衡的内容与分类
刚性转子的平衡
转子的平衡
挠性转子的平衡 转子 — 绕固定轴转动的构件，
转速，其回转轴的挠曲 变形可忽略不计的转子 的平衡
工作转速高于一阶临界转 速，其回转轴的挠曲变形 不可忽略的转子的平衡
其惯性力和惯性力矩的平衡
问题称为转子的平衡
机构平衡
机构中各运动构件惯性力的合力和合力偶矩在机架上的平衡
b
b 0.2 D
D
平衡措施： 使总惯性力为零
机械的平衡 刚性转子的动平衡计算 (双面平衡)
其偏心质量分布不在同一回转平面内，而分布在多 个不同的回转平面内。既使转子的质心位于回转轴上， 也将产生不可忽略的惯性力矩，这种状态只有在转子 转动时才能显示出来，故称为动不平衡。
质心位于 回转轴上
b 0.2
机械的平衡
刚性转子的平衡计算(设计) 刚性转子的平衡 静平衡
机械转子动平衡实验报告
机械转子动平衡实验报告机械转子动平衡实验报告摘要：本次机械转子动平衡实验重点研究了转子的动平衡方法，根据实验结果分析了转子失衡产生的原因以及动平衡过程中需要注意的事项。
通过实验验证了动平衡技术可有效避免机械转子在旋转过程中产生的不稳定现象，从而确保机械设备的正常使用。
实验组成：机械转子动平衡实验设备由平衡机、控制系统、机械转子以及数据采集系统组成。
机械转子由转子轴和转子叶片组成，转子轴通过轴承支撑，转子叶片由螺栓紧固在转子轴上。
平衡机通过气垫和电机组成一个平衡导轮系统，以控制转子的旋转速度，同时可以通过测得的振动信号来计算出转子的质量偏离量，从而调整转子的质量平衡状态。
实验原理：机械转子的动平衡是指在机械设备运行过程中，通过对转子进行平衡调整，消除质量偏离的现象，达到转子的质量平衡状态。
当机械转子失衡时，会产生较大的振动和噪声，从而影响机械设备的正常运行，甚至可能会导致机械故障。
因此，在机械设备的制造和维修过程中，动平衡技术是一项非常重要的工艺。
机械转子的动平衡过程是通过平衡工具、控制系统和数据采集系统三个主要组成部分实现的。
平衡工具通常是由平衡机和支撑转子的轴承组成的。
通过调整平衡导轮的位置和电机的转速，对旋转的转子进行动态平衡调整，消除质量偏离现象。
控制系统负责控制平衡工具的旋转速度和方向，并实时采集转子振动的数据，并将其传递给数据采集系统进行处理。
数据采集系统通过处理振动数据，计算出转子的质量偏离量，并输出调整质量平衡所需的数据。
实验过程：1.将机械转子安装在平衡工具上，并通过支撑轴承进行固定，启动平衡机。
2.调整平衡导轮位置和电机转速，使机械转子保持旋转平衡，并记录下转速和旋转方向。
3.开始采集转子振动信号，并将其传递给数据采集系统进行处理。
4.根据振动数据，计算出转子的质量偏离量，并输出质量平衡调整所需的数据。
5.根据计算结果，调整机械转子上的质量偏离部分，使转子达到质量平衡状态，在不影响其旋转平衡的前提下尽可能消除质量偏离现象。
机械动平衡知识点总结
机械动平衡知识点总结一、机械动平衡的概念机械动平衡是指在机械系统中，使得系统内部受力和受力矩为零，从而达到系统整体平衡的状态。
在机械工程中，机械动平衡是一个十分重要的概念，它关乎到整个机械系统的稳定性、安全性以及运行效率。
二、静平衡和动平衡1. 静平衡静平衡是指一个物体或者系统在静止状态下，其重心和转动惯量中心与支撑点重合，且受力和受力矩为零。
简单来说，就是在平衡状态下没有任何平衡力和平衡力矩的作用。
静平衡是一种静态平衡状态，只考虑物体或系统的平衡位置和力的作用，不考虑其运动的过程。
2. 动平衡动平衡是指一个物体或者系统在运动状态下，其重心与支撑点重合，并且受力和受力矩也为零。
与静平衡不同的是，动平衡需要考虑物体或系统在运动时产生的离心力和离心力矩的平衡。
三、机械动平衡的原理机械动平衡的原理主要是基于牛顿第二定律和力矩平衡的原理。
牛顿第二定律指出：物体的加速度与作用在其上的合外力成正比，与物体的质量成反比，并且与合外力的方向相同。
力矩平衡的原理则是指一个物体或者系统在受到外力和外力矩的作用时，其总力和总力矩为零。
四、机械动平衡的方法1. 静平衡的方法在静平衡的情况下，通常采用几何方法来确定物体或者系统的平衡位置。
简单来说，就是通过求解重心和转动惯量中心与支撑点之间的几何关系，从而确定物体或系统的平衡位置。
2. 动平衡的方法在动平衡的情况下，通常采用加重、去重和调整位置等方法来实现动平衡。
具体来说，就是通过在系统中添加适当的质量、去除多余的质量，或者调整质量的位置，从而使得系统的重心和支撑点重合，并且使得受力和受力矩为零。
五、机械动平衡的应用机械动平衡的应用十分广泛，几乎涉及到所有机械系统的设计、制造和运行过程。
例如，在汽车发动机的设计中，需要对曲轴进行动平衡以减小振动和噪音；在涡轮机械的制造中，需要对叶轮进行动平衡以提高整体性能和稳定性；在风力发电机组的运行中，需要对叶片进行动平衡以保证其安全和稳定。
机械手册在动平衡计算公式
机械手册在动平衡计算公式
机械手册动平衡计算公式
1. 转子不平衡力计算公式
•转子不平衡力（U）的计算公式为：U = m * r * ω^2
–U：转子不平衡力，单位为牛顿
–m：转子的不平衡质量，单位为千克
–r：转子不平衡质量与转轴的距离，单位为米
–ω：转轴的角速度，单位为弧度/秒
举例解释：假设一个转子的不平衡质量为10克，不平衡质量与转轴的距离为米，转轴的角速度为100弧度/秒，那么根据上述的计算公式，转子的不平衡力为： U = * * (100^2) = 100牛顿
2. 转子不平衡力矩计算公式
•转子不平衡力矩（M）的计算公式为：M = m * r^2 * ω^2–M：转子不平衡力矩，单位为牛顿·米
–m：转子的不平衡质量，单位为千克
–r：转子不平衡质量与转轴的距离，单位为米
–ω：转轴的角速度，单位为弧度/秒
举例解释：假设一个转子的不平衡质量为10克，不平衡质量与转轴的距离为米，转轴的角速度为100弧度/秒，那么根据上述的计算公式，转子的不平衡力矩为： M = * (^2) * (100^2) = 10牛顿·米3. 转子在平衡质量下的旋转速度计算公式
•转子在平衡质量下的旋转速度（ωb）的计算公式为：ωb = √(G / J)
–ωb：平衡质量下的旋转速度，单位为弧度/秒
–G：转子的刚性系数，单位为牛顿·米/弧度
–J：转子的转动惯量，单位为千克·米^2
举例解释：假设一个转子的刚性系数为200牛顿·米/弧度，转子的转动惯量为千克·米^2，根据上述的计算公式，转子在平衡质量下的旋转速度为：ωb = √(200 / ) ≈ 弧度/秒。
动平衡等级标准
动平衡等级标准动平衡是指在旋转机械中，通过调整转子的质量分布，使转子在高速旋转时不产生振动，达到稳定运行的状态。
动平衡等级标准是评价动平衡质量的重要标准，对于保证机械设备的安全运行和延长设备使用寿命具有重要意义。
一、动平衡等级的分类。
根据国际标准ISO1940《动平衡质量等级》，动平衡等级可分为G等级、F等级和Q等级三个等级。
其中，G等级为一般精度等级，F等级为较高精度等级，Q等级为高精度等级。
不同的动平衡等级适用于不同的旋转机械设备，具体如下：1. G等级，适用于一般旋转机械设备，如一般电机、风机、水泵等。
2. F等级，适用于对振动要求较高的旋转机械设备，如精密机床、压缩机、离心风机等。
3. Q等级，适用于对振动要求非常高的旋转机械设备，如高速离心机、精密仪器等。
二、动平衡等级的要求。
不同的动平衡等级对于转子的平衡质量有着不同的要求，主要包括以下几个方面：1. 转子的不平衡质量，G等级要求转子的不平衡质量不超过限定数值的6倍，F等级不超过4倍，Q等级不超过2倍。
这意味着随着动平衡等级的提高，对于转子不平衡质量的要求也越高。
2. 转子的转速，不同的动平衡等级对于转子的转速也有着不同的要求。
一般来说，转速越高的设备对于动平衡的要求也越高。
3. 转子的振动速度，动平衡等级还对转子的振动速度有着具体的要求，不同等级的转子在运行时所产生的振动速度也有所不同。
三、动平衡等级的意义。
动平衡等级标准的制定和实施，对于旋转机械设备的设计、制造、安装和维护具有重要的意义：1. 保证设备的安全运行，通过严格执行动平衡等级标准，可以有效地减小设备在运行时的振动，降低设备的故障率，保证设备的安全运行。
2. 延长设备的使用寿命，动平衡等级标准的实施可以减小设备在运行时的振动，降低设备的磨损，延长设备的使用寿命。
3. 提高设备的工作效率，合理的动平衡设计可以减小设备在运行时的振动，提高设备的工作效率，降低能耗，降低生产成本。
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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。
二、实验设备
实验设备为DPH－I型智能动平衡机，如图6-1所示，测试系统由计算机、数据采集器、高灵敏度有源压电力传感器和光电相位传感器等组成。
当被测转子在部件上被拖动旋转后，由于转子的中心惯性主轴与其旋转轴线存在偏移而产生不平衡离心力，迫使支承做强迫震动，安装在左右两个硬支撑机架上的两个有源压电力传感器感受此力而发生机电换能，产生两路包含有不平衡信息的电信号输出到数据采集装置的两个信号输入端；与此同时，安装在转子上方的光电相位传感器产生与转子旋转同频同相的参考信号，通过数据采集器输入到计算机。
图 6-1 DPH－I型智能动平衡机结构简图
计算机通过采集器采集此三路信号，由虚拟仪器进行前置处理，跟踪滤波，幅度调整，相关处理，FFT变换，校正面之间的分离解算，最小二乘加权处理等。
最终算出左右两面的不平衡量（g），校正角（°），以及实测转速（r/min）。
DPH－I型智能动平衡机有关内容简介见附录Ⅲ。
三、实验原理
由于转子结构不对称、材质不均匀或制造和安装不准确等原因，有可能会造成转子的质心偏离回转轴线。
当其转动时，会产生离心惯性力。
惯性力将在构件运动副中引起附加动压力，使机械效率、工作精度和可靠性下降，加速零件的损坏。
当惯性力的大小和方向呈周期性变化时，机械将产生振动和噪音。
因此，在高速、重载、精密机械中，为了消除或减少惯性力的不良影响，必须对转子进行平衡。
转子平衡问题可分为静平衡和动平衡两类。
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。
如图6-2所示。
图6-2 动平衡原理图
四、实验步骤
1.平衡件模式选择
点击“动平衡实验系统”，出现“动平衡实验系统”的虚拟仪器操作前面板，点击左上“设置”菜单功能键的“模式设置”功能，屏幕上出现模型ABCDEF六种模型。
根据动平衡元件的形状，选择其模型格式。
选中的模型右上角的指示灯变红，点击“确定”，回到虚拟仪器操作前面扳。
在前面扳右上角就会显示所选定的模型形态。
量出你所要平衡器件的具体尺寸，并根据图示平衡件的具体尺寸，将数字输入相应的A、B、C框内。
点击“保存当前配置”键，仪器就能记录保存这批数据，作为平衡件相应平衡公式的基本数据。
只要不重新输入新的数据，此格式及相关数据不管计算机是否关机或运行其它程序，始终保持不变。
2.系统标定
①点击“设置”框的“系统标定”功能键，屏幕上出现仪器标定窗口。
将两块2g重的磁铁分别放置在标准转子左右两侧的零度位置上，在标定数据输入窗口框内，将相应的数值分别输入“左不平衡量”、“左方位”；“右不平衡量”及“右方位”的数据框内（按以上操作，左、右不平衡量均为2 g，左、右方位均是零度），启动动平衡试验机，待转子转速平稳运转后，点击“开始标定采集”，下方的红色进度条会作相应变化，上方显示框显示当前转速和正在标定的次数，标定值是多次测试的平均值。
②平均次数可以在“测量次数”框内人工输入，一般默认的次数为10次。
标定结束后应按“保存标定结果”键，完成标定过程后，按“退出标定”键，即可进入转子的动平衡实际检测。
标定测试时，在仪器标定窗口“测试原始数据”框内显示的四组数据，是左右两个支撑输出的原始数据。
如在转子左右两侧，同一角度，加入同样重量的不平衡块，而显示的两组数据相差甚远，应适当调整两面支撑传感器的顶紧螺丝，可减少测试的误差。
3.动平衡测试
①手动：手动测试为单次检测，检测一次系统自动停止，并显示测试结果。
②自动：自动测试为多次循环测试，操作者可看到系统动态变化。
按“数据分析曲线”键，可以看到测试曲线变化情况。
注意：要进行加重平衡时，在停止转子运转前，必须先按
“停止测试”键，使软件系统停止运行，否则会出现异常。
4.实验曲线分析
在数据采集过程中，或在停止测试时，都可在前面板区按“数据分析曲线”键，计算机屏幕会切换到“采集数据分析窗口”，该窗口有四个图形显示区和5个数字显示窗口，它们分别是“滤波后曲线”、“频谱分析图”、“实际偏心量分布图”和“实际相位分布图”四个图形显示区和转速，左右偏心量及偏心角五个数字显示窗口，该分析窗口的功能主要是将实验数据的整个处理过程，详细的展示在学生面前，使学生进一步认识到如何从一个混杂着许多干扰信号的原始信号中，通过数字滤波、FFT信号频谱分析等数学手段提取有用的信息，该窗口不仅显示了处理的结果，还交代了信号处理的演变过程，这对培养学生解决问题、分析问题的能力是很有意义的。
在自动测试情况下（即多次循环测试），从“实际偏心量分布图”和“实际相位分布图”可以看到每次测试过程当中的偏心量和相位角的动态变化，曲线变化波动较大说明系统不稳定要进行调整，调整的方法详见“常见问题”。
5.平衡过程
本实验装置在做动平衡实验时，为方便起见一般是用永久磁铁配重，作加重平衡实验，根据左右不平衡量显示值（显示值为去重值），加重时根据左、右相位角显示位置，在对应其相位180°的位置，添置相应数量的永久磁铁，使不平衡的转子达到动态平衡的目的。
在自动检测状态时，先在主面板按“停止测试”键，待自动检测进度条停止后，关停动平衡实验台转子，根据实验转子所标刻度，按左右不平衡量显示值，添加平衡块，其质量可等于或略小于面板显示的不平衡量，然后，启动实验装置，待转速稳定后，再按“自动测试”，进行第二次动平衡检测，如此反复多次，系统提供的转子一般可以将左右不平衡量控制中0.1g 以内。
在主界面中的“允许偏心量”栏中输入实验要求偏心量（一般要求大于0.05g）。
当“转子平衡状态”指示灯由灰色变蓝色时，说明转子已经达到了所要求的平衡状态。
由于动平衡数学模型计算理论的抽象理想化和实际动平衡器件及其所加平衡块的参数多样化的区别，因此动平衡实验的过程是个逐步逼近的过程。
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。