机械的平衡分析共28页文档
机械原理 机械的平衡
优点: 简便易行 缺点: 要求两端轴颈直径相同.
机械原理第六章
14
2. 圆盘式静平衡架
优点: 一端可调, 可平衡两端轴颈不等的回转件; 缺点: 精度较低(总法向压力大---摩擦大;轴承易脏)
机械原理第六章
15
3. 转子许用不平衡重
有两种表示方法：
1）许用质径积[mr]; 用于单件生产的转子。
机械原理第六章
2
§6-2 刚性回转件的平衡
一. 分类---按不平衡的形式分
1.静不平衡
相对较薄( b 0.2D ),
可近似认为质量分布在同
一平面内, 各质点惯性力
共面.
s
* 特点
若不平衡, 则质心不在 P
回转轴线上, 在静止状态下
可完全表现出来
---对其平衡称静平衡.
机械原理第六章
D
b
3
2.动不平衡
, 可靠性
.
二.内容
1.回转件的平衡
第一临界速度
刚性回转件---转速低( n / nc1 0.7 ), 转子动挠度小;
挠性回转件---转速高, 转子动挠度大, 是近年发展起来的新课题;
2.整机的平衡 ---机器在机座上的平衡.
对含作往复运动和作平面复杂运动的构件,难以使其质心加速度 为0, 只能作整机研究.
P2
P1
mb
m1 r1
r2
r
r4
m2
m3 r3
m4
P3
在回转面内适当位置加上适当
配重,使其惯性力的合力等于0:
n
Pb Pi 0
i 1
转动机械找平衡分解.pptx
第二部分 转子找静平衡
静平衡台转子找静平衡是在静平衡台上进行的, 其结构如图所示,轨道断面的形状静平衡台的大 小和其轨道工作面宽度α需根据转子的大小、 轻重而定。轨道工作面宽度应保证轴颈和轨道 工作面不被压伤,对于转子重量小于1t时,工作 面宽度为3～6mm,重量为1～6t时,工作面宽度 为6～30mm;轨道的长度约为轴径的6～8倍, 其材料通常采用碳素工具钢或钢轨制作。轨道 工作面应仔细地研磨或用磨床加工,其表面粗糙 度不大于0.4。
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(2)求第一次试加平衡重量 将AB 转到水平位置，在OB 方向加上一个重量S, 加 上这个重量后,要使A点能自由地从水平位置向下转一角度。在30°～45°之间为 宜。然后称出S的重量,再将S还回原位。
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(3)求第二次试加平衡重量 仍将AB转到水平位置(通常将AB调转180°)。又 在S上增加一个重量P,要求加上P重量后,B点能自由向下转动一个角度, 这个 角度必须和第一次的转动角度一致。然后取P称出其的重量。
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• 用来平衡剩余不平衡重量的试加重量用q表示：允许q值判别方法为
•
≤
• •
P
允q＝＝P ×
Pmax
5%
－Pmin 2
ω=πn/ 30
＝
96Q0－＝ 2 76P0允2＝Rg10＝ 0(g)
60×9.8
760
30Βιβλιοθήκη 2×0.6
＝0.1
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四、剩余不平衡重量的测定和静平衡质量的评定 转子在找好显著不平衡和不显著不平衡后,往往还存在着轻微的不平衡现象, 这种轻微的不平衡称为剩余不平衡。这种轻微的不平衡对小型且低速的旋 转机件影响不大，但对高速旋转机件仍会引起振动。
《机械原理》课件机械的平衡
= 5.6kg
q bI = 6°
m bII
=
m
wW
II b
/ rbII
= 7.4kg
q bII = 145°
§63 刚性转子的平衡实验
一 静平衡实验
一 静平衡实验续
二 动平衡实验 动平衡机的工作原理示意图
§64 转子的许用不平衡量
转子要完全平衡是不可能的;实际上;也不需要过高要求 转子的平衡精度;而应以满足实际工作要求为度 为此;对不 同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量;即转子残余 不平衡量 许用不平衡量有两种表示方法： 1 用质径积mr单位g mm表示
2 用偏心距e 单位μm表示
e = mr/m
例：如图69所示;为一个一般机械的转子;质量为 70kg;转速n=3000r/min;两平衡基面Ⅰ Ⅱ至质心的距离 分别为a=40cm;b=60cm;试确定两平衡基面内的许用不平 衡量
解：因现在要平衡的是一个一般机械的转子;借助表61中典型转 子举例一栏的说明;可知应选用平衡等级G6 3;其平衡精度A=6 3mm/s 今转子角速度ω=πn/30≈0 1n=300rad/s;可求得许用偏心 距为
二 机械平衡的内容
1 绕固定轴回转的构件惯性力的平衡 1刚性转子的平衡 1静平衡：只要求惯性力达到平衡； 2动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡 2挠性转子的平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲 变形;从而使其惯性力显著增大 2 机构的平衡：对整个机构加以研究;设法使各运动构件 惯性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡
2对于动不平衡的刚性转子;不论它有多少个偏心质量; 以及分布在多少个回转平面内;都只需在选定的两个平 衡基面内增加或除去一个适当的平衡质量;就可以使转 子获得动平衡双面平衡 3动平衡同时满足静平衡的条件经过动平衡的转子一 定静平衡；反之;经过静平衡的转子不一定动平衡
第6章机械的平衡
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机械工程系
2. 动平衡设计
第 6 章 机 械 的 平 衡
结论： (1) 动平衡的条件：当转子转动时，转子上分布在不同平
面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及 合力矩均为零。
(2) 对于动不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为 2。动不平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面 平衡。 (3) 经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡 的转子则不一定是动平衡的。
根据质径积mbrb，确定rb和平衡质量大小。 安装方向：向量图上所指的方向。 为了使设计出来的转子质量不致过大，一般应尽可能将rb选大 些，这样可使mb小些。 若转子的实际结构不允许在向径rb的方向上安装平衡 质量，如何做？
在向径rb的相反方向上去掉一部分质量 来使转子得到平衡！
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刚性转子 —— 刚性好、共振转速高、工作转速一般低于、 弹性小。 通过重新调整转子上质量的分布，使其质心位于位于 旋转轴线上。 2）挠性转子的平衡
挠性转子 —— 质量很大、跨度很大、径向尺寸小、共 振转速低、产生的变形较大。
方法：基于弹性梁的横向振动理论。
2. 机构的平衡
对整个机构加以研究，设法使各运动构件惯性力的合力和合力偶达到 完全地或部分的平衡。 章目录 上一页 下一页
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机械工程系
6-3 刚性转子的平衡实验
对于经平衡计算在理论上已经平衡的转子，由于其制造精度 第 6 和装配的不精确、材质的不均匀等原因，就会产生新的不平衡。 章 但这种无法用计算来进行平衡，而只能借助于实验平衡。 机 平衡实验是用实验的方法来确定出转子的不平衡量的大小和 械 方位，然后利用增加或除去平衡质量的方法予以平衡。 的 平 1．静平衡实验 衡 （1）实验设备
《机械的平衡和调速》课件
调速是指通过改变机械设备的输入参数，如电压、电流、转速等，以达到改变 机械设备输出转速的目的。
调速的重要性
在许多工业领域中，机械设备的输出转速需要进行精确控制，以满足生产工艺 的要求。例如，在纺织、造纸、食品加工等领域，需要对机械设备的输出转速 进行精确控制，以保证产品质量和生产效率。
调速的类
平衡的方法
主动平衡
通过增加或减少质量或其他参数来消 除不平衡，使机械系统达到平衡状态 的方法。例如，在旋转机械中通过加 减配重块来消除转子不平衡。
被动平衡
通过采用阻尼材料或结构来减小机械 系统中的振动和不平衡的方法。例如 ，在旋转机械中通过设置阻尼器来减 小振动和不平衡。
02
机械调速的基本概念
调速的定义与重要性
通过改变机械设备的液压参数， 如油压、流量等，以达到改变机 械设备输出转速的目的。例如， 通过改变液压马达的输入油压等
。
03
机械平衡与调速的应用
平衡在机械设计中的应用
平衡在旋转机械中的应用
旋转机械如电机、发动机等在工作过程中会产生惯性力和惯性力矩，平衡的目的 就是消除或减小这些力和力矩，提高机械效率和使用寿命。
《机械的平衡和调速》ppt课 件
目录
• 机械平衡的基本概念 • 机械调速的基本概念 • 机械平衡与调速的应用 • 机械平衡和调速的未来发展
01
机械平衡的基本概念
平衡的定义与重要性
平衡的定义
平衡是指机械系统中的各个部分 在运动过程中保持相对静止或以 预定的方式运动的状态。
平衡的重要性
平衡是保证机械系统正常运转的 必要条件，不平衡会导致机械振 动、磨损和效率降低，甚至引发 安全事故。
平衡与调速技术的融合趋势
第十一章机械的平衡
2）PB的平衡：在AB的延长线上加一平衡质量m’
m ′ = m B l AB / r
三、机构惯性力的部分平衡（续）
3）PC的平衡：PC的大小随曲柄的转角的不同而不同。
a C ≈ ω 2 l AB cos PC ≈ m C ω 2 l AB cos
在曲柄的延长线 上离 A点为r的地方 再加一质量m’’, 使：
三、机构惯性力的部分平衡（续）
3. 利用弹簧平衡 通过合理选择弹簧的刚度系数 k 和弹簧的安装位置， 可以使连杆BC的惯性力得到部分平衡。
三、机构惯性力的部分平衡（续）
新的不平衡力P’’v，对机构也会产生不利影响。 P’’v= -m’’w2rsin=-mCw2lABcos 减少P’’v不利影响的方法：
取 Ph′′ = ( 1 1 1 1 ~ ) PC m ′′ = ( ~ ) m c l AB / r 3 2 3 2
只平衡部分往复惯性力。在减小往复惯性力PC的同 时，使P’’v不至于太大。 对机械的工作较为有利，结构设计也较为简便。农业 机械的设计中，常采用这种平衡方法。
m ′′ = m C l AB / r
m’’所产生的惯性力在水平和铅垂方向的分力分别为： P’’h = -m’’ω 2r cos= -mC ω2 lAB cos P’’v = -m’’ω2 r sin= -mC ω2 lAB sin P’’h = -PC P’’h可以将mc产生的往复惯性力PC平衡掉。
一、平面机构惯性力的平衡条件
对于活动构件的总质量为m、总质心S的加速度为as的机 构，要使机架上的总惯性力P 平衡，必须满足：
P = m a s = 0 → as=0
m ≠0
机构的总质心S 匀速直线运动或静止不动。
质心不可能作匀速直线 运动→
机械的平衡
第一节 机械平衡的目的及内容
m r me F Fi
离心惯性力为:
Fi mr
2
在反向加配重m, 使之产生的惯性力 F等于Fi
离心惯性力的计算
Байду номын сангаас
第一节
机械平衡的目的及内容
第一节
机械平衡的目的及内容
第一节
机械平衡的目的及内容
第一节
机械平衡的目的及内容
第一节
机械平衡的目的及内容
第一节 机械平衡的目的及内容
刚性转子的平衡
刚性转子的动平衡
第一节 机械平衡的目的及内容
1、 刚性转子的平衡
第一节 机械平衡的目的及内容
1. 刚性转子的平衡
转子直径为 d 、宽度为 b，左右两面各有一个不平衡
质量，回转轴线与中心主惯性轴线交于O点。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
F1 F
r3
mr
m r cos m r sin
2 i i i i i i
2
加在转子上平衡质量所在方位角为： 解析法
n (mi ri sin i ) arctg in 1 (m r cos ) i i i i 1
力可以认为集中在一个平衡面内，刚性转子的静平衡 计算又称单面平衡计算。
平衡原理是转子上各不平衡质量所产生的离心惯性
力与所加配重（或所减配重）所产生的离心惯性力的
合力为零。
刚性转子的静平衡计算
回转构件质量的具体 分布是已知的，则此 类构件的惯性力平衡， 可以通过计算确定出 应加平衡质量的大小 和方位。
第四节
转子的许用不平衡量
(完整word版)机械的平衡及周期性速度波动的调节
第16章机械的平衡及周期性速度波动的调节16。
1 机械平衡16。
1。
1机械平衡的目的与内容机械中有许多构件是绕固定轴线回转的,这类作回转运动的构件称为回转件（或称转子)。
每个回转件都可看作是由若干质量组成的。
从理论力学可知，一偏离回转中心距离为r的质量m，当以角速度ω转动时,所产生的离心力F为F=mrω2如果回转件的结构不对称、制造不准确或材质不均匀，便会使整个回转件在转动时产生离心力系的不平衡，使离心力系的合力（主向量）和合力偶矩（主矩）不等于零。
它们的方向随着回转件的转动而发生周期性的变化并在轴承中引起一种附加的动压力,使整个机械产生振动。
这种机械振动往往引起机械工作精度和可靠性的降低，零件材料的疲劳损坏以及令人厌倦的噪声，甚至周围的设备和厂房建筑也会受到影响和破坏。
此外,附加动压力对轴承寿命和机械效率也有直接的不良影响。
近代高速重型和精密机械的发展，使上述问题显得更加突出。
因此，调整回转件的质量分布，使回转件工作时离心力系达到平衡，以消除附加动压力，尽可能减轻有害的机械振动,这就是回转件平衡的目的.在机械工业中，如精密机床主轴、电动机转子、发动机曲轴、一般汽轮机转子和各种回转式泵的叶轮等都需要进行平衡.本章讨论的对象限于刚性回转件，即用于一般机械中的回转件。
至于高速大型汽轮机和发电机转子等，因构件回转时的变形问题不容忽视,属于挠性回转件，其平衡原理和方法请参阅其他有关书籍。
16.1。
2 刚性转子的平衡计算对于绕固定轴线转动的回转件，若已知组成该回转件的各质量的大小和位置，可用数学方法分析回转件达到平衡的条件，并求出所需的平衡质量的大小和位置。
现根据组成回转件各质量的不同分布，分两种情况进行分析。
一、质量分布在同一回转面内对于轴向尺寸很小的回转件，如叶轮、飞轮、砂轮等,其质量的分布可以近似地认为在同一回转面内。
因此，当该回转件匀速转动时，这些质量所产生的离心力构成同一平面内汇交于回转中心的力系。
机械的平衡-动平衡
机械的平衡 刚性转子的平衡实验
导轨式静平衡架
圆盘式静平衡架
机械的平衡 刚性转子的平衡实验
圆盘式静平衡架
动平衡实验 利用动许用不平衡量
经过平衡设计和实验的转子，其不平衡量 已大大减少，但无论如何也不可能使其平衡量 为零，即仍有可能存在微量不平衡。 在实际工作中过高的要求也是不必要的。 因此，对不同工作条件的转子，国际标准化组 织制定了各种典型转子的平衡等级和许用不平 衡量。
机械的平衡 机械平衡的方法 平衡设计（计算）
在机械设计阶段，除保证工作要求、制造工艺要 求外，结构上还要考虑减少和消除不平衡惯性力问题 , 将转子设计成平衡的。
平衡试验
经过平衡设计的机械，虽然理论上达到了平衡， 但由于制造不精确、材料不均匀及安装误差等非设计 因素，还可能不平衡，需再经平衡试验解决。
平衡条件：机构总质心 S 静止不动。
机械的平衡
平衡方法：设计机构时，通过其构件的合理布置、加平 衡质量或加平衡机构等方法来使机构的惯性力得到完全 或部分地平衡。
利用机构对称布置
由于机构各构件的尺寸和质量对称，使惯性力在曲柄的回转 中心处所引起的动压力完全得到平衡。但是这样将使机构的体积 大为增大。
部分平衡
机械的平衡
部分平衡是平衡机构总惯性力的一部分。 近似对称布置法 当曲柄转动时，两个滑块的加速度方向相反，它 们的惯性力也相反可以相互平衡。但由于运动规律不 完全相同，所以只能部分平衡。
机械的平衡 加平衡质量法 利用质量代换法将连杆的质量分别转换到曲柄和滑 块处，对于曲柄同样在延长线上加一平衡质量使曲柄的 质心转换到固定铰链处，使其达到平衡。对于滑块惯性 力的平衡，由于滑块的惯性力随曲柄的转角不同而不同， 是转角的三角函数，将其分解为水平和垂直方向两个分 力；然后在滑块上加一平衡质量与水平方向的惯性力相 互平行，同样也可部分地平衡垂直方向的惯性力。
第9章机械的平衡
第六章 机械的平衡§6-1 机械平衡的目的及内容1．机械平衡的目的机械在运转时，构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。
这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且由于这些惯性力一般都是周期性变化的，所以必将引起机械及其基础产生强迫振动。
如其频率接近于机械的固有频率，则不仅会影响到机械本身还会使附近的工作机械及厂房建筑受到影响甚至破坏。
机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减小其不良影响。
机械的平衡是现代机械尤其是高速机械及精密机械中的一个重要问题。
但应指出，有一些机械却是利用振动来工作的，如振实机、按摩机、蛙式打夯机、振动打桩机、振动运输机、振动台等。
对于这类机械，则是如何合理利用不平衡惯性力的问题。
2．机械平衡的内容在机械中，由于各构件的结构及运动形式的不同，其所产生的惯性力和平衡方法也不同，机械的平衡问题可分为下述两类。
2.1 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡绕固定轴回转的构件，常统称为转子（rotor ）。
如汽轮机、发电机、电动机以及离心机等机器，就都以转子作为工作的主体。
这类构件的不平衡惯性力可利用在该构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。
这类转子又分为刚性转子和挠性转子两种。
（1）刚性转子的平衡 在一般机械中，转子的刚性都比较好，其共振转速较高，转子的工作转速一般低于（～为转子的第一阶临界转速）。
在此情况下，转子产生的弹性变形甚小，故称之为刚性转子（rigid rotor）。
其平衡按理论力学中的力系平衡来进行。
如果只要求其惯性力平衡，则称为转子的静平衡（static balance of rotor）；如果同时要求其惯性力和惯性力矩平衡，则称为转子的动平衡（dynamic balance of rotor）。
刚性转子的平衡是本章要介绍的主要内容。
6.0c1c1()75.0n n （2）挠性转子的平衡 有些机械的转子，如航空涡轮发动机、汽轮机、发电机等中的大型转子，其质量和跨度很大，而径向尺寸却较小，其共振转速较低，而工作转速n 又往往很高～]，故在工作过程中将会产生较大的弯曲变形，从而使其惯性力显著增大。