剛性轉子的平衡計算
發(fā)布時(shí)間：
2024-07-03 17:36
主要內容：剛性轉子的靜平衡計算、剛性轉子的動(dòng)平衡計算
知識點(diǎn)解析：
01
剛性轉子的靜平衡計算
靜不平衡現象：
轉子的質(zhì)心不在回轉軸線(xiàn)上，當其轉動(dòng)時(shí)，其偏心質(zhì)量就會(huì )產(chǎn)生離心慣性力，從而在運動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力。
靜平衡設計：
徑寬比D/b≧5 的轉子（砂輪、飛輪、齒輪）：可近似地認為
其不平衡質(zhì)量分布在同一回轉平面內。根據轉子結構定出偏心質(zhì)量的大小和方位；計算出為平衡偏心質(zhì)量需添加的平衡質(zhì)量的大小及方位；在轉子設計圖上加上該平衡質(zhì)量，以便使設計出來(lái)的轉子在理論上達到平衡。
己知：分布于同一回轉平面內的偏心質(zhì)量為 ml , m2 和m3從回轉中心到各偏心質(zhì)量中心的向徑為r1，r2和r3。當轉子以等角速度 w 轉動(dòng)時(shí)，各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力分別為： F1 , F2 , F3 。如圖所示
為了平衡這些慣性力，可在轉子上加一平衡質(zhì)量。使其產(chǎn)生的離心慣性力與各偏心質(zhì)量的離心慣性力相平衡：如圖所示
F=F1+F2+F3+Fb=0
me=m?r?+m?r?+m?r?+ =0
m 和 e 分別為轉子的總質(zhì)量和總質(zhì)心的向徑；
mi和 ri分別為轉子各個(gè)偏心質(zhì)量及其質(zhì)心的向徑；
mb和rb別為所增加的平衡質(zhì)量及其質(zhì)心的向徑。
式中 mr稱(chēng)為質(zhì)徑積，表示在同一轉速下轉子上各離心慣性力
的相對大小和方位。
若轉子的實(shí)際結構不允許在向徑rb的方向上安裝平衡質(zhì)量,可在向徑rb的相反方向上去掉一部分質(zhì)量來(lái)使轉子得到平衡.如圖所示
若在所需平衡的回轉面內實(shí)際結構不允許安裝或減少平衡質(zhì)量,可在另外兩個(gè)回轉平面內分別安裝平衡質(zhì)量,以使轉子得以平衡。
根據上面的分析,對于靜不平衡的轉子,不論它有多少個(gè)偏心
質(zhì)量,都只需要在同一個(gè)平衡面內增加或除去一個(gè)平衡質(zhì)量即
可獲得平衡,故又稱(chēng)為單面平衡。
02
剛性轉子的動(dòng)平衡計算
動(dòng)不平衡問(wèn)題:
在轉子運轉的情況下才能顯示出來(lái)。對于徑寬比D/b<5的轉子(多缸發(fā)動(dòng)機的曲柄、汽輪機轉子),其質(zhì)量就不能視為分布在同一平面,這時(shí)偏心質(zhì)量往往分布在若干個(gè)不同的回轉平面內。如圖所示
轉子的動(dòng)平衡設計:
1、根據轉子結構確定出各個(gè)不同回轉平面內偏心質(zhì)量的大小和位置。
2、計算出為使轉子得到動(dòng)平衡所需增加的平衡質(zhì)量的數目、大小及方位
3、在轉子設計圖上加上這些平衡質(zhì)量,以便使設計出來(lái)的轉子在理論上達到動(dòng)平衡。
設轉子上的偏心質(zhì)量m1,m2和m3分別在回轉平面1,2,3內,其質(zhì)心的向徑分別為r1、r2、r3。當此轉子以角速度回轉時(shí),它們產(chǎn)生的慣性力F?、F?及F?,將形成一空間力系,故轉子動(dòng)平衡的條件是:各偏心質(zhì)量(包括平衡質(zhì)量)產(chǎn)生的慣性力和力矩矢量和為零,
即
∑F=0∑M=0
如圖所示在轉子的兩端選定兩個(gè)垂直轉子軸線(xiàn)的平面T'、T''。設T'與T”相距L,平面1到平面T'、T''的距離分別為。F1可用分解到平面T'和T"中的力F?'、F?'';來(lái)代替。由理論力學(xué)的知識知:
將各離心慣性力按上述方法分別分解到平衡基面T'、T''內,即將F?、F?及F?分解為F?'、F?'、F?'和F?''、F?''、F?''。這樣就把空間力系的平衡問(wèn)題,轉化為兩個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題了只要在平衡基面T'、T"內適當地加一平衡質(zhì)量,使兩平衡基面內的慣性力之和分別為零,轉子便可得以動(dòng)平衡
由以上分析知,對于任何動(dòng)不平衡的剛性轉子,無(wú)論其具有多少個(gè)偏心質(zhì)量,以及分布于多少個(gè)回轉平面內,都只要在選定的兩個(gè)平衡基面內分別各加上或除去一個(gè)適當的平衡質(zhì)量,即可得到完全平衡,故動(dòng)平衡又稱(chēng)為雙面平衡。
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