動(dòng)平衡基本理論

1、轉(zhuǎn)動(dòng)件的平衡、操作和裝運(yùn)數(shù)據(jù)及設(shè)備根底一、轉(zhuǎn)動(dòng)件的動(dòng)平衡與靜平衡118、119一 根本概念具有一定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)件或稱轉(zhuǎn)子，由于材料組織不均、零件外形的誤差尤其具有非加工局部 裝配誤差以及結(jié)構(gòu)形狀局部不對(duì)稱如鍵槽等原因，使通過(guò)轉(zhuǎn)子重心的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合， 因而旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡離心力，其值由下式計(jì)算：C=Gew2 Ge-2公斤1-1gg 30式中：G-轉(zhuǎn)子的重量公斤；e-轉(zhuǎn)子重心對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的偏移，即偏心距毫米；n-轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/ 分；w-轉(zhuǎn)子的角速度弧度/秒；g-重力加速度9800 毫米/秒2 。由上式可知，當(dāng)重型或高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，即使具有很小的偏心距，也會(huì)引起非常大的不平衡的離心力，

2、 成為軸或軸承的磨損、機(jī)器或根底振動(dòng)的主要原因之一。所以，機(jī)器在裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子必須進(jìn)行平衡。轉(zhuǎn)子不平衡有兩種情況：1、靜不平衡-轉(zhuǎn)子主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合，但相互平行，即轉(zhuǎn)子重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上，如 圖1a所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生不平衡的離心力。2、動(dòng)不平衡-轉(zhuǎn)子的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線交錯(cuò)，且相交于轉(zhuǎn)子的重心上，即轉(zhuǎn)子的重心在旋轉(zhuǎn)軸 線上，如圖1b所示。這時(shí)轉(zhuǎn)子雖處于靜平衡狀態(tài)，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生一不平衡力矩。在大多數(shù)的情況下，轉(zhuǎn)子既存在靜不平衡，又存在動(dòng)不平衡，這種情況稱靜動(dòng)不平衡。此時(shí)，轉(zhuǎn)子主 慣性軸線與旋轉(zhuǎn)軸線既不重合，又不平行，而相交于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線中非重心的任何一點(diǎn)，如圖1c所示。當(dāng)

3、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)不平衡的離心力和一個(gè)力矩。轉(zhuǎn)子靜不平衡只須在一個(gè)平面即校正正面安裝一個(gè)平衡重量，就可以使轉(zhuǎn)子到達(dá)平衡，故又稱單 面平衡。平衡重量的數(shù)值和位置，在轉(zhuǎn)子靜力狀態(tài)下確定，即將轉(zhuǎn)子的頸擱置在水平刀刃支撐上，加以觀 察，就可以看出其不平衡狀態(tài)，較重局部會(huì)向下轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方法叫靜平衡。靜平衡主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)子端面之間的距離比軸承之間的距離小許多的盤形轉(zhuǎn)子，如齒輪、飛輪、皮帶 輪等。轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡及靜動(dòng)不平衡必須在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的二個(gè)平面即校正平面內(nèi)各加一個(gè)平衡重量， 使轉(zhuǎn)子到達(dá)平衡。平衡重量的數(shù)值和位置，必須使轉(zhuǎn)子在動(dòng)力狀態(tài)下，即轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的情況下確定，這種 方法稱動(dòng)平衡。因需兩個(gè)平面作平衡校正

4、，故又稱雙面平衡。圖1動(dòng)平衡主要應(yīng)用于軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子。校正平面應(yīng)選擇在間距盡可能最大的兩個(gè)平面，為此，校 正平面往往選擇在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端面上。必須指出，以上所述系指剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題。撓性轉(zhuǎn)子必須選定兩個(gè)以上的校正平面，以及采用 專門方法才能到達(dá)平衡。撓性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題請(qǐng)參閱有關(guān)專門資料。二靜平衡和動(dòng)平衡的選擇厚度與直徑之比小于 0.2的盤狀轉(zhuǎn)子。一般只需進(jìn)行靜平 衡。圓柱形轉(zhuǎn)子或厚度與直徑之比 大于0.2的盤狀轉(zhuǎn)子應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)子 的工作轉(zhuǎn)速來(lái)決定平衡方式。圖 2表示平衡的應(yīng)用范圍，用轉(zhuǎn)子 尺寸比b b-轉(zhuǎn)子厚度、DD轉(zhuǎn)子直徑和每分鐘轉(zhuǎn)速 n的關(guān) 系表達(dá)。下斜線以下的轉(zhuǎn)子只需 進(jìn)行靜平衡，上斜線

5、以上的轉(zhuǎn)子 必須進(jìn)行動(dòng)平衡，兩斜線間的轉(zhuǎn) 子須根據(jù)轉(zhuǎn)子的重量、制造工 藝、加工情況局部加工還是全 部加工及軸承的距離等因素， 來(lái)確定是否需要進(jìn)行動(dòng)平衡。三平衡質(zhì)量確實(shí)定評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)子不平衡大小在圖紙上可以用許用不平衡力矩表 示，即轉(zhuǎn)子重量與許用偏心距的 乘積，單位為克.毫米，亦可用 許用偏心距表示，單位為微米。 關(guān)于平衡質(zhì)量確實(shí)定，1973年國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子相 應(yīng)于不同平衡精度等級(jí) G的許用 偏心距和各種具有代表性的旋 轉(zhuǎn)機(jī)械剛性轉(zhuǎn)子應(yīng)當(dāng)具有的精 度等級(jí)分別表示在圖 3和表1。轉(zhuǎn)速n 千轉(zhuǎn)/分5a 工 2 h L圖2關(guān)95活砧,4W252S25lUS怕0504 a 0 臥at).no)-

6、10.&.00.吐占 65 4- IJ 2 I- 2 LI3 I XO一J50 30C600 9501500 30006 5 153060 9 SxlO4 « +圖3表1中的精度等級(jí)系指許用偏心距 e于轉(zhuǎn)子角速度w的乘積，單位+ 為毫米/秒。按照ew乘積的大小，共分11個(gè)精度等級(jí)，并用 G表示。靜平衡單面平衡的許用不平衡力矩為：M=e.G克.毫米1-2動(dòng)平衡雙面平衡校正平面的許用不平衡力矩為：1 M=e.G1-32式中 e許用偏心距毫米G-轉(zhuǎn)子重量克。假設(shè)轉(zhuǎn)子用許用偏心距表示不平衡大小時(shí)，那么靜平衡的許用值可取圖3中的全數(shù)值；而動(dòng)平衡的校正平面許用值取圖3中的數(shù)值一半。例：離

7、心別離機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑D=450毫米。長(zhǎng)度 b=800毫米，重量 G=250公斤，轉(zhuǎn)速n=3000轉(zhuǎn)/分，試確定轉(zhuǎn)鼓的平衡方式及許用不平衡力矩。解：根據(jù)轉(zhuǎn)鼓尺寸 8001.8和轉(zhuǎn)速查圖2得知，轉(zhuǎn)鼓須作動(dòng)平衡試驗(yàn)。D 450查表1得知，離心別離機(jī)轉(zhuǎn)鼓平衡精度等級(jí)為G6.3，并查圖3得校正平面許用偏心距 e=20微米。在圖紙上假設(shè)用許用不平衡力矩表示，按式1-3計(jì)算得：11M=eG20 10 3 250 103 2500克？毫米22表1各種具有代表性的剛性轉(zhuǎn)子平衡精度等級(jí)精度等級(jí)Gew毫米 /秒轉(zhuǎn)子 類型的舉例G0.40.4精密磨床主軸、磨輪及電樞；回轉(zhuǎn)儀G1.01磨床驅(qū)動(dòng)件，特殊要求的小型電樞，磁帶錄

8、音機(jī)及留聲機(jī)的驅(qū)動(dòng)件G2.52.5汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)的剛性轉(zhuǎn)子，離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，機(jī)床 驅(qū)動(dòng)件，特殊要求的中型和大型的電機(jī)轉(zhuǎn)子，小型電機(jī)轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的 水泵轉(zhuǎn)子G6.36.3船用主汽輪機(jī)齒輪，離心別離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓、通風(fēng)機(jī)，裝配的航空用燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn) 子，飛輪，水泵葉輪，機(jī)床及一般機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)件，一般電機(jī)轉(zhuǎn)子，特殊要求 的發(fā)動(dòng)機(jī)個(gè)別轉(zhuǎn)動(dòng)件G1616特殊要求的驅(qū)動(dòng)軸螺旋槳軸、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的軸 ，破碎機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)件，農(nóng) 業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)件、汽車、卡車和機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)或柴油機(jī)的個(gè)別轉(zhuǎn)動(dòng)件， 特殊要求的六缸和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件G4040汽車車輪、輪輞、整套車輪、驅(qū)動(dòng)軸，彈性安裝六缸和多缸高速四沖發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)或柴油機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件，汽車、卡車和機(jī)車發(fā)動(dòng)件的曲軸驅(qū)動(dòng) 件G100100八缸和多缸冋速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件，汽車、卡車、機(jī)車發(fā)動(dòng)件汽 油機(jī)或柴油機(jī)的整機(jī)轉(zhuǎn)子G250250固定安裝四缸高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件G630630固定安裝大型四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件，彈性安裝船用柴油機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件G16001600固定安裝大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件G40004000固定安裝單數(shù)汽缸低速船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)件注：假設(shè)n用轉(zhuǎn)/分，w用弧度/秒測(cè)