剛性轉子的平衡計算

發布時間：

2024-07-03 17:36

主要內容：剛性轉子的靜平衡計算、剛性轉子的動平衡計算

知識點解析：

剛性轉子的靜平衡計算

靜不平衡現象：

轉子的質心不在回轉軸線上，當其轉動時，其偏心質量就會產生離心慣性力，從而在運動副中引起附加動壓力。

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

其不平衡質量分布在同一回轉平面內。根據轉子結構定出偏心質量的大小和方位；計算出為平衡偏心質量需添加的平衡質量的大小及方位；在轉子設計圖上加上該平衡質量，以便使設計出來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量為 ml , m2 和m3從回轉中心到各偏心質量中心的向徑為r1，r2和r3。當轉子以等角速度 w 轉動時，各偏心質量所產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量。使其產生的離心慣性力與各偏心質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 分別為轉子的總質量和總質心的向徑；

mi和 ri分別為轉子各個偏心質量及其質心的向徑；

mb和rb別為所增加的平衡質量及其質心的向徑。

式中 mr稱為質徑積，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。

若轉子的實際結構不允許在向徑rb的方向上安裝平衡質量,可在向徑rb的相反方向上去掉一部分質量來使轉子得到平衡.如圖所示

若在所需平衡的回轉面內實際結構不允許安裝或減少平衡質量,可在另外兩個回轉平面內分別安裝平衡質量,以使轉子得以平衡。

根據上面的分析,對于靜不平衡的轉子,不論它有多少個偏心

質量,都只需要在同一個平衡面內增加或除去一個平衡質量即

可獲得平衡,故又稱為單面平衡。

剛性轉子的動平衡計算

動不平衡問題:

在轉子運轉的情況下才能顯示出來。對于徑寬比D/b<5的轉子(多缸發動機的曲柄、汽輪機轉子),其質量就不能視為分布在同一平面,這時偏心質量往往分布在若干個不同的回轉平面內。如圖所示

轉子的動平衡設計:

1、根據轉子結構確定出各個不同回轉平面內偏心質量的大小和位置。

2、計算出為使轉子得到動平衡所需增加的平衡質量的數目、大小及方位

3、在轉子設計圖上加上這些平衡質量,以便使設計出來的轉子在理論上達到動平衡。

設轉子上的偏心質量m1,m2和m3分別在回轉平面1,2,3內,其質心的向徑分別為r1、r2、r3。當此轉子以角速度回轉時,它們產生的慣性力F?、F?及F?,將形成一空間力系,故轉子動平衡的條件是:各偏心質量(包括平衡質量)產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垂直轉子軸線的平面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?'';來代替。由理論力學的知識知:

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題,轉化為兩個平面匯交力系的平衡問題了只要在平衡基面T'、T"內適當地加一平衡質量,使兩平衡基面內的慣性力之和分別為零,轉子便可得以動平衡