剛體轉(zhuǎn)動(dòng)件的平衡

1、返回總目錄返回分目錄后退!中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司標(biāo)準(zhǔn)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)件的平衡!"#$%&()*+,代替!"#$&*-(一般概念具有一定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)件!或稱轉(zhuǎn)子"!由于材料組織不均勻"零件外形的誤差"裝配誤差以及結(jié)構(gòu)形狀局部不對(duì)稱等原因!使通過轉(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#離心力的大小與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量"轉(zhuǎn)子重心對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的偏移量即偏心距以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)$因此!當(dāng)重型或高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子!即使具有很小的偏心距!也會(huì)引起非常大的不平衡的離心力!成為軸或軸承的磨損%機(jī)器或基礎(chǔ)振動(dòng)的主要原因之一$!轉(zhuǎn)子

2、不平衡有兩種情況$&&轉(zhuǎn)子主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合!但相互平行!即轉(zhuǎn)子重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上!#$靜不平衡&如圖%所示$當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)!將產(chǎn)生不平衡的離心力$&&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)!&$動(dòng)不平衡&軸線上!如圖所示$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$!在多數(shù)情況下!轉(zhuǎn)子既存在靜不平衡!又存在動(dòng)不平衡!這種情況稱靜動(dòng)不平衡$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!如圖(所示$當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)!產(chǎn)生一個(gè)不平衡的離心力和一個(gè)力矩$圖圖!圖%!靜不平衡轉(zhuǎn)子靜不平衡只須在

3、一個(gè)平面上!即校正平面"加!減"一個(gè)平衡量!就可以使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡!故又稱單面平衡$平衡量的數(shù)值和位置!在轉(zhuǎn)子靜力狀態(tài)下確定!即將轉(zhuǎn)子的軸頸擱置在水平刀刃支承上!加以觀察!就可以看出其不平衡狀態(tài)$質(zhì)量較大的部分會(huì)向下轉(zhuǎn)動(dòng)!這種方法叫靜平衡$靜平衡主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)子端面之間的寬度比轉(zhuǎn)子直徑小得多的盤形轉(zhuǎn)子!如齒輪%飛輪%皮帶輪等$%動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡及靜動(dòng)不平衡必須在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)平面!即校正平面"內(nèi)各加!減"一個(gè)平衡量!使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡$平衡量的數(shù)值和位置!必須使轉(zhuǎn)子在動(dòng)力狀態(tài)下!即轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的情況下確定!這種方法稱動(dòng)平衡$因需兩個(gè)平面作平衡校正!故又稱雙

4、面平衡$中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司!""!#"$#%"批準(zhǔn)返回總目錄!""!#"&#"實(shí)施后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!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!轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡必須采用平衡試驗(yàn)機(jī)確定其平衡量的數(shù)值和位置"使轉(zhuǎn)子平衡!該平衡機(jī)能辨一切靜#動(dòng)不平衡的分量"并指示出兩個(gè)平衡面!端面"上不平衡量的位置和數(shù)值!平衡品質(zhì)等級(jí)與工作轉(zhuǎn)速和許用不

5、平衡度的關(guān)系平衡品質(zhì)等級(jí)!由許用不平衡度"#$%!&"與轉(zhuǎn)子最高工作角速度"!%()*"之積用+,除所得的值!&&)*"來表示$%"!-"#$%!+"一般說來"轉(zhuǎn)子質(zhì)量#越大其許用不平衡量$#$%也越大"因此可用式!."所定義的許用不平衡度"#$%來表示許用不平衡量與轉(zhuǎn)子質(zhì)量的關(guān)系$"#$%-$!."在特殊情況下"即轉(zhuǎn)子不平衡能簡(jiǎn)化為一個(gè)橫截面內(nèi)單個(gè)不平衡的等效系統(tǒng)而偶不平衡為零時(shí)"許用不平衡度"#$%

6、可與轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏離軸線的許用質(zhì)量偏心距等效!一般情況下"經(jīng)雙面平衡達(dá)到許用值后"等效質(zhì)量偏心距"小于許用不平衡度"#$%!平衡品質(zhì)的等級(jí)規(guī)定為+級(jí)!見表+&!表中每一個(gè)平衡品質(zhì)等級(jí)包括從上限到零的許用不平衡度范圍"平衡品質(zhì)等級(jí)的上限由乘積"#$%"確定"單位為&&)*"平衡品質(zhì)等級(jí)%由該乘積的值表示!表+平衡品質(zhì)等級(jí)%平衡品質(zhì)等級(jí)值%"#$%""&&)*平衡品質(zhì)等級(jí)表%,04!,04%+!+%.03!.03%/01!/01%+/!+/%4

7、,!4,%+,!+,%.3,!.3,%/1,!/1,%+/,!+/,%4,!4,按照本行業(yè)的具體情況"推薦選取!+/和!/01兩檔平衡品質(zhì)等級(jí)!+/$適用于所有機(jī)器零件#萬(wàn)向軸!/01$適用于飛輪"在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性上要求高的機(jī)器零件以及軸承負(fù)載能力有限的機(jī)器零件和機(jī)床零件!對(duì)于要求特別高的零件"還可以選取平衡品質(zhì)等級(jí)2.03!"根據(jù)所選的平衡品質(zhì)等級(jí)來確定許用不平衡量由第4章中的公式+&及.&導(dǎo)出$"#$%-+,!)"及式中$%(平衡品質(zhì)等級(jí)值"&&)*)%&#$%-"#$%#!

8、1"!4""(最高工作角速度"%()*)"-.#)/,"(轉(zhuǎn)速"%)&56&#(轉(zhuǎn)子質(zhì)量"78)%"#$%(許用不平衡度"8&&)78)%&#$%(許用不平衡量"8&&!#$%轉(zhuǎn)子許用不平衡量向校正平面的分配單面!靜"平衡對(duì)于具有一個(gè)校正平面的轉(zhuǎn)子"在該平面測(cè)量的許用不平衡量等于9#$%!返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!"#雙面!動(dòng)"平衡本方法

9、是適用于所有轉(zhuǎn)子的通用方法!令!#$%!和!#$%"分別為校正平面!和"上的許用不平衡量"其確定方法如下#選擇一個(gè)支承作為參考點(diǎn)"所有距離在該參考點(diǎn)到另一支承一側(cè)時(shí)為正!設(shè)支承間距為""參考支承到校正平面!的距離為#"校正平面間距離為$!參見圖&"!根據(jù)本條注的定義確定參考支承的許用不平衡量與轉(zhuǎn)子許用不平衡量!#$%的比例為%"則另一支承的許用不平衡量為!(%"!#$%"兩支承的許用不平衡量之和等于!#$%!根據(jù)本條注)確定校正平面"及!上的許用不平衡量之比為*+!#

10、$%",!#$%!圖通用方法計(jì)算中所使用的轉(zhuǎn)子參數(shù)!按下列方程計(jì)算!#$%-的四個(gè)值#%"!#$%!+!#$%!/"%"!#$%!+!#$%!0"!"(#"(&!"(#($"!(%""!#$%!+!#$%!1"#.&!#.$"!(%""!#$%!+!#$%!2"#(&!#.$"從上述方程求得的值中選取絕對(duì)值最小的"作為校正平面!上的許用不平衡量!#$%!%利用下式計(jì)算校正平面"上的許

11、用不平衡量!#$%"!3"如果校正平面!及"上的剩余不平衡量都分別不超過!#$%!和!#$%""則轉(zhuǎn)子具有所要求的平衡品質(zhì)!注!#$%"+&!#$%!%值取決于不同的設(shè)計(jì)及操作條件"多數(shù)情況下其值為45/&特殊情況下"如支承的載荷容量或剛度不同時(shí)"允許一支承相對(duì)于另一支承有不同的剩余不平衡量"這是需要的%這種情況下"%值允許在456到451之間變化%值的計(jì)算式為#%+參考支承靜載荷,總靜載荷或轉(zhuǎn)子重量)在實(shí)際應(yīng)用的大多數(shù)場(chǎng)合"比例&應(yīng)選為&特殊

12、情況下"例如兩個(gè)校正平面上的預(yù)期不平衡顯著不同時(shí)"選用不同的&值更合適"各支承平面上的剩余不平衡量是獨(dú)立于&值的%&值如超出45/7)54的范圍是不實(shí)際的%&值的計(jì)算式為#&+校正平面-與質(zhì)心)間的距離,校正平面"與質(zhì)心)間的距離$%&剩余不平衡量的確定剩余不平衡量的確定應(yīng)考慮下述所概括的各種誤差%儀器和測(cè)量方法的誤差在制造廠的平衡工藝過程及交貨時(shí)由用戶進(jìn)行的平衡檢驗(yàn)中"應(yīng)該考慮由測(cè)量方法及測(cè)量設(shè)備所固有的不精確造成的可能誤差%制造廠的平衡工藝必須保證轉(zhuǎn)子剩余不平衡量低于適當(dāng)?shù)脑S用不平衡量&quo

13、t;而用戶驗(yàn)收的平衡檢驗(yàn)應(yīng)該允許有些偏差%所定的許用不平衡量8#$%的許容偏差的大小取決于試驗(yàn)儀器的精度%作為實(shí)例"表)給出了適于兩種情況的推薦許容偏差限%具體選用應(yīng)由制造廠與用戶返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!協(xié)商確定#表#平衡品質(zhì)等級(jí)對(duì)轉(zhuǎn)子制造廠家推薦#672的負(fù)偏差對(duì)轉(zhuǎn)子用戶驗(yàn)收推薦#672的正偏差許用不平衡量的容許偏差限$,$0B%,CD+)C$B%,CD%)C$%$)A$#B,CD)C$%&驅(qū)動(dòng)裝置及附件的誤差在平衡過程中$特別是在檢驗(yàn)剩余不平衡量時(shí)$必須考慮到與轉(zhuǎn)子相聯(lián)的驅(qū)動(dòng)件可能帶來較大的誤差%此外用來支承不帶自身

14、軸承轉(zhuǎn)子的支承裝置也可能帶來誤差#下面列出了可能產(chǎn)生誤差的實(shí)例$其中一些已在圖)中標(biāo)明!;$<$=$>$7$?$驅(qū)動(dòng)軸固有不平衡%心軸固有不平衡%驅(qū)動(dòng)元件的偏心及軸向跳動(dòng)%萬(wàn)向節(jié)的偏心及軸向跳動(dòng)%從動(dòng)滾動(dòng)軸承的偏心%軸承安裝的不對(duì)中%E$鍵及鍵槽%-$驅(qū)動(dòng)連接部分的軸向及徑向跳動(dòng)%F$拆卸及重新組裝的誤差%4$零件松動(dòng)%/$溶液&固體夾雜物%G$熱及重力影響%6$風(fēng)阻力%H$磁力影響%2$安裝間隙#.$軸頸及軸承表面的不同心%$經(jīng)平衡后安裝的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈的偏心及不垂直度%5轉(zhuǎn)子帶有兩個(gè)以上的軸承%圖端驅(qū)動(dòng)部件的誤差來源!附錄!標(biāo)準(zhǔn)的附錄"計(jì)算實(shí)例!"#

15、$%條所給兩校正平面轉(zhuǎn)子許用不平衡量分配通用方法的數(shù)值計(jì)算實(shí)例轉(zhuǎn)子種類!透平轉(zhuǎn)子!參見圖&"平衡品質(zhì)等級(jí)!(%$)轉(zhuǎn)子質(zhì)量!*+#,-.!工作轉(zhuǎn)速!/*01),2345/+#,8,!許用不平衡度!"672*%$)"*0$9.443-.""許用不平衡量!#672*!"672*+#,80$9*:$+8,+.44"返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!第一種情況!"#$%參考支承處的許用不平衡量與轉(zhuǎn)子許用不平衡量的比例系數(shù)&"!%兩校正平面!及"

16、;上的許用不平衡量的比例系數(shù)&根據(jù)公式%$&"#()*!+#+,"-.#/#!根據(jù)公式%0&"#()*!1#+,"-./#根據(jù)公式%2&"#()*!2#2,"-./#!根據(jù)公式%1&"#()*!31#+,"-./!其中絕對(duì)值最小的為!#()*!2#2,"-./又因#()*"!"#()*!"故#()*"!2#2,"-./轉(zhuǎn)子許用不平衡量為!#()*!4#()*"!$#5,"-./6#()*第二種情況

17、!參考支承靜載荷!+""!"#-2$總靜載荷或轉(zhuǎn)子重量校正平面!與質(zhì)心距離"!#2$校正平面與質(zhì)心距離5""圖"轉(zhuǎn)子諸參數(shù)""根據(jù)公式%$&8%1&分別有!#()*!0#-,"-./#()*!7#1,"-./#()*!0#-,"-./#()*!3"#7,"-./其中絕對(duì)值最小的為!#()*!0#-,"-./又因#()*"!"#()*!"故#()*"!#","-./轉(zhuǎn)子許用

18、不平衡量為!#()*!4#()*"!2#-,"-./#()*附錄!%提示的附錄&轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)等級(jí)在圖樣上的標(biāo)注方法在剛性轉(zhuǎn)子的零件圖或部件圖中標(biāo)注轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)等級(jí)的規(guī)則如下!"!#!$!%!&在圖樣的標(biāo)題欄中應(yīng)明確記入轉(zhuǎn)子質(zhì)量%單位!9.&$在圖樣的技術(shù)要求中應(yīng)寫明轉(zhuǎn)子的最高工作轉(zhuǎn)速%單位!*:/;<&$校正平面的位置應(yīng)用細(xì)實(shí)線標(biāo)出"并以尺寸線標(biāo)明其與基準(zhǔn)平面的距離%當(dāng)校正平面與某一基準(zhǔn)單面%靜&平衡以&號(hào)表示"雙面%動(dòng)&平衡以&號(hào)表示$平面重合時(shí)"可以用尺寸界線表

19、示校正平面的位置$平衡品質(zhì)等級(jí)應(yīng)記在由校正平面引出的指引線處"標(biāo)注內(nèi)容為平衡符號(hào)及平衡品質(zhì)等級(jí)(校正方式$平衡品質(zhì)等級(jí)后可用&!號(hào)加注"對(duì)單面平衡可加注許用不平衡度或許用質(zhì)量偏心距%參見圖返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!"#!對(duì)雙面平衡可加注許用不平衡量$參見圖!%#"雙面平衡時(shí)#平衡品質(zhì)等級(jí)在任意一個(gè)校正平面上標(biāo)注即可"圖!"單面平衡圖!#雙面平衡附錄$提示的附錄#選擇靜平衡和動(dòng)平衡的一般方法!關(guān)于轉(zhuǎn)子是否需進(jìn)行平衡$必須仔細(xì)考慮其必要性%為使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡$將提高工件的加工成本

20、"須知$由轉(zhuǎn)子自身的不平衡引起的離心力$只是在較高轉(zhuǎn)速的情況下才帶來不利影響"!圖&"可作為選擇靜&動(dòng)平衡的參考"其中!&"和#分別表示轉(zhuǎn)子的寬度&直徑和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)"圖&"中的兩條直線$大致表示靜平衡的應(yīng)用范圍對(duì)零件的尺寸比!和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)#的關(guān)系"這里有兩個(gè)極限$是因?yàn)榱慵霓D(zhuǎn)速#和寬徑比!$并不是決定靜平衡應(yīng)用范圍的唯一因素"一般在下斜線以下時(shí)$只考慮靜平衡"上斜線以上時(shí)$要進(jìn)行動(dòng)平衡"在兩斜線之間時(shí)$需根據(jù)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量&制造工藝&

21、;加工情況以及轉(zhuǎn)子軸承間的距離等因素$來確定是否需要進(jìn)行動(dòng)平衡"圖$%返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄附錄!后退!提示的附錄"西馬克公司#$%&年確定剩余不平衡量的列線圖圖!"確定剩余不平衡量的列線圖#!由于平衡機(jī)和裝卡時(shí)的誤差"為了使其具有可靠性"所以計(jì)算線圖中所列的數(shù)值并不是理論上的許用值而是平均值#返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!例"#確定盤狀轉(zhuǎn)子剩余不平衡量的實(shí)例平衡類型!靜平衡轉(zhuǎn)子質(zhì)量!$%&&(最大工作轉(zhuǎn)速!")*+$,&&-.)/0平衡品質(zhì)等級(jí)!#12,!見列線圖!線3由列線圖左坐標(biāo)查到")*+值與右坐標(biāo)查到!值"用直線將兩者相連"和