第十五章機(jī)械的調(diào)速和平衡

1、第十五章機(jī)械的調(diào)速和平衡第十五章機(jī)械的調(diào)速和平衡 第一節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第一節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第一節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第一節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)一、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法一、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法 機(jī)械在驅(qū)動(dòng)力機(jī)械在驅(qū)動(dòng)力(矩矩)Pd(Wd)和各種阻力和各種阻力(矩矩) Pr(Wr)作用下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若每一瞬時(shí)都保證驅(qū)動(dòng)力若每一瞬時(shí)都保證驅(qū)動(dòng)力(矩矩)所做驅(qū)動(dòng)功所做驅(qū)動(dòng)功Wd與各種阻力與各種阻力(矩矩)所做的阻所做的阻抗功抗功Wr相等，機(jī)械就能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。多數(shù)機(jī)械在工作時(shí)，并不能相等，機(jī)械就能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、多數(shù)機(jī)械在工作時(shí)，并不能保證任一瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)功保證任一瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)功Wd與阻抗功與阻抗功Wr總是相等。當(dāng)總是相等。當(dāng)Wd Wr時(shí)，驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)力(矩矩)做功有盈余，出現(xiàn)盈功，機(jī)械增速運(yùn)轉(zhuǎn)做功有盈余，出現(xiàn)盈功，機(jī)械增速運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)當(dāng)Wd 1/5的回轉(zhuǎn)件，如多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)件，如多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子以及一些機(jī)床主軸等，由于其軸向?qū)挾容^大，的轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子以及一些機(jī)床主軸等，由于其軸向?qū)挾容^大，其質(zhì)量分布在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。這時(shí)，即使回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心在回其質(zhì)量分布在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。這時(shí)，即使回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸上，但由于各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平

3、面內(nèi)，轉(zhuǎn)軸上，但由于各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，所形成的慣性力偶仍使回轉(zhuǎn)件處于不平衡狀態(tài)。由于這種不平衡只有所形成的慣性力偶仍使回轉(zhuǎn)件處于不平衡狀態(tài)。由于這種不平衡只有回轉(zhuǎn)件運(yùn)動(dòng)的情況下才能顯示出來，故稱為動(dòng)不平衡。為了消除動(dòng)不回轉(zhuǎn)件運(yùn)動(dòng)的情況下才能顯示出來，故稱為動(dòng)不平衡。為了消除動(dòng)不平衡現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)需要首先根據(jù)回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)確定出各個(gè)不同回轉(zhuǎn)平平衡現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)需要首先根據(jù)回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)確定出各個(gè)不同回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏心質(zhì)量的大小和位置，然后計(jì)算出為使回轉(zhuǎn)件得到動(dòng)平衡所需面內(nèi)偏心質(zhì)量的大小和位置，然后計(jì)算出為使回轉(zhuǎn)件得到動(dòng)平衡所需加減的平衡質(zhì)量的數(shù)目、大小和方位，并在回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)圖上

4、加上或相加減的平衡質(zhì)量的數(shù)目、大小和方位，并在回轉(zhuǎn)件設(shè)計(jì)圖上加上或相反方向減去這些平衡質(zhì)量，以便使設(shè)計(jì)出來的回轉(zhuǎn)件在理論上達(dá)到動(dòng)反方向減去這些平衡質(zhì)量，以便使設(shè)計(jì)出來的回轉(zhuǎn)件在理論上達(dá)到動(dòng)平衡，這一過程稱為回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)。平衡，這一過程稱為回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡三、回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)三、回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn) 經(jīng)過上述平衡設(shè)計(jì)的剛性回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的，但是經(jīng)過上述平衡設(shè)計(jì)的剛性回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的，但是由于制造和裝配誤差及材質(zhì)不均勻等原因，實(shí)際生產(chǎn)出來的回轉(zhuǎn)件在由于制造和裝配誤差及材質(zhì)不均勻等原因，實(shí)際生產(chǎn)出來的回轉(zhuǎn)件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)

5、不平衡現(xiàn)象，由于這種不平衡現(xiàn)象在設(shè)計(jì)階段是無法運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，由于這種不平衡現(xiàn)象在設(shè)計(jì)階段是無法確定和消除的，因此需要用試驗(yàn)的方法對(duì)其做進(jìn)一步平衡解決。剛性確定和消除的，因此需要用試驗(yàn)的方法對(duì)其做進(jìn)一步平衡解決。剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)可分為靜平衡試驗(yàn)和動(dòng)平衡試驗(yàn)?；剞D(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)可分為靜平衡試驗(yàn)和動(dòng)平衡試驗(yàn)。 下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡1.靜平衡試驗(yàn)靜平衡試驗(yàn) 對(duì)于寬徑比對(duì)于寬徑比l/D 1 /5的回轉(zhuǎn)件，一般只需進(jìn)行靜平衡，可不必進(jìn)的回轉(zhuǎn)件，一般只需進(jìn)行靜平衡，可不必進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)校正行動(dòng)平衡試驗(yàn)校正)靜平衡試驗(yàn)在靜平衡架上進(jìn)行，圖靜平衡試驗(yàn)在靜平衡架上進(jìn)行

6、，圖15-7(a)所示為所示為常用的導(dǎo)軌式靜平衡架，其主要部分為兩根互相平行的鋼制刀口形導(dǎo)常用的導(dǎo)軌式靜平衡架，其主要部分為兩根互相平行的鋼制刀口形導(dǎo)軌軌(也有棱柱形和圓柱形也有棱柱形和圓柱形)安裝在同一水平面內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)將回轉(zhuǎn)件的軸安裝在同一水平面內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)將回轉(zhuǎn)件的軸放置在導(dǎo)軌上，如回轉(zhuǎn)件質(zhì)心放置在導(dǎo)軌上，如回轉(zhuǎn)件質(zhì)心S不在通過回轉(zhuǎn)軸線的鉛直面內(nèi)，則由不在通過回轉(zhuǎn)軸線的鉛直面內(nèi)，則由于重力對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的力矩作用，回轉(zhuǎn)件將在導(dǎo)道上發(fā)生滾動(dòng)。直到停于重力對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的力矩作用，回轉(zhuǎn)件將在導(dǎo)道上發(fā)生滾動(dòng)。直到停止運(yùn)動(dòng)，質(zhì)心即在最低位置止運(yùn)動(dòng)，質(zhì)心即在最低位置(由于接觸處有滾動(dòng)摩擦影響，故稍有偏由于接觸

7、處有滾動(dòng)摩擦影響，故稍有偏差，可用反向滾動(dòng)后再確定質(zhì)心位置的方法來校正差，可用反向滾動(dòng)后再確定質(zhì)心位置的方法來校正)，由此便可確定，由此便可確定質(zhì)心的偏移方向。然后再用橡皮泥或其他方法在質(zhì)心的相反方向加一質(zhì)心的偏移方向。然后再用橡皮泥或其他方法在質(zhì)心的相反方向加一適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，并逐漸調(diào)整其大小或徑向位置。當(dāng)該回轉(zhuǎn)件在任意適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，并逐漸調(diào)整其大小或徑向位置。當(dāng)該回轉(zhuǎn)件在任意位置都能保持靜止不動(dòng)時(shí)，所加平衡質(zhì)量與其回轉(zhuǎn)半徑的乘積即為該位置都能保持靜止不動(dòng)時(shí)，所加平衡質(zhì)量與其回轉(zhuǎn)半徑的乘積即為該回轉(zhuǎn)件達(dá)到靜平衡所需加的質(zhì)徑積回轉(zhuǎn)件達(dá)到靜平衡所需加的質(zhì)徑積(它能夠表達(dá)回轉(zhuǎn)件上各質(zhì)量在同它能夠

8、表達(dá)回轉(zhuǎn)件上各質(zhì)量在同一轉(zhuǎn)速下離心力的大小和方向一轉(zhuǎn)速下離心力的大小和方向)的大小。根據(jù)情況也可在徑向相反位的大小。根據(jù)情況也可在徑向相反位置按同等大小的質(zhì)徑積去掉質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達(dá)到靜平衡。置按同等大小的質(zhì)徑積去掉質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達(dá)到靜平衡。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡 導(dǎo)軌式靜平衡架簡(jiǎn)單可靠，精度也能滿足一般生產(chǎn)需要。其缺導(dǎo)軌式靜平衡架簡(jiǎn)單可靠，精度也能滿足一般生產(chǎn)需要。其缺點(diǎn)是導(dǎo)軌需要互相平行，且在同一水平面內(nèi)，故安裝、調(diào)試要求較高。點(diǎn)是導(dǎo)軌需要互相平行，且在同一水平面內(nèi)，故安裝、調(diào)試要求較高。另外，它不能平衡兩端軸徑不等的回轉(zhuǎn)件。另外，它不能平衡兩端軸徑不等的回轉(zhuǎn)件。

9、2.動(dòng)平衡試驗(yàn)動(dòng)平衡試驗(yàn) 對(duì)于寬徑比對(duì)于寬徑比l/D 1/5的回轉(zhuǎn)件，以及有特殊要求的重要回轉(zhuǎn)件必的回轉(zhuǎn)件，以及有特殊要求的重要回轉(zhuǎn)件必須進(jìn)行動(dòng)平衡。須進(jìn)行動(dòng)平衡。 進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)需要使用動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)時(shí)，讓回轉(zhuǎn)件在動(dòng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)需要使用動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)時(shí)，讓回轉(zhuǎn)件在動(dòng)平衡機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)，并在兩個(gè)選定的平面內(nèi)分別找出所需的平衡質(zhì)徑積的平衡機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)，并在兩個(gè)選定的平面內(nèi)分別找出所需的平衡質(zhì)徑積的大小和方位大小和方位;然后分別在兩個(gè)平面內(nèi)各加上或減去適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，然后分別在兩個(gè)平面內(nèi)各加上或減去適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，使回轉(zhuǎn)件達(dá)到動(dòng)平衡。使回轉(zhuǎn)件達(dá)到動(dòng)平衡。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)

10、件的平衡 圖圖15一一8所示為電測(cè)式動(dòng)平衡機(jī)的原理示意圖，它是軟支撐動(dòng)平所示為電測(cè)式動(dòng)平衡機(jī)的原理示意圖，它是軟支撐動(dòng)平衡機(jī)，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)衡機(jī)，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)(擺架擺架)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)三部分組成。和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)三部分組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和萬向節(jié)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以選定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和萬向節(jié)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以選定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的支撐架由彈簧片懸吊，構(gòu)成一個(gè)雙擺架勢(shì)彈性振動(dòng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的支撐架由彈簧片懸吊，構(gòu)成一個(gè)雙擺架勢(shì)彈性振動(dòng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子上的偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力，驅(qū)使支撐架沿水平方向振動(dòng)，再上的偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力，驅(qū)使支撐架沿水平方向振動(dòng)

11、，再通過傳感器將此振動(dòng)量變換為電信號(hào)。通過傳感器將此振動(dòng)量變換為電信號(hào)。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡第二節(jié)回轉(zhuǎn)件的平衡 測(cè)振系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)傳感器送來的振動(dòng)信號(hào)，測(cè)出轉(zhuǎn)子不平衡測(cè)振系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)傳感器送來的振動(dòng)信號(hào)，測(cè)出轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的大小和方向。傳感器拾得的振動(dòng)信號(hào)首先進(jìn)入面的分離電路，質(zhì)量的大小和方向。傳感器拾得的振動(dòng)信號(hào)首先進(jìn)入面的分離電路，以消除左、右兩面間的相互影響，然后將信號(hào)放大和選頻，使其頻率以消除左、右兩面間的相互影響，然后將信號(hào)放大和選頻，使其頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相同。此時(shí)，信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)整流電路檢出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相同。此時(shí)，信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)整流電路檢出幅度大小，并由電流表指示出來，其值即表示不平衡質(zhì)徑積的大小幅度大小，并由電流表指示出來，其值即表示不平衡質(zhì)徑積的大小;另一路經(jīng)脈沖電路，將正弦波變?yōu)榉讲?，再?jīng)微分得到負(fù)脈沖去觸發(fā)另一路經(jīng)脈沖電路，將正弦波變?yōu)榉讲?，再?jīng)微分得到負(fù)脈沖去觸發(fā)閃光管，