贵州大学机械原理教案第六章程21

时间分配及备注教学内容提要3）利用弹簧平衡例6・9利用弹簧进行较链四杆机构的部分平衡由此可知，对机构进行部分平衡，即可减小机构惯性力的不良的影响，又可减小机构所增加的配重,故一般对机械的工作较为有利本次课总结1）经过平衡设计后生产出来的转子通常需要进行平衡试验当D/b5时，可在平衡架上进行静平衡试验当D/b5时，则需要在动平衡机上进行动平衡试验绝对平衡的转子是不存在的，所以应根据实际工作的要求适当地选定转子的平衡品质，并由此得出许用偏心距或许用质径积实际运转中的转子在通过平衡设计及平衡试验后，它的偏心距或质径积应小于其许用偏心距或许用质径积这时，即可保证转子安全运转2）在进行机构型式设计时，一定要分析机构的受力状况，根据不同的机构类型选取适当的平衡方式在尽可能消除或减少机构的总惯性力和惯性力矩的同时，还应使机构的结构简单，尺寸较小，从而使整个机械具有良好的动力学特性第页

1..熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法

2、掌握平面机构惯性力平衡的方法，学会用质量静替代法计算平衡质量教学目的及要求2,掌握平面机构惯性力平衡的方法，学会用质量静替代法计算平衡质量

2、掌握平面机构惯性力平衡的方法，学会用质量静替代法计算平衡质量重点刚性转子的平衡设计方法教学重点与难点教学手段CAI（动画）、板书（即兴讲解）、结合参考资料参看其它有关教材及论文课后根据课堂教学效果总结课后小结作业习题动平衡实验

2.转子的动平衡实验一般需在专用的动平衡机上进行动平衡机有各种不同的型式，各种动平衡机的构造及工作原理也不尽相，又有通用平衡机和专用平衡机之分、但其作用都是用来测定需加于两个平衡基面中的平衡质量的大小及方位1实验机的组成动平衡实验机主要由驱动系统、支承系统、测量指示系统等部分组成2实验机的工作原理当前工业上使用较多的动平衡机是根据振动原理设计的，测振传感器将因转子转动所引起的振动转换成电信号，通过电子线路加以处理和放大，最后用电子仪器显示出被试转子的不平衡质径积的大小和方位图示为一种带微机系统的动平衡机的工作原理示意图该动平衡机由机械部分、振动信号预处理电路和微机三部分组成它利用平衡机主轴箱端部的小发电机信号作为转速信号和相位基准信号，由发电机拾取的信号经处理后成为方波或脉冲信号，利用方波的上升沿或正脉冲通过计算机的PIO口触发中断，使计算机开始和终止计数,以此达到测量转子旋转周期的目的由传感器拾取的振动信号，在输入A/D转换器之前需要进行一些预处理这一工作是由信号预处理电路来完成的，其主要工作是滤波和放大，并把振动信号调整到A/D卡所要求的输入量的范围内；振动信号经过预处理电路处理后，即可输入计算机，进行数据采集和解算，最后由计算机给出两个平衡平面上需加平衡质量的大小和相位，而这些工作是由软件来完成的现场平衡

3.对于一些尺寸很大的转子，如儿十吨重的大型发电机转子等，要在实验机上进行平衡是很困难的另外,有些高速转子，虽然在制造期间已经过平衡实验达到良好的平衡状态，但由于装运蠕变和工作温度过高或电磁场的影响等原因,仍会发生微小变形而造成不平衡在这些情况下，一般可进行现场平衡所谓现场平衡，就是通过直接测量机器中转子支架的振动，来反映转子的不平衡量的大小及方位，进而确定应加平衡质量的大小及方位，并加重或去重进行平衡第四节转子的许用不平衡量经过平衡实验的转子，不可避免地还会有一些残存的不平衡欲减小这种残存的不平衡量，就需要使用更精密的平衡实验装置，更先进的测试设备和更高的平衡技术，这就意味着要提高成本因此,根据工作要求，对转子规定适当的许用不平衡量是很必要的

（1）转子的许用不平衡量的表示方法1）质径积表示法，转子的许用不平衡质径积以[mr]表示质径积是与转子质量有关的一个相对量,常用于具体的转子2）偏心距表示法，转子的质心至回转轴线的许用偏心距以为[e]表示偏心距是一个与转子质量无关的绝对量，常用在衡量转子平衡的优劣或衡量平衡的检测精度的情况

（2）转子的许用不平衡量两种表示法的关系[e]=[m r]/m目前我国尚未定出标准，但国际标准化组织制定有各种典型转子的平衡等级和许用不平衡量（表6—1）,可供选参考使用使用时应注意下列两种情况1）对于静不平衡的转子，许用不平衡量取由表中计算出值2）对于动不平衡的转子，由表中计算出的值，再应将其分配到两个平衡基面上第五节挠性转子动平衡简述关于挠性转子的平衡问题，是近几十年来才发展起来的新课题根据目前提出的理论，对于挠性转子，应在若干个轴面内按一定规律配置平衡配重，才能得到满意的平衡效果,由于各种大型和高速回转机械的迅速发展，其转子的工作转速又多超过了其本身的临界转速,尤其是对于大型汽轮发电机组、涡轮机、高速离心机等等，挠性转子的平衡已成为这些产品设计制造和运行中的技术关键之一有关挠性转子的平衡理论和具体的平衡方法可参考有关的专题文献，这里就不详细介绍了第六节平面机构的平衡对于机构中作往复运动或平面复合运动的构件,其在运动中产生的惯性力则不可能在构件本身上予以平衡,所以必须就整个机构设法加以平衡当机构运动时，其各运动构件所产生的惯性力可以合成为一个通过机构质心的总惯性力和一个总惯性力偶矩,这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由基座承受因此,为了消除机构在基座上引起的动压力，就必须设法平衡这个总惯性力和总惯性力偶矩故机构平衡的条件，是作用于机构质心的总惯性力FI和总惯性力偶矩MI分别为零，即・n

0.A/i-0因在实际的平衡计算中，总惯性力偶矩对基座的影响应当与驱动力矩和阻抗力矩它们与机械的工作性质有关，单独平衡往往无意义一并来研究，故这里只研究总惯性力的平衡问题由于机构的总惯性力为闩=-maS,且质量m不可能为零，所以欲使总惯性力为零,必须使aS=0,即应使机构的质心静止不动？因此,在对机构进行平衡时，就是运用增加平衡质量等方法,使机构的质心静止不动1,完全平衡完全平衡是机构的总惯性力恒为零而为了达到完全平衡的目的，可采取下述方法1利用对称机构平衡采用图示的对称布置方式使惯性力得到完全平衡，由于机构各构件的尺寸和质量完全对称，故在运动过程中其总质心将保持不动利用对称机构可得到很好的平衡效果，但机器的体积将会增大（）利用平衡质量平衡2如图钱链四杆机构，设构件

1.

2.3的质量分别为ml.m2,m3,其质心分别位于sl.s

2.s3,设构件2的质量m2分别位于B.C两点，m2B=m21CS2/1BCm2C=m21BS2/1BC在构件1的延长线上加一平衡质量nf平衡构件1的质量ml和m2B,使构件1的质心移动到固定轴A,m Bmi0/r川’二（2*1AB+*1ASI同理ni=（m2C*1DC+m3*1DS39/r”则机构的总质心S位于AD线上一固定点，即as二0,机构的惯性力已得到平衡由此可知,采用机构的完全平衡,将会大大增加机构的质量因此,实际上往往不采用这种方法，而宁肯采用下述的部分平衡的方法

2.部分平衡1）所谓部分平衡，是指平衡机构总惯性力中的一部分.2）利用平衡机构平衡图673利用机构两滑块加速度方向相反，惯性力相反，故可抵消部分，但因它们的运动规律并不完全相同，所以部分抵消图6-14利用机构两摇杆加速度方向相反，惯性力相反，惯性力得以部分抵消2）利用平衡质量平衡图6-15曲柄滑块机构，运用质量代换将连杆2的质量m2用集中于B.C两点的质量n）2B,m2c来代换，将曲柄1的质量ml用集中于B,A两点的质量mlB,mlA来代换，系统惯性力集中B,C两点质量niB=m2B+mlB产生得离心惯性力F IB质量mC=m2C+m3产生得往复惯性力F I曲柄延长线加平衡质量m，=mBI AB/r平衡F IC,随曲柄摆角的不同而变化，滑块C的加速度方程为aC%GO2IABCOS（|）图示的曲柄滑块机构，用质量静替代可得到两个可动的替代质量mB和mC质量mB所产生的惯性力，只需在曲柄1的延长线E点处加一平衡质量me2即可完全被平衡质量mC作往复移动，会产生往复惯性力可在曲柄延长线上E处再加一平衡质量me2来平衡此力但质量me2产生的惯性力只部分平衡往复惯性力显然，这只是一种近似平衡法由此可知,对机构进行部分平衡，即可减小机构惯性力的不良的影响,又可减小机构所增加的配重,故一般对机械的工作较为有利集中质量mC所产生得往复惯性力F IC%mCco2IABCOS（|）为了平衡惯性力F IC,可在曲柄的延长线上距A为r的地方再加上一平衡质量m”M〃二me IAB/r其产生的离心惯性力F”I分解为（水平）F,z I h=m,zGO2rCOS（180°+®）=—mC（ji）2IABCOS（t）=-F IC达到平衡（垂直）F,z Iv=m,zu）2rsin（180°+Q）=—mC321ABs in4）不利机加工F〃Ih=（1/31/2）F IC即m“二（1/31/2）me IAB/r通过这样的平衡，既减小往复惯性力，也使垂直方向产生的新的不平衡惯性力不至过大对四缸，六缸和捌缸发动机，各缸适当排列，使往复质量之间自动达到力与力矩的完全平衡，消除发动机振动，应使各缸活塞质量，连杆质量，质心位置一致对四缸，六缸和捌缸发动机，各缸适当排列，使往复质量之间自动达到力与力矩的完全平衡，消除发动机振动，应使各缸活塞质量，连杆质量，质心位置一致。