剛體轉(zhuǎn)動件的平衡

1、返回總目錄返回分目錄后退!中國第一重型機械集團公司標(biāo)準(zhǔn)剛體轉(zhuǎn)動件的平衡!"#$%&()*+,代替!"#$&*-(一般概念具有一定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動件!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!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)$因此!當(dāng)重型或高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子!即使具有很小的偏心距!也會引起非常大的不平衡的離心力!成為軸或軸承的磨損%機器或基礎(chǔ)振動的主要原因之一$!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$當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時!將產(chǎn)生不平衡的離心力$&&轉(zhuǎn)子的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線交錯!且相交于轉(zhuǎn)子的重心上!即轉(zhuǎn)子的重心在旋轉(zhuǎn)!&$動不平衡&軸線上!如圖所示$這時轉(zhuǎn)子雖處于靜平衡狀態(tài)!但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時!將產(chǎn)生一不平衡力矩$!在多數(shù)情況下!轉(zhuǎn)子既存在靜不平衡!又存在動不平衡!這種情況稱靜動不平衡$此時!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$當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時!產(chǎn)生一個不平衡的離心力和一個力矩$圖圖!圖%!靜不平衡轉(zhuǎn)子靜不平衡只須在

3、一個平面上!即校正平面"加!減"一個平衡量!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)量較大的部分會向下轉(zhuǎn)動!這種方法叫靜平衡$靜平衡主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)子端面之間的寬度比轉(zhuǎn)子直徑小得多的盤形轉(zhuǎn)子!如齒輪%飛輪%皮帶輪等$%動不平衡轉(zhuǎn)子動不平衡及靜動不平衡必須在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的兩個平面!即校正平面"內(nèi)各加!減"一個平衡量!使轉(zhuǎn)子達(dá)到平衡$平衡量的數(shù)值和位置!必須使轉(zhuǎn)子在動力狀態(tài)下!即轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的情況下確定!這種方法稱動平衡$因需兩個平面作平衡校正!故又稱雙

4、面平衡$中國第一重型機械集團公司!""!#"$#%"批準(zhǔn)返回總目錄!""!#"&#"實施后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!動平衡主要應(yīng)用于軸向長度較長的轉(zhuǎn)子!校正平面應(yīng)選擇在間距盡可能最大的兩個平面"為此"校正平面往往選擇在轉(zhuǎn)子的兩個端面上!轉(zhuǎn)子動不平衡必須采用平衡試驗機確定其平衡量的數(shù)值和位置"使轉(zhuǎn)子平衡!該平衡機能辨一切靜#動不平衡的分量"并指示出兩個平衡面!端面"上不平衡量的位置和數(shù)值!平衡品質(zhì)等級與工作轉(zhuǎn)速和許用不

5、平衡度的關(guān)系平衡品質(zhì)等級!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$"#$%-$!."在特殊情況下"即轉(zhuǎn)子不平衡能簡化為一個橫截面內(nèi)單個不平衡的等效系統(tǒng)而偶不平衡為零時"許用不平衡度"#$%

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"#$%!平衡品質(zhì)的等級規(guī)定為+級!見表+&!表中每一個平衡品質(zhì)等級包括從上限到零的許用不平衡度范圍"平衡品質(zhì)等級的上限由乘積"#$%"確定"單位為&&)*"平衡品質(zhì)等級%由該乘積的值表示!表+平衡品質(zhì)等級%平衡品質(zhì)等級值%"#$%""&&)*平衡品質(zhì)等級表%,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!+/$適用于所有機器零件#萬向軸!/01$適用于飛輪"在運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性上要求高的機器零件以及軸承負(fù)載能力有限的機器零件和機床零件!對于要求特別高的零件"還可以選取平衡品質(zhì)等級2.03!"根據(jù)所選的平衡品質(zhì)等級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&&!#$%轉(zhuǎn)子許用不平衡量向校正平面的分配單面!靜"平衡對于具有一個校正平面的轉(zhuǎn)子"在該平面測量的許用不平衡量等于9#$%!返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!"#雙面!動"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#選擇一個支承作為參考點"所有距離在該參考點到另一支承一側(cè)時為正!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、$%",!#$%!圖通用方法計算中所使用的轉(zhuǎn)子參數(shù)!按下列方程計算!#$%-的四個值#%"!#$%!+!#$%!/"%"!#$%!+!#$%!0"!"(#"(&!"(#($"!(%""!#$%!+!#$%!1"#.&!#.$"!(%""!#$%!+!#$%!2"#(&!#.$"從上述方程求得的值中選取絕對值最小的"作為校正平面!上的許用不平衡量!#$%!%利用下式計算校正平面"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"允許一支承相對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%值的計算式為#%+參考支承靜載荷,總靜載荷或轉(zhuǎn)子重量)在實際應(yīng)用的大多數(shù)場合"比例&應(yīng)選為&特殊

12、情況下"例如兩個校正平面上的預(yù)期不平衡顯著不同時"選用不同的&值更合適"各支承平面上的剩余不平衡量是獨立于&值的%&值如超出45/7)54的范圍是不實際的%&值的計算式為#&+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%儀器和測量方法的誤差在制造廠的平衡工藝過程及交貨時由用戶進行的平衡檢驗中"應(yīng)該考慮由測量方法及測量設(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;而用戶驗收的平衡檢驗應(yīng)該允許有些偏差%所定的許用不平衡量8#$%的許容偏差的大小取決于試驗儀器的精度%作為實例"表)給出了適于兩種情況的推薦許容偏差限%具體選用應(yīng)由制造廠與用戶返回總目錄后退!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!協(xié)商確定#表#平衡品質(zhì)等級對轉(zhuǎn)子制造廠家推薦#672的負(fù)偏差對轉(zhuǎn)子用戶驗收推薦#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)動裝置及附件的誤差在平衡過程中$特別是在檢驗剩余不平衡量時$必須考慮到與轉(zhuǎn)子相聯(lián)的驅(qū)動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)生誤差的實例$其中一些已在圖)中標(biāo)明!;$<$=$>$7$?$驅(qū)動軸固有不平衡%心軸固有不平衡%驅(qū)動元件的偏心及軸向跳動%萬向節(jié)的偏心及軸向跳動%從動滾動軸承的偏心%軸承安裝的不對中%E$鍵及鍵槽%-$驅(qū)動連接部分的軸向及徑向跳動%F$拆卸及重新組裝的誤差%4$零件松動%/$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)平衡后安裝的滾動軸承的內(nèi)圈的偏心及不垂直度%5轉(zhuǎn)子帶有兩個以上的軸承%圖端驅(qū)動部件的誤差來源!附錄!標(biāo)準(zhǔn)的附錄"計算實例!"#

15、$%條所給兩校正平面轉(zhuǎn)子許用不平衡量分配通用方法的數(shù)值計算實例轉(zhuǎn)子種類!透平轉(zhuǎn)子!參見圖&"平衡品質(zhì)等級!(%$)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!*:/;<&$校正平面的位置應(yīng)用細(xì)實線標(biāo)出"并以尺寸線標(biāo)明其與基準(zhǔn)平面的距離%當(dāng)校正平面與某一基準(zhǔn)單面%靜&平衡以&號表示"雙面%動&平衡以&號表示$平面重合時"可以用尺寸界線表

19、示校正平面的位置$平衡品質(zhì)等級應(yīng)記在由校正平面引出的指引線處"標(biāo)注內(nèi)容為平衡符號及平衡品質(zhì)等級(校正方式$平衡品質(zhì)等級后可用&!號加注"對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!"#$%&()*+,返回總目錄返回分目錄后退!"#!對雙面平衡可加注許用不平衡量$參見圖!%#"雙面平衡時#平衡品質(zhì)等級在任意一個校正平面上標(biāo)注即可"圖!"單面平衡圖!#雙面平衡附錄$提示的附錄#選擇靜平衡和動平衡的一般方法!關(guān)于轉(zhuǎn)子是否需進行平衡$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$大致表示靜平衡的應(yīng)用范圍對零件的尺寸比!和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)#的關(guān)系"這里有兩個極限$是因為零件的轉(zhuǎn)速#和寬徑比!$并不是決定靜平衡應(yīng)用范圍的唯一因素"一般在下斜線以下時$只考慮靜平衡"上斜線以上時$要進行動平衡"在兩斜線之間時$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$來確定是否需要進行動平衡"圖$%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#!由于平衡機和裝卡時的誤差"為了使其具有可靠性"所以計算線圖中所列的數(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!#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