刚性转子的平衡计算

发布时间：

2024-07-03 17:36

主要内容：刚性转子的静平衡计算、刚性转子的动平衡计算

知识点解析：

刚性转子的静平衡计算

静不平衡现象：

转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力。

静平衡设计：

径宽比D/b≧5 的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为

其不平衡质量分布在同一回转平面内。根据转子结构定出偏心质量的大小和方位；计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位；在转子设计图上加上该平衡质量，以便使设计出来的转子在理论上达到平衡。

己知：分布于同一回转平面内的偏心质量为 ml , m2 和m3从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1，r2和r3。当转子以等角速度 w 转动时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为： F1 , F2 , F3 。如图所示

为了平衡这些惯性力，可在转子上加一平衡质量。使其产生的离心惯性力与各偏心质量的离心惯性力相平衡：如图所示

F=F1+F2+F3+Fb=0

me=m?r?+m?r?+m?r?+ =0

m 和 e 分别为转子的总质量和总质心的向径；

mi和 ri分别为转子各个偏心质量及其质心的向径；

mb和rb别为所增加的平衡质量及其质心的向径。

式中 mr称为质径积，表示在同一转速下转子上各离心惯性力

的相对大小和方位。

若转子的实际结构不允许在向径rb的方向上安装平衡质量,可在向径rb的相反方向上去掉一部分质量来使转子得到平衡.如图所示

若在所需平衡的回转面内实际结构不允许安装或减少平衡质量,可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量,以使转子得以平衡。

根据上面的分析,对于静不平衡的转子,不论它有多少个偏心

质量,都只需要在同一个平衡面内增加或除去一个平衡质量即

可获得平衡,故又称为单面平衡。

刚性转子的动平衡计算

动不平衡问题:

在转子运转的情况下才能显示出来。对于径宽比D/b<5的转子(多缸发动机的曲柄、汽轮机转子),其质量就不能视为分布在同一平面,这时偏心质量往往分布在若干个不同的回转平面内。如图所示

转子的动平衡设计:

1、根据转子结构确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置。

2、计算出为使转子得到动平衡所需增加的平衡质量的数目、大小及方位

3、在转子设计图上加上这些平衡质量,以便使设计出来的转子在理论上达到动平衡。

设转子上的偏心质量m1,m2和m3分别在回转平面1,2,3内,其质心的向径分别为r1、r2、r3。当此转子以角速度回转时,它们产生的惯性力F?、F?及F?,将形成一空间力系,故转子动平衡的条件是:各偏心质量(包括平衡质量)产生的惯性力和力矩矢量和为零,

即

∑F=0∑M=0

如图所示在转子的两端选定两个垂直转子轴线的平面T'、T''。设T'与T”相距L,平面1到平面T'、T''的距离分别为。F1可用分解到平面T'和T"中的力F?'、F?'';来代替。由理论力学的知识知:

将各离心惯性力按上述方法分别分解到平衡基面T'、T''内,即将F?、F?及F?分解为F?'、F?'、F?'和F?''、F?''、F?''。这样就把空间力系的平衡问题,转化为两个平面汇交力系的平衡问题了只要在平衡基面T'、T"内适当地加一平衡质量,使两平衡基面内的惯性力之和分别为零,转子便可得以动平衡