第八章 回转件的平衡
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第八章 回转件的平衡
8-1 回转件平衡的目的
8-2 回转件的平衡计算
8-3 回转件的平衡试验
8-1 回转件平衡的目的
回转件不平衡的原因： 结构不对称 制造不准确 材质不均匀
不平衡的危害：
在轴承中产生周期性的附加动压力，产生振 动，产生噪声； 降低精度，降低可靠性； 降低轴承寿命，降低效率。
F=F1+F2+F3+Fb=0
mw e m1w r1 m2w r2 m3w r3 mbw rb 0
2 2 2 2 2
me m1r1 m2 r2 m3r3 mb rb 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；
任何一个质径积都可以用任意选定的两个回转平面 内的质径积代替，若向径不变，任一质量可用任意 选定的两个回转平面内的质量代替。
注意：两个质径积或者两个质量应在平衡 质量向径积和回转轴线构成的平面内。 平衡后，这类回转件可在任意回转位置 保持平衡，故称为静平衡。
结论：
（1）静平衡的条件：分布于转子上的各个偏心质量的离 心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。 （2）对于静不平衡的转子，无论它有多少个偏心 质量，都只需要适当地增加一个平衡质量即 可获得平衡,即对于静不平衡的转子，需加平 衡质量的最少数目为1。
当转子以等角速度 w转动时，平面 1内的偏心质量m1所产生的离心惯 性力： F1 = m1w2。 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 l 1 、 l1"
F1 来代替。 F1可用分解到平面 T‘ 和T"中的力 F1 、
已知： 分布于同一回转平面内的偏心质 量为m1, 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。
增加一个平衡质量mb，其向径为rb， 所产生的离心惯性力为Fb。 要求平衡时，Fb, F1, F2, F3所形 成的合力F应为零：
mb和 rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。
• 质量与向径的乘积称为质径积，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。 • 转子平衡后，其总质心将与回转轴线相重合，即e = 0 。
• 根据质径积mbrb，确定rb和平衡质量大小。 • 安装方向：向量图上所指的方向。
为了使设计出来的转子质量不致过大，一般应尽 可能将rb选大些，这样可使mb小些。
二、质量分布不在同一回转面内
假设m1=m2, r1=r2 回转件是否达到静平衡？
动不平衡问题：
在转子运动的情况下才能显示 出来的不平衡现象。
转子的动平衡设计：
径宽比D/b <5的转子（多缸 发动机的曲轴、汽轮机转 子）。 特点：轴向宽度较大，其质 量分布在几个不同的回转平 面内。 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。
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 l' 、 " 1 1
l
若向径不变，则m1、m2、m3可分别等效到两个 平面T‘ 、 T“内。
动平衡设计步骤：
1) 在转子上选定两个适于安装平衡质量的平面作为 平衡平面或校正平面； 2) 确定需在两个平衡平面内增加的平衡质量的质径 积大小和方向； 3) 选定向径，将平衡质量加到转子相应的方位上。
小结：
(1) 动平衡的条件：当转子转动时，转子上分布在不同平面内的 各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为 零。 (2) 对于动不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为2。动 不平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。 (3) 经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡 的转子则不一定是动平衡的。
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8-3 回转件的平衡试验
当刚性转子的径宽比D/b≥5时，通常只需对转子进行静平衡 试验。 静平衡试验所用的设备称为静平衡架。
导轨式静平衡架： 1) 应将两导轨调整为水平且互相平行； 2) 将转子放在导轨上，让其轻轻地自由滚动； 3) 待转子停止滚动时，其质心S 必在轴心的正 下方，这时在轴心的正上方任意向径处加一 平衡质量（一般用橡皮泥）； 4) 反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任 何位置保持静止为止； 5) 根据橡皮泥的质量和位置，得到其质径积； 6) 根据转子的结构，在合适的位置上增加或减 少相应的平衡质量。
圆盘式静平衡架：
当转子两端支承轴的尺寸不同 时，应采用这种平衡架。
径宽比D/b＜5的刚性转子：必要时在制成后还 要进行动平衡试验。 动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行， 确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小 及方位。
一种带微机系统的硬支承动平衡机
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。
l1 l1 m1 m1 l m1 , m1 l l2 l2 m2 , m m2 m 2 2 l l l3 m l3 m3 m3 , m3 3 l l
wenku.baidu.com
这类平衡叫动平衡
动平衡回转件 是否是静平衡 的？ 反之，静平衡 回转件是否一 定动平衡？
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，如何做？
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！
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。
mb和mb处于经过mb的质心且包含回转轴线的平面内。 在此平面内，mb、mb产生的离心力的合力应等于 mb产生的离心力。 mbrb mbrb mb rb mbrbl mbrbl l mb rb mb rb l l mb rb mb rb l 若rb rb rb，则 l mb mb l l mb mb l
精密机床主轴、电动机转子、汽轮机转子、 汽车轮胎等都需要进行平衡。
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8-2 回转件的平衡计算
一、质量分布在同一回转面内 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。
1) 根据转子结构定出偏心质量的大小和方位； 2) 计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小 及方位； 3) 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。
8-1 回转件平衡的目的
8-2 回转件的平衡计算
8-3 回转件的平衡试验
8-1 回转件平衡的目的
回转件不平衡的原因： 结构不对称 制造不准确 材质不均匀
不平衡的危害：
在轴承中产生周期性的附加动压力，产生振 动，产生噪声； 降低精度，降低可靠性； 降低轴承寿命，降低效率。
F=F1+F2+F3+Fb=0
mw e m1w r1 m2w r2 m3w r3 mbw rb 0
2 2 2 2 2
me m1r1 m2 r2 m3r3 mb rb 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；
任何一个质径积都可以用任意选定的两个回转平面 内的质径积代替，若向径不变，任一质量可用任意 选定的两个回转平面内的质量代替。
注意：两个质径积或者两个质量应在平衡 质量向径积和回转轴线构成的平面内。 平衡后，这类回转件可在任意回转位置 保持平衡，故称为静平衡。
结论：
（1）静平衡的条件：分布于转子上的各个偏心质量的离 心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。 （2）对于静不平衡的转子，无论它有多少个偏心 质量，都只需要适当地增加一个平衡质量即 可获得平衡,即对于静不平衡的转子，需加平 衡质量的最少数目为1。
当转子以等角速度 w转动时，平面 1内的偏心质量m1所产生的离心惯 性力： F1 = m1w2。 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 l 1 、 l1"
F1 来代替。 F1可用分解到平面 T‘ 和T"中的力 F1 、
已知： 分布于同一回转平面内的偏心质 量为m1, 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。
增加一个平衡质量mb，其向径为rb， 所产生的离心惯性力为Fb。 要求平衡时，Fb, F1, F2, F3所形 成的合力F应为零：
mb和 rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。
• 质量与向径的乘积称为质径积，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。 • 转子平衡后，其总质心将与回转轴线相重合，即e = 0 。
• 根据质径积mbrb，确定rb和平衡质量大小。 • 安装方向：向量图上所指的方向。
为了使设计出来的转子质量不致过大，一般应尽 可能将rb选大些，这样可使mb小些。
二、质量分布不在同一回转面内
假设m1=m2, r1=r2 回转件是否达到静平衡？
动不平衡问题：
在转子运动的情况下才能显示 出来的不平衡现象。
转子的动平衡设计：
径宽比D/b <5的转子（多缸 发动机的曲轴、汽轮机转 子）。 特点：轴向宽度较大，其质 量分布在几个不同的回转平 面内。 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。
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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。
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 l' 、 " 1 1
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若向径不变，则m1、m2、m3可分别等效到两个 平面T‘ 、 T“内。
动平衡设计步骤：
1) 在转子上选定两个适于安装平衡质量的平面作为 平衡平面或校正平面； 2) 确定需在两个平衡平面内增加的平衡质量的质径 积大小和方向； 3) 选定向径，将平衡质量加到转子相应的方位上。
小结：
(1) 动平衡的条件：当转子转动时，转子上分布在不同平面内的 各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为 零。 (2) 对于动不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为2。动 不平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。 (3) 经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡 的转子则不一定是动平衡的。
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8-3 回转件的平衡试验
当刚性转子的径宽比D/b≥5时，通常只需对转子进行静平衡 试验。 静平衡试验所用的设备称为静平衡架。
导轨式静平衡架： 1) 应将两导轨调整为水平且互相平行； 2) 将转子放在导轨上，让其轻轻地自由滚动； 3) 待转子停止滚动时，其质心S 必在轴心的正 下方，这时在轴心的正上方任意向径处加一 平衡质量（一般用橡皮泥）； 4) 反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任 何位置保持静止为止； 5) 根据橡皮泥的质量和位置，得到其质径积； 6) 根据转子的结构，在合适的位置上增加或减 少相应的平衡质量。
圆盘式静平衡架：
当转子两端支承轴的尺寸不同 时，应采用这种平衡架。
径宽比D/b＜5的刚性转子：必要时在制成后还 要进行动平衡试验。 动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行， 确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小 及方位。
一种带微机系统的硬支承动平衡机
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。
l1 l1 m1 m1 l m1 , m1 l l2 l2 m2 , m m2 m 2 2 l l l3 m l3 m3 m3 , m3 3 l l
wenku.baidu.com
这类平衡叫动平衡
动平衡回转件 是否是静平衡 的？ 反之，静平衡 回转件是否一 定动平衡？
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，如何做？
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！
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。
mb和mb处于经过mb的质心且包含回转轴线的平面内。 在此平面内，mb、mb产生的离心力的合力应等于 mb产生的离心力。 mbrb mbrb mb rb mbrbl mbrbl l mb rb mb rb l l mb rb mb rb l 若rb rb rb，则 l mb mb l l mb mb l
精密机床主轴、电动机转子、汽轮机转子、 汽车轮胎等都需要进行平衡。
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8-2 回转件的平衡计算
一、质量分布在同一回转面内 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。
1) 根据转子结构定出偏心质量的大小和方位； 2) 计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小 及方位； 3) 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。