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機(jī)械平衡的概述
2012-12-22
平衡的內(nèi)容及分類(Contents and Classification of Mechanical Balance)
1、機(jī)構(gòu)平衡(Mechanism Balance)
所有構(gòu)件的慣性力和慣性力矩，最后以合力和合力矩的形式作用在機(jī)構(gòu)的機(jī)架上。這類平衡問(wèn)題稱為機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的平衡。
、撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及其特點(diǎn)( Dynamic Balance of Flexible Rotor and Its Character)
在很多高速與大型回轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子的工作速度往往超過(guò)其本身的臨界速度，這些轉(zhuǎn)子在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中將產(chǎn)生明顯的變形——動(dòng)撓度，因而引起或加劇其支承的振動(dòng)。由于動(dòng)撓度的出現(xiàn)，使轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)復(fù)雜化了，即除由于質(zhì)量分布不均造成的不平衡外，增加了由于轉(zhuǎn)子彈性變形造成的不平衡，而后者又隨工作轉(zhuǎn)速按復(fù)雜規(guī)律變化。與剛性轉(zhuǎn)子的平衡相比，撓性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：
1) 轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量對(duì)支承引起的動(dòng)壓力和轉(zhuǎn)子彈性變形的形狀隨轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速而變化，因此，在某一轉(zhuǎn)速下平衡好的轉(zhuǎn)子，不能保證在其它轉(zhuǎn)速下也是平衡的。
2) 減小或消除支承的動(dòng)壓力不一定能減小轉(zhuǎn)子的彎曲變形。而明顯的彎曲變形將對(duì)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和工作性能產(chǎn)生有害的影響。
對(duì)于需要進(jìn)行雙面平衡的回轉(zhuǎn)體，應(yīng)使用能測(cè)量相位的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡測(cè)試儀器，因而需要在回轉(zhuǎn)體上設(shè)置其準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，常用光電式.也有使用由支承處的振動(dòng)信號(hào)觸發(fā)的同步閃光燈，由于人眼的視覺(jué)暫停現(xiàn)象，會(huì)學(xué)得觀察到的回轉(zhuǎn)體，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若預(yù)先在校正面上設(shè)置了0°，90°，180°…等角度標(biāo)記，便可在同步內(nèi)光的情況下，便可以觀察出設(shè)置的0°角度標(biāo)記與某固定位置（例如水平方向）之間的夾角了。
有了其準(zhǔn)信號(hào)，能確定支承處振動(dòng)響應(yīng)的復(fù)振幅XL及XR，便可按系數(shù)影響法計(jì)算不平衡量的大少了。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡時(shí)，通常并不知道系統(tǒng)的剛度矩陣或質(zhì)量矩陣，也不容易確定支承的剛度或陰尼特性，以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化動(dòng)剛度矩陣，這時(shí)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，求出系統(tǒng)的動(dòng)柔度矩陣，再通過(guò)求逆矩陣，求出剛度矩陣。這個(gè)方法稱為影響系數(shù)法，在柔性回轉(zhuǎn)體多校正面平衡中，也得到廣泛應(yīng)用。
影響系數(shù)法采用復(fù)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較方便，其系數(shù)矩陣元素，也為復(fù)數(shù)，因而可以考慮陰尼的影響，而不像軟支承動(dòng)平衡機(jī)或硬支承動(dòng)平衡機(jī)那樣盡量減小支承的陰尼，并在分離解處時(shí)，將其略去不計(jì)。影響系數(shù)矩陣元素為w2的函獲得，測(cè)試時(shí)，均應(yīng)在固定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，轉(zhuǎn)速變了，影響系數(shù)矩陣值也就變了。
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1、機(jī)構(gòu)平衡(Mechanism Balance)
所有構(gòu)件的慣性力和慣性力矩，最后以合力和合力矩的形式作用在機(jī)構(gòu)的機(jī)架上。這類平衡問(wèn)題稱為機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的平衡。
、撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及其特點(diǎn)( Dynamic Balance of Flexible Rotor and Its Character)
在很多高速與大型回轉(zhuǎn)機(jī)械中，轉(zhuǎn)子的工作速度往往超過(guò)其本身的臨界速度，這些轉(zhuǎn)子在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中將產(chǎn)生明顯的變形——動(dòng)撓度，因而引起或加劇其支承的振動(dòng)。由于動(dòng)撓度的出現(xiàn)，使轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)復(fù)雜化了，即除由于質(zhì)量分布不均造成的不平衡外，增加了由于轉(zhuǎn)子彈性變形造成的不平衡，而后者又隨工作轉(zhuǎn)速按復(fù)雜規(guī)律變化。與剛性轉(zhuǎn)子的平衡相比，撓性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：
1) 轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量對(duì)支承引起的動(dòng)壓力和轉(zhuǎn)子彈性變形的形狀隨轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速而變化，因此，在某一轉(zhuǎn)速下平衡好的轉(zhuǎn)子，不能保證在其它轉(zhuǎn)速下也是平衡的。
2) 減小或消除支承的動(dòng)壓力不一定能減小轉(zhuǎn)子的彎曲變形。而明顯的彎曲變形將對(duì)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和工作性能產(chǎn)生有害的影響。
對(duì)于需要進(jìn)行雙面平衡的回轉(zhuǎn)體，應(yīng)使用能測(cè)量相位的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡測(cè)試儀器，因而需要在回轉(zhuǎn)體上設(shè)置其準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，常用光電式.也有使用由支承處的振動(dòng)信號(hào)觸發(fā)的同步閃光燈，由于人眼的視覺(jué)暫停現(xiàn)象，會(huì)學(xué)得觀察到的回轉(zhuǎn)體，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若預(yù)先在校正面上設(shè)置了0°，90°，180°…等角度標(biāo)記，便可在同步內(nèi)光的情況下，便可以觀察出設(shè)置的0°角度標(biāo)記與某固定位置（例如水平方向）之間的夾角了。
有了其準(zhǔn)信號(hào)，能確定支承處振動(dòng)響應(yīng)的復(fù)振幅XL及XR，便可按系數(shù)影響法計(jì)算不平衡量的大少了。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡時(shí)，通常并不知道系統(tǒng)的剛度矩陣或質(zhì)量矩陣，也不容易確定支承的剛度或陰尼特性，以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化動(dòng)剛度矩陣，這時(shí)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，求出系統(tǒng)的動(dòng)柔度矩陣，再通過(guò)求逆矩陣，求出剛度矩陣。這個(gè)方法稱為影響系數(shù)法，在柔性回轉(zhuǎn)體多校正面平衡中，也得到廣泛應(yīng)用。
影響系數(shù)法采用復(fù)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較方便，其系數(shù)矩陣元素，也為復(fù)數(shù)，因而可以考慮陰尼的影響，而不像軟支承動(dòng)平衡機(jī)或硬支承動(dòng)平衡機(jī)那樣盡量減小支承的陰尼，并在分離解處時(shí)，將其略去不計(jì)。影響系數(shù)矩陣元素為w2的函獲得，測(cè)試時(shí)，均應(yīng)在固定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，轉(zhuǎn)速變了，影響系數(shù)矩陣值也就變了。
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