静平衡与动平衡
1. 质量中心(质点定义)
此点周围的静态质量力矩为零。
可用下列关系表示:
m r i i
∑=0 式中,i m --各部分质量,i r --每部分质量与质点之间的距离矢量。
计算实例:
我们可看出:1132575gr mm m r ==⋅⋅⨯
2217575 gr mm m r ==⋅⋅⨯
2. 惯性轴(定义)
围绕其周围质量力矩之和为零的一条直线。
根据定义可得出如下公式:
m r i i
∑=0 式中,i m --各部分质量,i r --各部分质量与惯性轴的垂直距离。
从惯性轴的定义可得出惯性轴与不平衡量的如下关系:如果一物体的惯性轴与旋转轴是重叠在一起,则此物体的不平衡量为零。
也就是说当一物体的质量平均分布在旋转轴也就是惯性轴的周围,则此物体处于平衡状态。
3. 不平衡量的定义
质量在旋转轴周围分布不均。
当一个旋转件的质量没有均匀的分布在旋转轴周围,就产生了不平衡量。
从这个定义可清楚看出没有确定旋转轴,不平衡量就无从谈起。
此旋转轴只是质量均匀分布在其周围的假设中的一根轴。
如下图所示:
平衡位置 不平衡位置 每个转子可分成很多不同的部分(垂直旋转轴的方向),每个部分有自己单独的不平衡量,我们将局部不平衡量(每个部分的)的表达式定义如下:
j j i r m U ⋅=∑
式中,i U --i 部分的不平衡量(用垂直旋转轴方向的矢量来表示),j m --I 部分每个足够小的块的质量,j r --每小块与旋转轴之间的距离,符号∑表示矢量的叠加。
从每部分的不平衡量的定义可清楚看出不平衡量是静态质量根据与旋转轴之间的距离计算出来的力矩。
总不平衡量是局部不平衡量之和,可用下述数学公式表示:
{}i t U U =
旋转体的不平衡量可看作是垂直旋转轴各自平行截面的不平衡量的矢量之和。
旋转轴
旋转轴
即上式中,t U --总不平衡量,i U --相互平行截面的不平衡量。
上图所指的每个矢量可看作旋转体单个截面的不平衡量。
4. 静不平衡量(定义)
如果不平衡量完全等同一个矢不平衡量,其矢不平衡量与转子质点所处同一截面(惯性轴平行旋转轴)。
对于轴向尺寸较小的盘状转子即宽径比(B/D)小于0.2的零件,例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等,它们的质量可以视为分布在同一平面内。
如图所示,红色小块为偏心质量,由于偏心质量的存在,转子在运转过程中必然产生惯性力,从而在转动副中引起附加动压力。
刚性转子的静平衡就是利用在刚性转子上加减平衡质量的方法,使其质心回到回转轴线上,从而使转子的惯性力得以平衡的一种平衡措施。
惯性轴 旋转体质点
旋转轴。