.刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述: 1. 基本概念1.1 :不平衡离心力基本公式由于材料组织不均匀、加工外形的误差、装配误差以及结),具有一定转速的刚性转动件(或称转子转子产,使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合,因而旋转时(如键槽)等原因,构形状局部不对称: 其值由下式计算生不平衡离心力,22) 公斤--------(πn／g)×e×ω30)=(G／g)×e×( C=(G／)(公斤式中: G------转子的重量) (毫米e-------转子的重心对旋转轴线的偏心量) (转／分n-------转子的转速)弧度／秒------转子的角速度( ω2)9800(毫米／秒g-------重力加速度成,,也会引起非常大的不平衡的离心力,当重型或高转速的转子,即使具有很小的偏心量由上式可知.,转子必须进行平衡为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原由之一.所以零件在加工和装配时 1.2 :转子不平衡类别如转轴线上,,即转子重心不在旋1.2.1 转子的惯性轴与旋转轴线不相重合静不平衡——,但相互平行.,将产生不平衡的离心力所示.当转子旋转时图1a且相交于转子的重心,动不平衡1.2.2——转子的主惯性轴与旋转轴线主交错将产生不平衡的离心力但转子旋转时将产生一不平,所示.这时转子虽处于平衡状态,即转子重心在旋转轴线上, 如图1b上.衡力矩.,又存在动不平衡这种情况称静动不平衡大多数情况下,转子既存在静不平衡1.2.3,静动不平衡——, ,而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点即转子的主惯性轴与旋转轴线既不重合,又不平行.,将产生一个不平衡的离心力和一个力矩所示.当转子旋转时如图1c故又,安放一个平衡重量,就可以使转子达到平衡1.2.4 转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)即将转子的轴颈放置在水平刀刃,,在转子静力状态下确定称单面平衡.平面的重量的数值和位置.这种方法叫静平衡较重部份会向下转动就可以看出其不平衡状态,,加以观察支承上,,,)内各加一个平衡重量转子动不平衡及静动不平衡必须在垂直于旋转轴的二个平面1.2.5 (即校正平面因需两个这种方法叫动平衡必须在转子旋转情况下确定平面的重量的数值和位置使转子达到平衡. , , ...,平面作平衡校正故又称双面平衡1/3以下。
刚性转子只须作低速动平衡试验，其平衡转速一般选用第一临界转速的.1.3:转子不平衡产生的原因. 1.3.1 设计与制图的误差.材料的缺陷 1.3.2.加工与装配的误差 1.3.31.4 :转子不平衡产生的不良效应. 会对轴承、支架、基体产生作用力1.4.1.引起振动 1.4.2静不,.一般的说来,机架的刚度有关,所以转子不平衡不一定就会产生振动但不平衡与质量分布. 平衡影响大于力矩不平衡的影响: 动平衡与静平衡的选择2.:一般选取的范围2.1其工作转速不轮), 需要作平衡试验的,(δ／D )≤0.2时(盘状转子D2.1.1 当转子厚度δ与外径之比.都只需进行静平衡高低,转／1000),只要转子的转速＞D )≥1时(辊筒类转子当转子厚度δ(或长度)与外径D之比(δ／2.1.2.都要进行动平衡分,而D )≥1 (δ／1—时和当转子厚度δ与外径D之比D )之比当转子厚度2.1.3. δ与外径D (δ／在0.2部分加工还是全部加工情况(使用功能;制造工艺;;1000转子的转速＜转／分时,需根据转子的重量旋,.一般不重要部位使用的零件来确定是否需要进行动平衡还是静平衡加工)及轴承的距离等因素,.一般只按排作静平衡,转速度较低的转子零件, 设计需要作平衡试验的2):( 2.2 按图表选择见图..上斜线以上的转子必须进行,.下一条线以下的转子只需进行静平衡图2 表示平衡的应用范围部分加工还是全部加(;加工情况;使用功能;制造工艺动平衡,两斜线之间的转子须根据转子的重量旋转一般不重要部位使用的零件,及轴承的距离等因素,来确定是否需要进行动平衡还是静平衡.工). ,一般只按排作静平衡速度较低的转子零件, 设计需要作平衡试验的3. 许用不平衡量的确定:3.1: 许用不平衡量的表示方法评价转子不平衡大小在图纸上可以,即转子重量与许用许用不平衡力矩表示 . 也可用,单位为克.毫米用偏心距的乘积. ,单位为微米偏心距表示1973年国际标准化协会对于刚性转子G的许用偏心距相应不同平衡精度等级和各种具有代表性的旋转机械钢性转子1 3和表应具有的精度等级分别表示在图 .可供确定刚性转子许用不平衡量值的上.参考)的许用不平衡静平衡(单面平衡力矩为:) (克／毫米M=e×G)的许用不平衡动平衡(双面平衡: 力矩为) 克／毫米( M=1／2(e×G)式中:3)见图毫米, e——许用偏心距(图三) G——转子重量(克而中的全数值. 3若转子用许用偏心距表示不平衡大小时,则静平衡的许用值可取图) 3放大图(图3可参见附页图动平衡的校正平面许用值取图3中的数值的一半.3.2:许用不平衡量控制的误差如下平衡精度等级允许偏差15% ±G2.5~G1630% ±G150% ±G0.4:平衡精度的分类3.3,的判断标准中”旋转刚性平衡精度”推荐1973年国际标准化ISO1.,见下表等级倍阶比被分为下按乘积为一常数根据eω,2.5111表..10／60≈n／用转／分, ω用弧度／秒测定,则注: ω=2πn 1、若n. 、指曲轴驱动件是一个组合件,包括曲轴、飞轮、离合器、皮带轮、减振器和连杆的转动部份等 2 活塞速度高于9米／秒为高速柴油机发动机3、指活塞速度低于9米／秒为低速柴油机发动机,. 、发动机整机转子其重量包括注②所述的曲轴驱动件的全部重量43.4在外圆处许用静平衡配重值与平衡精度等级和工作转速度关系式许用静平衡在外圆处配重值计算公式为：10000/n---------- g ×G/R×m= eω许用动平衡在外圆处配重值计算公式为：m= [eω×G/R×10000/n]/2------ g注：1）后面除2是动平衡的两个端面处的每一端面的动平衡许用配重值。
2）其中：m--------许用配重值。
gG--------工件重量。
kgeω-----选定的平衡精度等级数值。
mm/sD/2；R------工件半径。
mmω-----------工件角速度。
弧度/秒ω=n×π/30≈(1/10）nn------------工件转速。
r/min4. 长辊筒许用不平衡量的确定:4.1 长辊筒的类别和动,静平衡的选择:根据一些资料介绍,辊筒的总长与辊面直径之比L／D大于12为长辊筒, L／D大于20为细长辊筒, L／D大于30为超长辊筒. 其细长辊筒、超长辊筒，因细长,加工困难,易产生弯曲变形,是造成不平衡的一项重要原因. 辊筒的总长-----注:应包括轴径长度辊筒一般是由薄臂管和轴头焊接而成, 长辊筒、超长辊筒的工作速度一般较低,在300-400转／平衡的选择,根据动,.分以下静平衡选择的原则,大部份选用静平衡试验.4.2 长辊筒许用不平衡量的选择:4.2.1 长辊筒许用不平衡量的选择,可按上述图3和表1进行选取.例如:6850.11.1-23海绵辊,φD=φ90±0.50;辊面长L=2700;总长3070;静重G=61;工作速度为60转...／分.故选取静平衡601,但工作速度很低转／分, 根据动,静平衡选择的原则,L／D大于特殊要求的发动机个别,“机床及一般机械的转动件,一般电机转子根据表1中所述原则,此辊可按3但图转／分,查对图3,所同类等级,可选择平衡精度同类等级为G6.3级.再按工作速度60转动件”查得结果,,按工作速度为150转／分进行查对,最低速度为150转／分, 故提高速度等级中G.6.3级400μm.许用偏心量为. 毫米G=0.40×61Kg=24400克. 即在重心处允许的偏心力矩为与上述查表得出的外61Kg=61克.,即外圆处允许的偏心重为G=(1／1000)×按上述实例外圆,.平衡的精度高出近9倍之多圆处允许的偏心重为G=542.22克的数值相比,外圆转换成重=61克,,加工后的直线度为0, 则从外圆允许的偏心重为G 假设此长辊筒为刚性辊外圆其重心只允许偏移.即此辊在刚性体的条件下,×R)／G=0.045毫米心处允许的偏心距为e=(61克级以上得出相当于G1300转／分,反查图3,按此精度0.045以下,否则超差不合格.,以工作速度..精度非常高的平衡精度或根据静平衡的许用配重值公式计算为：10000/n---------- g×G/R×m=eωn=60 r/min 代入则：m=50g，G=61kg, R=45mm, 将级10000/60)=0.2213=50/(61/45×（G/R×10000/n）eω= m/比级高，G0.22级，比G1即在工作速度60转/分和情况下，外圆处为50克时其精度等级相当于倍之多。
最高级G0.4级还高1加工中弯曲变形极.之比大于30为超长辊筒／90=34.1,其L／D 而此件长径比L／D=3070其.:块的并具有足够的配焊配重20直径大φ20①辊筒的总长与辊面直径之大.1000)计算确其静平衡在外圆处的许用不平衡量可(计结构及空间位,,级精度以下的全长直线度控制在7大于30,直径小于φ120,②辊筒的总长与辊面直径之比L／D否则设计应改计算确定.倍的(1／1000)G,建议其静平衡在外圆处的许用不平衡量值可按2—4.,以提高辊筒刚性和加工精度,尺寸和材料,并从设计和工艺手段进行攻关进结构工作速度, 设计结构,主动,③其余的需根据辊筒使用功能,被动和配焊配重棒空间位置及工艺加工精度等综合情况确定.5. 设计对平衡在图纸中应注明的数据:5.1 在图中应给出平衡的类型和许用不平衡力矩的数值. 单位: 克.毫米(及公差范围)或偏心距的数值. 单位: 微米50%范围??或者给出转子的质量,工作速度及平衡精度等级等数据.(动、静平衡的许用不平衡量值相差一倍.)5.2 在图中应予留或注明平衡所需的配焊棒、块或去除重量的位置和要求.5.3 必要时,在图中还应给出平衡机的支承形式和它们配置驱动装置、选择的平衡速校正的平面位置...5.4 在图中有时还要说明与平衡工作有关的转子的制造和装配程度情况,例如,带不带飞轮、键或其它类似的零件.5.5 零件的制造公差,形状公差和装配的配合间隙等,应必须要小于许用不平衡偏心距的值,否则其平衡无意义.5.6 选取许用不平衡力矩的精度等级时,必须考虑工件的刚度,结构型式及其变形引起的挠曲而造成的质量偏移.5.7 对于许用不平衡力矩的精度等级,应根据工件的使用要求,经济合理性的选择确定.避免不必要的过高的高精度平衡要求.对一般长辊筒类零件, 为了便于平衡配重的按排,建议轴头结构形式改为下形式,仅作参考.见▲如下示意图: ------此仅作参考.,,加工外圆配合尺寸1轴颈和件2筋板焊在一起堵盖件2筋板,件3.先将件图中件1轴颈,3,待辊筒半精加工找好平衡后再将件许,此时件3堵盖先不把上或先不焊上然后装入辊筒内焊接堵盖把上或最后焊件3块的空间,腔内切屑易清理,堵盖把上或焊上.这样找平衡时,有配焊配重棒,. ,但许有待验证这样外表面很美观.但此结构是否可行,焊上. ,本次日东项目就是采取这种结构的如果辊筒刚性太差,也可将中间筋板貫穿辊面总长▲: 长辊筒平衡工艺的按排和注意事项6.:毛坯材料的不平衡因素6.1根.号无缝钢管, 薄臂管大多采取20 长辊筒一般是由薄臂管或多层复合管和两端轴头焊接而成:无缝钢管尺寸偏差的规定据国标YB231-70:钢管的弯曲度偏差m ／弯曲≤1.5mm 臂厚≤15mm------------------m ／≤3.0 mm 臂厚＞15~30------------------弯曲m ≤4.0 mm／30----------------------弯曲臂厚＞:臂厚均匀度偏差臂厚的均匀允差±15% 外径＜57mm的各种臂厚----------+12.5% ~ -15% 3~20----------------------臂厚的均匀允差臂厚12.5% 臂厚的均匀允差±臂厚＞20-----------------------在长辊筒的中的钢管弯曲和臂厚偏差是造成整体辊筒不平衡的重要原因之一,从毛坯材料看出,因此对辊筒中的钢管在工艺中采取加工内孔和外圆.公斤到100公斤偏重最大可造成实践中证明,80是减少整体辊筒不平衡量,以保证同轴或者内孔不加工采取借车或在内孔中预焊配重棒的工艺方法.的有效的工艺措施:建议工艺采取以外圆为基准车内左右的刚性较好的钢管筒体长度小于内孔直径大于①φ100,1200,..),工艺上均采取加工方法. (孔即不管设计要不要求内外圆加不加工,保证内外圆同轴工艺直径比较小且细长的筒体,以上或者长径比＞12的,②内孔直径小于φ100, 长度大于1200.,以尽量减少偏重最好采取推镗内孔,特长件可采取两端对推镗加工内孔工艺采取借车外圆或在内孔毛坯面处以上的厚皮长筒体, , 内孔直径在φ150③长径比＞12的. e公式参见下条内容焊配重棒进行初步予平衡.其工艺措施、有关规定和借车偏心距: ④借车修偏法:a) 长辊筒借车近似公式mm D×L)----------------e=80000(G／工件外圆mm 其中: e----------中心偏心距kg 平衡机在外圆处得出的借偏重量值G-----外圆mmD----------工件车前的直径mm L------借车偏工件的长度工件:长辊筒借车移位的规定和方法b)度方180,均按动平衡机做出的轻点标记反长辊筒类工件平衡采取借车方法时2 e. 用千分表旋转测量跳动值为值,e值进行借车加工, 注意工件中心的位移量为e向位移. G静平衡偏重值结果是指外圆面处的偏重量值外圆见下图示: ⑤焊配重修偏法焊前辊筒的筒体配重棒修配法简图带轴颈辊筒的配重棒修配法简图配焊r 长辊筒体工件平衡采取焊配重棒方法时,均按轻点标记的同方向中部相应a)G. 处重心点的偏重量值. 动平衡结果要求给出在需要进行焊接配重棒r部位进行配焊加工.并做出具体位置和重量值的标记此中心点由动平衡机操作者根据工艺要求控制, , .要求可两端分配焊接根据具体情况,最长应不超过300~400左右,b)焊配重棒的长度3. 1／C) 配重棒的焊缝必须牢固,其焊缝长度应不小于配重棒的.去重修偏法⑥采取钻孔、铣削、刨削、偏心车削、打磨、抛光、激光熔化金属等去, 在设计允许的部位要考虑到去除金属后应力施放后的,但注意对细长轴,刚性极差的零件除金属的方法消除不平衡.设计必须注明键槽铣出还是不铣出时( 变形引起的二次不平衡.(例如大键槽铣后均发生变形) 如果是空槽则要求设计必须如果按装长键的话应在末铣键槽前作平衡试验,作平衡的明确要求,) 给出对称铣削槽口的位置以达到平衡的目的.机械固定配重块修偏法⑦这种.卡子等紧固方法固定配重块消除不平衡采取将配重块用螺钉在设计允许的部位, ,. 方法避免了因焊接配重块而产生变形引起的二次不平衡..海绵辊采取在两端轴颈按装偏心套方法，例如6850逐层采取减小或消除不平衡的预先平,冷却辊等)必须从里向外对于复合型辊筒(如加热辊,⑧.以保证最后整体不平衡量最小的工艺要求衡工艺措施,:轴头焊接与配重棒焊接的不平衡因素6.2:轴头焊接偏心不平衡 6.2.1使轴头的轴心发生位,,焊接时焊接应力的变形轴头组对焊接时,因组对时按装的偏差因此工艺上要求必须以筒体外圆为基准修正中心.,这种偏移量有时很大移,特别是长度较长轴头设计对轴头必须,.为了具有足够的修整量,然后车圆轴头各部,以保持整体辊筒剩余不平量最少孔另外要严格规范焊接工保证定位精度,轴头与辊筒的配合公差要合理选择留出一定的加工余量.,.,保证对中性艺,采取对称点焊接: 焊配重棒变形的不平衡 6.2.2焊后均产生整体辊筒中特别是较长的轴头,,采取钻孔插入配焊棒焊接,①辊筒整体平衡时 .。