【正文】 動平衡原理 ....................................... 8 轉子產生不平衡的原因及其危害 ....................... 8 不平衡的種類 ..................................... 10 靜不平衡 ............................................. 10 力偶不平衡 ........................................... 10 動不平衡 ............................................. 10 準靜不平衡 ........................................... 10 剛性轉子的動平衡原理 ............................. 11 撓性轉子的動平衡原理 ............................. 11 小結 ............................................. 12 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 V 3 平衡機的總體設計 ...................................... 13 動平衡機傳動方式的選擇 ........................... 14 驅動方式的選擇 ................................... 15 動平衡機的 支承 方式的確定 ......................... 15 小結 ............................................ 16 4 平衡機機械結構的設計與計算 ............................ 17 底座設計 ........................................ 17 電機選型 ........................................ 18 電機支架設計 ..................................... 20 V 帶傳動的設計計算 ............................... 22 主軸軸承的選型與校核 ............................. 27 主軸的設計 ....................................... 28 左擺架軸的設計 ................................... 30 右擺架軸的設計 ................................... 31 擺架軸承的設計與校核 ............................. 31 平衡機擺架行走機構的設計 ........................ 32 小結 ........................................... 34 5 平衡機的測量系統(tǒng) ...................................... 35 測量系統(tǒng)概述 ..................................... 35 測量原理 ......................................... 35 直流分量 ............................................. 37 基波分量 ............................................. 37 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 VI 諧波分量 ............................................. 38 異頻分量和噪聲 ....................................... 39 小結 ............................................. 39 結束語 ................................................. 41 致 謝 ................................................. 42 參考文獻 ............................................... 43 附 錄 ................................................. 45 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 1 1 緒論 課題的背景和意義 在工業(yè)和科學技術的迅猛發(fā)展的當今工業(yè)界 ,各類旋轉類機械轉子不論其轉速高還是低 ,對精度、穩(wěn)定性等性能要求都越來越高 ,隨之而來的平衡問題也越來越受到業(yè)界重視 ,相應的平衡校正技術也應運而生。 所謂 平衡機 ，指的 是一種用 于測定轉子不平衡量的機器。最終撰寫產品設計說明書，完成畢業(yè)設計論文答辯?？偟膩碇v，動平衡技術裝備可以簡要的分為三類：動平衡機、現場動平衡儀和自動平衡裝置。 為了尋求解決方案雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 3 既 1870 年加拿大 工程師 [1]申請了平衡機 歷史上 的第一個專利 之后， 1907 年德國人 Franz Lawaczek[2]研制了 世界上第一臺平衡機，后來 在 Heymann 改進 后 ，由德國申克公司正式生產并應用于實際的工業(yè)生產實踐中。 1968 年之后，硬 支承 平衡機逐漸發(fā)展為平衡機行業(yè)的驕子，這種平衡機 支承 剛度較大，振動的固有頻率遠高于平衡轉子的轉速，比較符合實際的工況。 隨著工業(yè)技術的發(fā)展進步，以及 各種復雜的工況的出現， 為了 解決轉子在裝配過程中出現的新的不平衡問題，學者專家相繼研究了 針 對于旋轉轉子的現場動平衡技術， 針對柔性轉子的現場動平衡技術 和現今 的各種智能化現場動平衡儀。 1989 年 Smalley 等研發(fā)了一種基于燃燒氣體重復爆破的高性能噴槍平衡裝置，并 用計算機控制噴槍噴射時刻和持續(xù)時間，提高了該裝置的實用性 [9]。 與此 同時， 在 現場 動 平衡技術的發(fā)展 大背景下 ， 各種各樣借助PC 輔助的動平衡 檢測 設備 以及運用了 可編程 控制 芯片的新 一代 動平衡 檢測 設備也都 逐步面世 。 mm/kg， 去重 率約為 90%。 從 原理層面來分， 平衡機 可以 大致 分為 三類： 硬支承 平衡機 、軟支承 平衡機 和 半硬支承 平衡機 。 動平衡機的用途 非常之 廣泛，具體可 以細 分為 以下幾 類： （ 1） .重工業(yè) 領域 ：大型發(fā)電機 轉子 ， 大形變速齒輪 、大型馬達離心機 轉子 ，垃圾處理機 等 。 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 8 2 轉子的動平衡原理 這里所說的的 轉子 指的是 機器中 可以繞著軸線旋轉的零部件 。 ( 2 ) 原材料或毛坯的缺陷： 由于材料的缺陷， 而導致 機械 轉子的不平衡 進 而 造成 零部件的 非正常失效是機械領域 中經常 會碰到 的 問題 。 這時如果 將曲軸飛輪組件 進行動 平衡 校正 ，問題就 會得到很好的解決 。據報導，在 1972 年 6 月，日本關西海南電廠一臺 600MW 的汽輪機組在試車時，因振功過大而造成飛車，致使機組全部損壞 [19]。將轉子軸頸 放 在刀口上，不平衡點將移到 底 部，這時即可用靜止方法觀察到，故了“靜不平衡”一詞 [20]。 所以， 動不平衡 的校正 需在垂直于 轉子 軸線的兩個平面內 進行 ，必要時也可將 轉子的 力偶不平衡和靜不平衡 進行 分別 校正。 所以 在某一 旋 轉速 度 下平衡校正過 的剛性轉子，其剩余不平衡量的 數 值在其它 的 轉速、 甚至是 最高轉速下，也不會發(fā)生明顯的改變 。 這就要求 撓性轉子不僅要在 正常的 工作轉速下 進行 平衡，而且在 機器運轉的 整個轉速范圍內都 必須 進行 相應的 動平衡校驗。 ( 4 ) 因 轉子的 不平衡離心力必然會 使 轉子 軸承振動。 mar） ≤ 5g （ 8）一次降低率（ %） ≥ 85 （ 因為汽車傳動軸設計時一般已經考慮到了動平衡要求，所以最大平衡量在 1000g以內可以滿足一般的校驗要求 ） 總體的設計方案如 圖 31 所示 ： 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 14 圖 31 總體方案 動平衡機傳動方式的選擇 動平衡機傳動方式的 選擇， 應 該 綜合考慮 所需的 傳遞功率 和 平衡機的設計轉速兩個方面。非機械方式主要有電磁驅動、壓縮空氣驅動和自驅動 。所以有的振動系統(tǒng)被做成整體式，及擺架的簧板、振動橋，底座 由整塊的鋼板切制而成。從而可以實現兩擺架跨距的調整，滿足不同長度的傳動軸的裝夾需求。耐磨性能相對較高 灰鑄鐵中含有一定的硅錳金屬元素，使灰鑄鐵基體的硬度高于鋼材料。 高速時還需考慮空氣阻力，適當增加電動機的功耗，實際情況下， 電機 啟動 功耗 往往較大 。30n?(kg為了使平衡機得到上述調速效果，最直接方便的方法就是多速電機。主軸 底座 通過螺栓和電機支架 連接在一起，這種設計結構簡單，避免了 復雜的動力輸入裝置對動平衡的干擾。 參照《機械設計計算手冊》 （王三民 第二版） 由電機功率 P=，小帶輪 轉速 n1=3200r/min，大帶輪轉速為 n2=3000 r/min，允許誤差定為177。n1/60x1000=≤Vmax， Vmax=25~30m/s （ 48） 一般情況下，為充分發(fā)揮帶傳動的工作能力，要求 V5m/s，有又上式計算可知，帶速滿足要求。 （ 10） 實驗條件下單根普通 V 帶的額定功率 P0: 查表 87 得 P0 約為 。此次設計 由于帶輪直徑較小，所以兩帶輪均采用實心式設計，其具體結構如 如圖 46 所示 。經由上面的計算可知，B 處軸承所受的徑向力最大，為 Fr max= FB = （ 1） 初步計算當量動載荷 P 按照輕微沖擊設計取載荷系數 fd=，則當量動載荷： P=fd mm； WT—— 軸的抗扭截面系數， mm3。 圖 412 右擺架軸 擺架軸承的設計與校核 擺架軸承主要承受徑向力， 軸向力較小 ，為安全起見， 擺架軸承選用可 承受 一定 軸向力的角接觸球軸承。 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 31 圖 411 左擺架軸 右擺架軸的設計 右擺架軸的設計結果入下，其結構較左擺架軸簡單， 如圖 412 所示， 具體設計過程這里也不再贅述。對于不太重要的軸，通過此方法計算的結果可以作為最終的設計結果。下圖 311 即為主軸受力簡圖。 Zsin（ α1/2） = (415) （ 15）結構設計： 圖 46 帶輪 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 27 帶輪的設計力求結構簡單，便于制造 ，質量輕且質地均勻。120176。dd1(1ε) =n1n2帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞， 相應的 帶傳動的設計準則是：在保證帶傳動不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強度和壽命 [26]。 雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 21 圖 43 電機支架 此次設計沒有將電機直接安裝在 底座 上，而是采用在電機和 底座 之間加裝了一個 電機支架（ 主軸機架 ） 的設計方案 ，如圖 43 和 44 所示 。又考慮到轉子的重量較大時，要求驅動轉矩也要較大，而當電機的功率一定時， 根據功率守恒定律易知 驅動轉矩和轉速 之間 成反比 關系 。? =Wgρ2 電機 選型 此次動平衡機選用電動機來輸入動力，用來拖動主軸旋轉。它相當與是在鋼的基體上嵌入了石墨，因此它 和鋼材料相比 強度和塑韌性偏低：因為石墨的力學性能幾乎為零 ，相當于在鑄鐵中布滿了裂紋和孔洞，降低了材料自身的強度，韌性和塑性。 其結構圖設計如 圖41 所示 ： 圖 41 底座 底座兩側設計有滑軌，滑軌上開有 T 型槽，擺架安放在滑軌上。 眾所周知，動平衡機的 支承 系統(tǒng)是整個動平衡的 核心，其振動特性的優(yōu)劣直接影響到平衡機的性能。另外， V 帶 傳動 允許的傳動比 較 大，結構雙面 硬支承 臥式傳動軸動平衡機設計 15 緊湊， 在 實際生產中 的應用 也 相當廣泛。 此次雙面臥式硬支傳動軸平衡機的總體設計的 基本性能及 技術 指標 如下： （ 1） 工件最大質量（ kg） 200 （ 2） 工件最大校驗長度（ mm） 2020 （