平衡
通過合理分配各運動件中的質(zhì)量﹐以消除或減少機械運轉(zhuǎn)時由於慣性力所引起的振動的措施。平衡問題是隨著快速旋轉(zhuǎn)機械的出現(xiàn)而出現(xiàn)的﹐并且隨著汽輪機﹑發(fā)電機﹑電動機﹑離心泵﹑壓縮機和陀螺儀的出現(xiàn)變得越來越突出﹐因而它是機械動力學(xué)所研究的一個重要問題。
         在繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上﹐各質(zhì)點的離心慣性力組成一個空間力系﹐根據(jù)力學(xué)原理將它們向任何一點簡化﹐均可得到一個離心慣性力F 和一個慣性力偶。這個離心慣性力和慣性力偶將引起轉(zhuǎn)子的振動﹐這種轉(zhuǎn)子稱為不平衡轉(zhuǎn)子。不平衡轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時﹐可能會發(fā)生轉(zhuǎn)子斷裂的重大事故。為了使轉(zhuǎn)子得到平衡﹐必須滿足F =0﹐=0的條件﹐這就是轉(zhuǎn)子平衡的力學(xué)原理。
         設(shè)計轉(zhuǎn)子時﹐可以通過合理分配質(zhì)量﹐使轉(zhuǎn)子在理論上達到平衡。但是﹐由於轉(zhuǎn)子材料的缺陷和製造的誤差等因素﹐轉(zhuǎn)子仍會產(chǎn)生不平衡﹐而這種不平衡又有很大的隨機性。因此﹐轉(zhuǎn)子在裝配前必須進行平衡試驗﹐再調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)量的分布以達到所需的平衡精度﹐從而保證轉(zhuǎn)子的正常運行。此外﹐連桿機構(gòu)也有平衡的問題。
         轉(zhuǎn)子的平衡 分為剛性轉(zhuǎn)子的平衡和撓性轉(zhuǎn)子的平衡。工作轉(zhuǎn)速小於0.75倍第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子﹔工作轉(zhuǎn)速大於 1.4倍第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子的平衡﹕分為靜平衡和動平衡。一般在轉(zhuǎn)子的長度L 與轉(zhuǎn)子外徑D 之比L /D ≦1/5時﹐可進行靜平衡﹔當L /D ≧1時則必須進行動平衡。對於皮帶輪﹑齒輪﹑飛輪和鐘錶擺輪等軸向尺寸小﹑徑向尺寸大的轉(zhuǎn)動件﹐由慣性力偶引起的支承動反力較小﹐可忽略不計。這類轉(zhuǎn)子可看成為同一平面內(nèi)的迴轉(zhuǎn)質(zhì)量﹐它們的平衡條件是慣性力F ＝0。只要設(shè)法將其質(zhì)心移至軸線上﹐則轉(zhuǎn)子就處於平衡狀態(tài)。這種移動質(zhì)心至軸線上的平衡方法稱為轉(zhuǎn)子靜平衡﹐可在專門的靜平衡架上進行。軸向長度較大的轉(zhuǎn)子﹐如多級汽輪機﹑發(fā)電機和電動機的轉(zhuǎn)子等﹐都應(yīng)看作是不在同一平面的迴轉(zhuǎn)質(zhì)量。它們的平衡條件應(yīng)該同時滿足不平衡慣性力F ＝0和不平衡慣性力偶=0的條件。這一類的平衡問題稱為轉(zhuǎn)子動平衡。進行轉(zhuǎn)子動平衡計算時﹐可根據(jù)靜力學(xué)定律將所有不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力﹐分配到兩個任意選擇的校正面Ⅰ和Ⅱ上﹐并簡化為兩個等效不平衡慣性力和。這樣便可以在校正面Ⅰ﹑Ⅱ上分別加上兩個校正質(zhì)量﹐使其產(chǎn)生的離心慣性力分別與等效不平衡慣性力和大小相等﹐方向相反﹐轉(zhuǎn)子即可得到平衡。但是﹐轉(zhuǎn)子由於材料不均勻和製造誤差等原因造成的質(zhì)量不平衡具有很大的隨機性﹐事先無法用計算確定﹐所以這類轉(zhuǎn)子在製造出來以后一般都需要在動平衡試驗機上測定其在兩個預(yù)定的校正面上應(yīng)加的校正質(zhì)量﹐以便校正。撓性轉(zhuǎn)子的平衡﹕撓性轉(zhuǎn)子必須進行動平衡﹐其方法是﹕先將轉(zhuǎn)子在剛性范圍內(nèi)﹐即工作轉(zhuǎn)速小於0.75倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時進行動平衡﹐再在撓性范圍內(nèi)﹐即工作轉(zhuǎn)速大於 1.4倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時測出其彎曲變形﹐作為新的不平衡﹐然后用兩個大小相同而方向相反的校正力矩來防止彎曲變形。這種平衡的關(guān)鍵是﹕合理選擇校正面﹐正確分布平衡質(zhì)量﹐使轉(zhuǎn)子內(nèi)的彎矩盡可能小。多年來人們一直在研究撓性轉(zhuǎn)子的平衡試驗。由於各種轉(zhuǎn)子的特性和採用的平衡設(shè)備不同﹐平衡方法也不同。利用電子計算機收集和處理數(shù)據(jù)﹐可大大提高平衡效率。