《哈工大机械原理》的学习教案中涉及到的主题是转子的平衡,这在机械工程领域是非常重要的知识。转子平衡主要包括刚性转子的平衡和挠性转子的平衡。
我们关注刚性转子的平衡。刚性转子指的是在转动时,由于惯性力的作用,其变形可以忽略不计的转子。转子的平衡分为静平衡和动平衡。静平衡是指转子在静止状态下,所有质量分布使得作用在轴承上的合力为零,如图10-1所示。达到静平衡的条件是所有质量臂的乘积之和为零(0 = ∑Fv)。动平衡则更进一步,不仅要消除合力,还要消除合力矩,确保转子在旋转时不产生任何离心力造成的振动,如图10-3和10-5所示。动平衡条件是转子上所有质量的力矩之和也为零(0 = ∑Mv)。表10-1给出了不同类型的刚性转子在不同平衡精度等级下的许用不平衡量推荐值,这对于实际操作中的转子设计和维护至关重要。
接着,教程也介绍了挠性转子的动平衡。挠性转子在转动时,由于自身的弹性会受到显著的变形。与刚性转子不同,挠性转子的平衡状态会随着工作转速的变化而改变。因此,一个在特定转速下平衡良好的转子可能在其他转速下不再平衡。挠性转子动平衡的目的是根据转子在运行中测得的动挠度或支承的动压力,找出不平衡质量的分布规律,并确定平衡质量的大小、相位以及沿轴向的放置位置,以减少支承动压力和转子的弯曲变形。挠性转子的平衡原理基于弹性轴的横向振动理论,通常通过逐阶平衡法实现,即在转子的不同临界转速附近对各个阶次的不平衡量进行调整。
教程还提到了两种基本的挠性转子动平衡方法:N法和N+2法。N法是根据振型的阶数设置相应数量的平衡面,例如平衡一阶振型用一个平衡面,平衡二阶振型用两个平衡面,平衡面通常选在波峰处。N+2法则先进行低速刚性动平衡,再进行逐阶的振型平衡,这种方法适用于需要更高平衡精度的情况。
哈工大机械原理的PPT学习教案详细阐述了刚性和挠性转子的平衡概念、条件、方法和实际应用,这些都是机械工程中处理旋转设备稳定性问题的基础知识,对于理解和解决旋转机械的振动问题至关重要。