带式输送机的滚筒需要做静平衡的规定

dlwxw

根据GB10595-2009的规定
[当带速不小于2.5m/s的滚筒应进行静平衡试验，滚筒静平衡精度等级应符合GB/T923.01-2000中G40的规定，其滚筒静平衡补偿可在滚筒接盘上采取添加材料的办法实现。  各位朋友都发表下自己的看法。
我认为当带速为不小于2.5m/s的滚筒做静平衡可视情况而定，直径小于1米的滚筒不需要做静平衡，直径为一米以上的滚筒可以做，尤其当带速超过3.15m/s时。但有说不出来原因。请各位大侠帮忙！！！

dlwxw

各位版主，请发表高见！！！！

snowgirl19

我认为：根据离心力即不平衡力计算公式F=m1r1w^2可知，不平衡力的大小与直径和角速度有关，直径越大，速度越高，产生的离心力越大，所以，对高速的和直径大的滚筒都应做。

dlwxw

回复 3# snowgirl19


    对高速的和直径大的滚筒都应做   有无具体的带速和直径

dlwxw

第五章           回转件的平衡和调速
5.1 回转件的平衡
5.1.1 概述
机械中有许多构件是绕固定轴线转动的，这类作回转运动的构件称为回转件(也称转子)。每个回转件都可看作是由若干质量组成的。由理论力学可知：一个偏心为e的回转质量m，当以角速度 作等速转动时，其离心力P为

P=me                        (5－1)

因此，如回转件的结构不对称、制造装配有误差或材质分布不均匀，回转时都将产生不平衡的离心力系，即离心力系的合力和合力偶矩不等于零。由于它们的方向随着回转件的转动而不断改变，致使在轴承中产生一种附加动压力，最终导致整个机械及其基础发生周期性的振动。这种周期性的机械振动会降低机械的工作精度和可靠性，并引起机械零件的疲劳损坏。特别是当它的振动频率接近系统的固有频率时，将引起共振，其破坏性更大。由于近代高速重型和精密机械的发展，使上述问题显得更加突出。例如航空涡喷6发动机转子上有一个偏离回转轴线为0.lmm、质量为lKg(重9．8N)的偏心质量随转子(转速n=11150r/min)转动，由式(5-1)可求得其离心力大小为P= N，比偏心重量大近14倍。因此，机械中回转件，特别是高速回转件必须进行平衡，尽可能地消除离心力的不良影响，从而达到改善机械性能、延长使用寿命的目的。据某修理厂统计，航空涡喷发动机振动的故障有78％是通过重新平衡转子来排除的。

对于绕固定轴线转动的回转件，若已知组成该回转件的各质量的大小和位置，则可用数学方法分析回转件达到平衡的条件，并求出所需的平衡质量的大小和位置。根据组成回转件各质量的不同分布，回转件的平衡可分为静平衡和动平衡两种类型，下面分别介绍。

5.1.2 回转件的静平衡设计计算
对于轴向尺寸较小的回转件(一般限于宽径比b/D≤0.2的盘状转子)，如叶轮、飞轮等，可以近似地认为质量分布在同一回转面内。因此，当该回转件等速转动时，这些质量所产生的离心力将构成同一平面内汇交于回转中心的力系，此离心力系的合力 Pi即为该汇交力系的主矢量。若回转件存在不平衡，则 Pi 。由理论力学平面汇交力系的平衡条件可知，欲使回转件达到平衡，则应在此回转面内增加(或减去)一个平衡质量，使平衡质量所产生的离心力Pb与 Pi之向量和等于零，从而构成一个平衡力系。其平衡条件可表示为

P= Pi + =0                      (5－3)

根据式(5—1)，可将上式改写成

                 (5－4)

消去公因子 ，可得

                    (5－5)

式中m、e为回转件的总质量和总质心的向径； 为平衡质量及其质心的向径； 为原有各质量及其质心的向径。

式(5—1)中质量与向径的乘积称为质径积，它表示各个质量所产生的离心力的相对大小和方向。

式(5—4)表明，回转件平衡的充分必要条件是：e=0，即总质心落在回转轴线上。此时回转件质量对回转轴线的静力矩mge=0，该回转件可以在任何位置保持静止，而不会自行转动。因此，这种平衡称为静平衡，在工业上也称单面平衡。通过上面的分析可知静平衡的条件是：分布于该回转件上各个质量的离心力(或质径积)的向量和等于零，即回转件的质心落在回转轴线上。

回转件的静平衡计算通常有两种方法，即解析法和向量图解法。解析法在理论力学中讲述较多，这里不再介绍。向量图解法是利用任意平衡力系都可组成首尾相连的封闭向量多边形的原理，由几何作图直接求出未知力的大小和方位。向量图解法简单直观，容易掌握，故工程实际中应用较广。下面举例说明用向量图解法求解的具体过程。

图5．1，a所示为一盘状转子，根据其结构，知其具有偏心质量 (kg)及其向径 (m)，求应加的平衡质量 及其向径 。

   
a)                               b)

图5．1 静平衡图解法

由式(5-4)得平衡条件为

                 （5－6）

显然向量 将组成首尾相连的封闭向量多边形，由此可确定 值的大小和方向(如图5．1，b所示)。然后根据回转件结构特点尽可能选定较大的 值，从而确定出所需平衡质量 的大小。

有些转子的结构不允许在所需平衡的平面内加装(或减去)平衡质量，这种情况下，可将静平衡看成是动平衡的特例，采用5．1．3节中的方法进行平衡。

5.1.3 回转件的动平衡设计计算
当回转件的轴向尺寸较大时(一般限于宽径比b/D>0．2或有特殊要求的重要转子)，如多缸发动机曲轴、航空涡喷发动机的转子等，其质量的分布就不能再近似地认为在同一回转面内，而应看作分布于垂直回转轴线的多个相互平行的平面内。这类回转件转动时产生的离心力系不再是平面汇交力系，而是空间力系。因此，单靠在某一回转面内加平衡质量的静平衡力法就不能消除这类回转件转动时的不平衡。

图5．2，a所示为双缸发动机曲轴，其质量分布可简化成图b所示形式。假定它被加工得很精确，质心位于回转轴线上，即已经达到静平衡。但因质量分布不在同一回转面内，故当其转动时，在包含回转轴的平面内存在着一个由离心力P组成的惯性力偶矩P ，所以支承处仍然有附加的动反力，仍然会发生振动。由于这种不平衡的情形只有在曲轴转动起来之后才会显露其影响，所以称为动不平衡。通常情况下，动不平衡的回转件也兼有静不平衡的问题，即其质心也不在回转轴线上。因此，回转件达到动平衡的条件是：回转件各个质量的离心力的向量和等于零，同时离心力所引起的力偶矩的向量和也要等于零．下面介绍动平衡原理。


图5.2 双缸发动机曲轴

设有一转子，其偏心质量 、 和 分别位于平面1、2和3内(如图5．3，b所示)，相应的向径为 、 和 。当转子以角速度 转动时，偏心质量产生的离心力分别为 ，组成一空间力系，它们在支承上引起动反力，是机械振动的根源，必须予以平衡。


图5.3  不同回转平面内质量的平衡

简单的做法是在 、 和 所在平面内各加一平衡质量，整个转子就可以完全平衡了。然而，这种方法在结构上往往是不允许的，如汽轮机的叶片上、电机转子的中间部分是不允许挖去或补上一块材料的。因此，必须采取另外的可行办法进行平衡。

由理论力学可知，一个力可以分解为与它相平行的两个分力。因此，可以根据该转子的结构任意选定两个相互平行的平衡基面 和Ⅱ作为安装平衡质量的平面，并将上述的各个离心惯性力分别分解到平面 I和Ⅱ内，即将 分解到平面I内( )和平面Ⅱ内( )。这样，就把空间力系的平衡问题转化为两个平衡基面上的汇交力系的平衡问题。因此，只要我们在平面 和Ⅱ内各加一适当的平衡质量，使两平面内的离心力之和均等于零，这个回转件也就完全平衡了。至于两平衡基面I和Ⅱ内的平衡质量的大小及方位的确定，与前述静平衡计算的方法完全相同。例如，就平衡基面I而言，平衡的条件是

                     (5—7)

式中 /L= /L,i=1.2.3; = 代入得

               (5—8)

设 代入上式得

                  (5—9)

显然向量 将组成首尾相连的封闭向量多边形，由此， 值的大小和方向便可确定。然后根据平衡基面I的结构特点选定 的大小，所需的平衡质量 也就确定了。

同理，可得到平衡基面Ⅱ内的平衡方程

                (5—10)

式中 .作封闭向量图，由此求出质径积 。选定 后即可确定 。

上述分析方法对偏心质量分布在任意多个回转面内的转子仍然适用，因为不论多少个偏心质量总是可以分解到两个选定的平衡基面内分别实施平衡的。

从上面的分析可得到如下结论：1)任意回转面内的质量 均可由任选的两个平衡基面I和Ⅱ内的另两质量以 和 来代替，且 = + ；2)质量分布不在同一回转面内的回转件，只要分别在任选的两个回转面(平衡基面)内各加适当的平衡质量，就能达到完全平衡。这种类型的平衡称为动平衡，工业上也称双面平衡。

由于动平衡包含了静平衡的条件，所以经动平衡的回转件一定是静平衡的。

5.1.4 回转件的平衡试验
对于几何对称轴线与回转轴线重合的回转件，或者已经经过平衡计算并加装了所需平衡质量的非对称回转件，理论上是完全平衡的；但是，由于计算，制造和装配误差以及材质不均匀等原因，实际上往往仍达不到预期的平衡。造成这种不平衡的因素有很大的随机性，即使同一批产品，其不平衡状态也各不相同。这种不平衡现象在设计和制造过程中是无法加以确定并予以消除的，只能在回转件制造出来以后，用试验的方法加以平衡。

根据质量分布的特点，平衡试验分为静平衡和动平衡两种。


图5.4 导轨式静平衡架

1．静平衡试验法

静平衡试验的对象是宽径比b/D≤0.2的回转件。静平衡试验所用的设备比较简单，如图5．4所示，为导轨式静平衡架。实验时，将欲平衡的转子的轴颈放置于两个水平布置的钢制刃口导轨上，用手轻轻地推动转子一下，使其滚动，等其停止时，便可以断定其质心S必位于轴心的正下方。然后用橡皮泥在质心相反方向加一适当的平衡质量，并逐步调整其大小或径向位置直到该回转件在任何位置都能保持静止。这时所加的平衡质量与其向径的乘积即为该转子达到静平衡时需加的质径积。导轨式静平衡架结构简单、操作方便、平衡精度也较高，但必须保证两导轨刃口在同一水平面内，且互相平行，故调整比较困难。尤其当支撑回转体的轴的两端直径不同时，就不能进行平衡。图5．5所示为圆盘式静平衡架，其一端的支承高度可调，因此能平衡两端轴颈不等的回转件。实验时，把被平衡的回转件支承在两对滚子上，平衡过程与导轨式相同。这种设备安装和调整都很简单，但因摩擦阻力较大，故平衡精度略低于前者。


图5.5 圆盘式静平衡架

2．动平衡试验法

对于宽径比b/D>0.2的回转件或有特殊要求的重要回转件一般都要进行动平衡试验。回转件的动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行。动平衡机大体上可分为机械式和电测式两大类，虽然其结构和工作原理不尽相同，但作用都是用来确定加于两个平衡基面中的平衡质量的大小及方位。机械式动平衡机测试方法比较简陋，灵敏度和平衡精度较低，目前已经很少应用。电测式动平衡机是随着电子技术的发展而出现的，种类很多，但都是根据振动理论设计的。下面介绍一种目前工厂中应用较多的频闪式动平衡机的工作原理。

频闪式动平衡机组成如图5．6所示。试验时，被平衡的转子铰固在弹性支架上，由电机带动其转动。当转子不平衡时，弹性支架在水平方向上产生简谐振动，支架上连有支杆和线圈，线圈在磁场中运动而产生感应电势经过放大器、滤波器及微分电路后，产生脉冲信号，使频闪灯亮。转子转一圈，频闪灯亮一次。


图5.6 频闪式动平衡机原理

转子进行平衡时，要先找出平衡机的重点位置(即频闪灯亮时重点所处的位置)。其方法是：在一个平衡好的转子上人为地加一质量，并在该处作一记号，然后把这个转子装在平衡机上旋转，在频闪灯照射下，该记号与水平线的夹角Φ就是平衡机的重点位置(如图5．7所示)。


图5.7 平衡机重点位置

找出平衡机的重点位置后，就可以进行转子平衡了。先在转子端面上任一位置划一记号，然后让转子旋转，每当转子的重点通过平衡机的重点位置(与水平线成Φ处)时，频闪灯便亮一次。由于转子旋转很快，转子端面上的记号看起来好像停着不动，称为“停像”。记住停象所在位置，停车后把作的记号转至停像位置(假定记号与水平线成β角)，那么转子的重点就在与水平线成Φ角处。在该位置去材料或在同一直径的另一方向加平衡质量就能使转子平衡。当转子达到平衡时，微安表读数基本为零，频闪灯也不再闪亮，“停像”现象自动消失。

由于平衡装置的测量误差和人为误差的存在，经过平衡试验的回转件，总还会有残存的不平衡。欲减小这种残余的不平衡，就需要使用更精密的平衡试验装置、更先进的测试设备和更高的平衡技术。因此，根据工作要求，对转子规定出相应的许用不平衡度是很必要的。转子的许用不平衡度可用质径积[ ]来表示。设转子的质量为m，其质心至回转轴线的偏心距为e，则满足平衡精度要求的转子应该是

me≤                        （5—11）

关于转子的许用不平衡度，目前我国尚无统一标准，只是规定了一些行业标准，需要时可查有关资料。

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目前我国尚无统一标准

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我认为：根据离心力即不平衡力计算公式F=m1r1w^2可知，不平衡力的大小与直径和角速度有关，直径越大，速度越高，产生的离心力越大，所以，对高速的和直径大的滚筒都应做。