平衡轴机构在机械振源控制中的应用研究.pdf

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1、现代制造工程2010年第4期设备设计／诊断维修／再制造平衡轴机构在机械振源控制中的应用研究李双虎，樊文欣，原霞(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)摘要：在对平衡轴机构工作特点和设计原则进行总结的基础上，结合某发动机实例，对多种平衡轴机构进行研究。得到了在该发动机中单轴、双轴平衡机构只能平衡激振源的二阶成分，多轴平衡机构可以实现对激振源的主要激振成分进行平衡的结论。然后针对该发动机，对双轴、多轴平衡机构进行设计，并对平衡效果进行仿真验证，达到了预期的效果。最后总结了应用平衡轴机构对机械进行振源控制的一般设计思路。关键词：平衡轴机构；机械；振源控制；频率成分中图分类号：THl6文献标

2、识码：A文章编号：1671—3133(2010)04珈128卅5Thestudyontheapplicationofbalanceshaf．tmechanisminvibrationresourcecontrolofmachineUShuang．hu，FANWen．妇n，YUANXia(SchoolofMechanicalEn季neering粕dAutomatization，NornlUIliVers时ofChina，Tai)ruan03005l，China)Abstr嗣Id：Onthek玛isofsu棚zingtlleworkingchar明teIistics粕ddesi印disciplin

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5、coTrlponent0引言1平衡轴机构的工作特点及设计原则平衡轴是一种重要的振源控制机构，其工作原理就是利用平衡轴运动过程中所产生的偏心力或力矩平衡引起机械振动的激振力或力矩【1J。平衡轴在存在周期性激振成分的机械，尤其是动力机械中有着广泛应用。过去国内外有关平衡轴在机械振动控制中应用的研究主要集中在平衡激振力方面心t3J，一般采用平衡轴产生的离心力抵消振源激振力，达到平衡减振的目的，而针对振源激振力矩进行平衡的研究并不多。国内现有关于应用平衡轴机构进行力矩平衡的研究只限于采用单轴或双轴平衡机构，平衡效果很有限㈨J，并没有提出一种能够更加有效平衡力矩的方法。本文在对平衡轴机构工作特点及其设计

6、原则进行总结的基础上，以某发动机为例，在同时考虑平衡振源激振力和激振力矩的情况下对平衡轴机构的设计进行研究。128平衡轴是通过平衡轴转动时偏心质量产生的离心力或力矩来实现对不平衡的激振力或力矩进行平衡的，其工作具有以下特点。1)每种转速的平衡轴产生的离心力或力矩都呈某一频率的正弦或余弦曲线的形式，只能平衡振源某一频率处的激振成分。但如果多种转速的平衡轴混合使用则可以平衡振源不同频率的激振成分。2)单轴平衡机构不仅能平衡频率一定的旋转力，同时也可以平衡一定频率的力矩，但在平衡力矩时安装位置一般固定。3)双轴平衡机构既可以平衡旋转力也可以平衡某一方向上的往复力。同时双轴平衡机构在进行力矩平衡时安装

7、位置比较灵活。4)一定转速的平衡轴只能平衡振源某个频率的振动，由于平衡高频振动需要高速旋转的平衡轴，会造成系统不稳定，故平衡轴机构一般用于平衡频率不设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程2010年第4期太高的振动。平衡轴机构的设计原则如下。1)用平衡轴进行振源控制时应该保证在平衡已有激振的同时不会产生新的激振成分。2)平衡轴的设计不能使平衡轴与机械原有构件发生运动干涉。3)首先对振源进行频域分析，