理解动平衡等级(G2.5/G6.3等)的真正含义!车辆换胎为何必须做动平衡?

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机械设备只要存在转子/旋转部件,平衡就是不可避免要重点讨论的问题。工厂在制造、购买、使用转动机械时,也需要指定动平衡级别。提出过高的平衡等级要求代表着不经济,过低则不能保证设备的质量、安全和寿命!
那么如何确定是否需做动平衡?如何准确、适当提出动平衡等级要求?
(一)车辆换胎为何必须做动平衡
理解动平衡等级(G2.5/G6.3等)的真正含义!车辆换胎为何必须做动平衡?-有驾
以汽车为例,更换轮胎的门店很多,水平参差不齐。若换胎后剩余不平衡量过大,会产生振动、颠簸、异响,加剧车轴疲劳和轮胎磨损,影响车辆的安全性、舒适性。
振动产生的原因:转子高速运转时围绕转轴的质量不平衡会引起离心力不平衡,离心力作用于轴、或者车辆其他部件上,造成振动、异响等。
以家用车为例,假设轮胎型号为225/65R17,当以100km/h的速度前进时,折算下来车轮的转速约为735r/min,转速还是相当快的。因此,更换轮胎最好去各种测试设备齐全的汽配店,并用动平衡机进行动平衡试验。确定了不平衡量的位置和大小后,增加必要的平衡块。
首先,任何旋转机械都不可能达到绝对的平衡,我们要做到的就是使不平衡量处于可控状态。就像材料的许用应力一样,这里引入许用不平衡度的概念:
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某种程度上,eper可以与轴的安装间隙和径向跳动联系起来,进行直观理解。许用剩余不平衡量Uper可以看做许用剩余不平衡质量*不平衡质量的质心到轴线距离。
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由上表可知,平衡品质级别也就是不平衡度和角速度的乘积。整体上,压缩机、燃气轮机、机床驱动装置等大型或精密设备,平衡品质等级在G2.5即可;泵、风机、齿轮、机床等通用机械,平衡品质等级普遍在G6.3;汽车、农机等的平衡等级相对要求低一些。
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(三)由动平衡分级产生的几点理解
(1)动不平衡的原因:存在不平衡力或者力矩;两种不平衡对轴的影响不同,合成不平衡力可以使转子整体偏离轴线;合成不平衡力矩可以使轴的中心线发生偏转。
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(2)校正动平衡等级的思路:由G值、转速n、转子质量m,可以求得许用剩余不平衡量Uper;再将Uper值分配在转子的支撑位置,求得支撑处的数值UA和UB;接着可以求出校正平面(可粗略理解为安装平衡块的平面)的许用剩余不平衡量U1;使用动平衡仪测量校正平面的实际不平衡量,进行调整;
(3)质量和转速的影响:转子质量越大,许用剩余不平衡量就越大;同样的转子,转速越高,许用剩余不平衡量越小;
(4)不平衡状态:一般而言,刚性转子的不平衡状态随转速无明显变化;主要跟转子的结构设计、制造水平和装配水平有关;
(5)不平衡的校正:刚性转子不平衡理论上可以在两个垂直于转子轴的平面上进行平衡校正,分别平衡掉合成不平衡力和力矩;
(6)不平衡度:一般转子的轴颈处的圆度和直线度等加工精度满足要求,可以得到小的eper;
(7)许用剩余不平衡量的确定:除由平衡品质级别计算外,还可以由支撑力、振动、以及同类型的许用剩余不平衡量积累的工程经验等计算确定;
(8)理解动平衡对轴系设计的益处:支撑位置(支撑与转子质心的距离)设置应合理,无论内或外转子,应控制两个支撑力的差异;同时存在不平衡量U时,可以合理分配不平衡量。
理解动平衡等级(G2.5/G6.3等)的真正含义!车辆换胎为何必须做动平衡?-有驾
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