静平衡试验原理

静平衡试验原理对于某些几何形状对称的回转构件（如圆柱齿轮、均质圆盘、螺旋桨叶等），因制造误差、材质不均等原因引起的惯性力不平衡，是无法通过计算来确定平衡质量的大小和方位的。即使某些构件有明显的若干块偏心质量，但也可能无法准确确定各偏心质量的大小及其质心位置。因此以上情况都只能通过静平衡试验来确定平衡质量的大小和方位。图11.2.3-1静平衡试验的基本原理是基于这样一个普遍现象：任何物体在地球引力的作用下，其重心（也即质心）总是处于最低位置。如图11.2.3-1所示的盘型凸轮，其质心s若在转轴O的上方，它是无法静止的，必然会产生往复摆动，直至晃动到质心s位于最低位置时才静止不动。由于回转构件质心偏离转轴，不能使构件在任意位置保持静止不动（即静平衡），这种现象称为静不平衡。加平衡质量实质上就是调整回转构件的质心位置，使其位于转轴上。图11.2.3-2静平衡试验所用的设备称为静平衡架，其结构较简单。图11.2.3-2所示为一导轨式静平衡架。其主要部分是安装在同一水平面内的两个互相平行的刀口形导轨（也有棱柱形或圆柱形的）。图11.2.3-3试验时将回转构件（如几何形状对称的圆盘）的轴颈支承在两导轨上。若构件是静不平衡的，则在偏心重力的作用下，将在刀口上滚动。当滚动停止后，构件的质心s在理论上应位于转轴的铅垂下方，如图11.2.3-3所示。在判定了回转构件质心相对转轴的偏离方向后，在相反方向（即正上方）的某个适当位置，取适量的胶泥暂时代替平衡质量粘贴在构件上，重复上述过程。经多次调整胶泥的大小或径向位置反复试验，直到回转构件在任意位置都能保持静止不动，此时所粘贴胶泥的质径积即为应加平衡质量的质径积Wb。最后根图11.2.3-4据回转构件的具体结构，按Wb的大小确定的平衡质量固定到构件的相应位置（或在相反方向上去除构件上相应的质量），就能使回转构件达到静平衡。导轨式静平衡架结构简单、可靠，平衡精度较高，但必须保证两固定的刀口在同一水平面内。当回转构件两端轴颈的直径不相等时，就无法在此种平衡架上进行回转构件的平衡试验了。如图11.2.3-4所示为另一种静平衡试验设备，称为圆盘式静平衡架。也即平衡时将回转构件的轴颈支承在两对圆盘上，每个圆盘均可绕自身轴线转动，而且一端的支承高度可以调整，以适应两端轴颈的直径不相等的回转构件。静平衡的操作过程与上述相同。此种平衡架的使用较为方便，但因轴颈与圆盘间的摩擦阻力较大，故平衡精度比导轨式的静平衡架要低一些。