基于SOLIDWORKS的动平衡设计仿真与优化

    旋转机械是机械传动系统的重要组成部分，在国防和国民经济等众多领域中发挥着重要的作用。现代机械传动系统中，任何转子围绕其转动轴进行旋转时因受多种因素的影响，都会产生动不平衡，转子动不平衡是最常见的问题。这些动不平衡量常常诱发机械系统故障，导致机械设备产生振动、噪音及机械零部件的加速磨损和破坏。尤其对于高速旋转的转子，产生的机械故障更加明显，由于转子的不平衡而引起的故障占到机械设备全部故障的60％以上。随着工业生产的飞速发展，旋转机械逐步向大型化、高速化、精密化的方向发展，动不平衡使机械产生振动的问题也越来越突出，因此，有必要对旋转机械进行动平衡的研究。

1 不平衡的概念及危害

    不平衡按其机理一般分为静不平衡、偶不平衡和动不平衡。静不平衡也称静力不平衡(单平面不平衡)，主要表现在转子中央平面内存在不平衡质量，使其质量轴线和它的旋转轴线不重合，但与旋转轴线平行，因此不平衡是发生在单个平面上，不平衡所产生的作用在两端支承轴承上的离心力是相等的，同向的。偶不平衡主要是转子的两端平面内存在质量相等、相位相差180度的不平衡量，导致其转子的质量中心线和旋转中心线相交于重心。动不平衡也称动力不平衡(双平面不平衡)，是静不平衡和偶不平衡的随机组合。主要表现在转子的质量轴线与其旋转轴线不重合，既不平行也不相交，不平衡是发生在两个平面上，不平衡所产生的作用于两端支撑轴承上的离心力既不相等，向量的角度也不相同。

    动不平衡是各种旋转机械传动系统中最常见的故障。不平衡带来的危害使传动机械增加附加载荷，使设备和零部件产生振动故障，而且振动会随着运行时间的延长不断加剧。不平衡还会使旋转机械产生噪音，加速轴承的磨损，降低精度和可靠性，缩短机械使用寿命，严重时还可能会造成破坏性的重大事故。

2 动不平衡产生的原因分析

    在理想情况下，回转体在旋转和不旋转时，对其支承轴承产生的离心压力是一样的，这样的回转体是平衡的。但在实际应用中的各种旋转体，由于生产、加工等多方面的原因造成旋转体动不平衡。有设计方面的原因，如转子的结构设计不合理，键槽结构等转子本身形状不对称等容易产生的离心惯性力不能互相抵消而产生不平衡；有生产加工方面的原因，如机械加工精度的偏差，机械装配的误差，安装方法不当等产生不平衡；有转子材料方面的原因，如转子部件的材料成分不均匀、有内部气孔等产生不平衡；有使 动不平衡量。用方面的原因，如转动部件运行中由于腐蚀、磨损、转动件附着异物和结垢、热变形、脱落或产生碎块飞出等产生不平衡。这些原因产生的不平衡，主要是由于旋转机械转子的质量和旋转中心线不重合，质心不在旋转轴上所导致的。