回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡實驗之二

1、實驗8 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動平衡實驗之二一、回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生不平衡的原因?qū)τ谧鞫ㄝS轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，由于設計、制造、裝配以及材質(zhì)不均勻等原因，會使回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)不對稱，也就是回轉(zhuǎn)軸線與其中心主慣性軸線不重合，此時構(gòu)件上各點所產(chǎn)生的慣性力可以合成為質(zhì)心的慣性主矢和慣性主矩，這種現(xiàn)象稱其為不平衡現(xiàn)象。存在不平衡現(xiàn)象的回轉(zhuǎn)構(gòu)件運動過程中，會產(chǎn)生一種附加的動壓力，該力會使整個機械產(chǎn)生周期性振動和噪聲，此振動降低了工作精度和可靠性。因此，必須采用平衡配重的方法，以減少乃至消除動壓力，保證回轉(zhuǎn)件的正常工作。根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子的寬度b和其直徑D的比值對不平衡現(xiàn)象分類：當剛性轉(zhuǎn)子的寬徑比時，可以認為其質(zhì)量均集中在一個通過質(zhì)心的垂直平面內(nèi)。

2、對于這類剛性轉(zhuǎn)子，可稱作靜平衡。而當寬徑比時，由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不能認為分布在同一個轉(zhuǎn)動平面內(nèi)，所以必須同時考慮其慣性力和慣性力所形成的慣性力矩的平衡，這時就需要對轉(zhuǎn)子進行動平衡實驗。下面主要介紹回轉(zhuǎn)體的動平衡實驗。二、實驗目的1鞏固和驗證剛性回轉(zhuǎn)件動平衡理論和方法；2. 掌握動平衡機的基本工作原理及運用動平衡機進行平衡的調(diào)節(jié)方法；3了解動平衡精度的基本概念。三、實驗內(nèi)容及要求1選定動平衡機轉(zhuǎn)子的裝載形式，確定兩支撐平面的位置。2在已知動平衡的轉(zhuǎn)子上面添加不平衡質(zhì)量，測定不平衡質(zhì)量的大小和相位。開動動平衡機，測定轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量大小與相位與實際值進行比較。四、實驗設備及工具1YYQ160型硬支撐動

3、平衡機；2天平；3鉆床；4待平衡的轉(zhuǎn)子；5不同質(zhì)量的試件。五、實驗原理動平衡的基本原理就是利用動平衡機測出轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量的大小及位置，并在相應位置添加或在相對位置減小對應質(zhì)量值，從而消除由此質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力及慣性力偶矩，達到轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)平衡。動平衡實驗在專用的動平衡實驗機上進行。各種動平衡機的構(gòu)造和工作原理不盡相同，但其作用都是用來確定在兩個平衡平面中需加的平衡質(zhì)量的大小和方位。本實驗在YYQ160型硬支撐動平衡機上進行。此動平衡機是由機座、左右支撐架、傳感器、機械放大器、限位支架、光電頭、電器柜等部件組成。不平衡轉(zhuǎn)子放在左右支架上；轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是由平衡皮帶帶動的。平皮帶由裝在傳動機構(gòu)上的三相

4、異步電動機帶動。在支架上裝有機械放大器和傳感器。當轉(zhuǎn)子有平皮帶帶動旋轉(zhuǎn)以后，支撐架會產(chǎn)生震動，由于支架是一個硬支撐，所以振動的振幅很小，機械放大器把振幅放大8倍，是傳感器檢測到這一放大訊號后，在轉(zhuǎn)換成電訊號，因此左、右傳感器的電訊號和光電頭輸出的基準信號輸入到電測箱。經(jīng)電測運算，放大后送入顯示箱，以顯示不平衡轉(zhuǎn)子左、右校正面的不平衡量的大小和方位。光電頭是通過光敏三級管在轉(zhuǎn)子黑白標志處的光電效應，使電測箱得到一個與轉(zhuǎn)速同頻的脈沖電壓信號，以此信號為基準，從它與轉(zhuǎn)子不平衡量的電壓輸出信號之間的相位滯后，來確定不平衡量的位置。硬支撐平衡機的特點是。其中為不平衡轉(zhuǎn)子的角頻率；為彈性振動系統(tǒng)的角頻率。

5、由此可以看出，硬支撐平衡機的剛度就很大。因而當不平衡轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)以后，其不平衡所產(chǎn)生的離心力就會使支撐產(chǎn)生很小振動信號。根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子的平衡原理，一個動平衡的剛性轉(zhuǎn)子總可以在旋轉(zhuǎn)軸線垂直而不與轉(zhuǎn)子相重合的二個校正面上減去或加上適當?shù)馁|(zhì)量來達到平衡的目的。為了精確、方便、迅速的測量轉(zhuǎn)子的動平衡，通常把這一非電量的檢測轉(zhuǎn)換成電量的檢測。本機用磁電式速度傳感器作為換能器。由于傳感器是裝在支圖8-1 轉(zhuǎn)子形狀及其一種裝載形式撐軸承處，故測量平面即位于支撐平面上。但轉(zhuǎn)子的兩個校正平面，根據(jù)各種轉(zhuǎn)子的不同要求（如形狀、校正手段等）一般選擇在軸承以外的各個不同位置上。所以有必要把支撐處測量到的不平衡力信號換算到兩

6、個校正平面上去。這可以利用靜電學原理來實現(xiàn)。在平衡以前，必須首先解決兩校正平面不平衡的相互影響，硬支撐平衡機，工作兩校正平面不平衡量的相互影響是通過兩校正平面間距b，校正平面到左、右支撐軸承間距a、c， “a、b、c”撥盤的調(diào)整來預先給予解決的。而a、b、c幾何參數(shù)可以很方便地由被平衡轉(zhuǎn)子確定。圖中：圖 4.1 一種轉(zhuǎn)子裝載形式F、F:左、右支撐軸承上承受的動壓力。f、f:左、右校正平面上的不平衡重量產(chǎn)生的離心力。 G、G：左、右校正平面上的重量。a、c:左、右校正平面至左、右支撐軸承間的距離。b：左、右校正面之間的距離。、：左、右校正面的校正半徑。w:旋轉(zhuǎn)的角速度.a、b、c 、F、F及F、

7、F及w，均為已知，剛性轉(zhuǎn)子處于動平衡時，必須滿足的平衡條件。（41） （42）由(4-2)式得: （43）將(4-3)代入(4-1) （44）因: = （45）= （46）將式(4-5)、(4-3)及(4-6)代入式(4-4)得： （47） （48）公式(4-7),(4-8)的物理意義是：（1）如果轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)（a、b、c 、）和平衡轉(zhuǎn)速w已確定，則校正平面上應加的校正質(zhì)量（即試重）可以直接測量出來，并以公斤數(shù)顯示。(2) 轉(zhuǎn)子校正平面之間的相互影響是由轉(zhuǎn)子的幾何參數(shù)a、b、c所確定（見公式(4-7)、(4-8)中的 F和F項），故不需要調(diào)整運轉(zhuǎn)校驗轉(zhuǎn)子就能在平衡前進行平面分離。六、實驗步驟

8、1實驗前的準備工作1）根據(jù)轉(zhuǎn)子支撐間距，調(diào)整兩擺架相對位置，按轉(zhuǎn)子的軸頸尺寸，參看滾輪架上的標尺調(diào)節(jié)好滾輪架高度，并加以緊固。2） 做好清洗工作，特別是轉(zhuǎn)子軸頸和滾輪間清洗后，其表面可少加點清潔機油。3） 調(diào)節(jié)好限位軸承，以防止轉(zhuǎn)子軸向移動甚至串出。4）轉(zhuǎn)速選擇可按工件質(zhì)量、外徑，初始不平衡以及拖動功率來決定；一般是先選擇低檔。5）在轉(zhuǎn)子的端面或外圓做上黑色或白色記號；調(diào)整光電頭位置，照向轉(zhuǎn)子垂直中心線并對準標記（一般聚焦透鏡到轉(zhuǎn)子上標志的距離為150200cm左右），標志一般用油漆或滌綸水紙，標記寬度=10mm（或10）。6）按轉(zhuǎn)子的形式及a、b、c、的實際尺寸，轉(zhuǎn)速，需輕或重等，在電測箱的

9、表面，調(diào)節(jié)好操作面板上的各撥盤和開關。如圖8-2所示1 轉(zhuǎn)速范圍選擇鍵，左面按鍵為低速轉(zhuǎn)速范圍，右面按鍵為高速轉(zhuǎn)速范圍。平衡機的工作轉(zhuǎn)速應與此轉(zhuǎn)速范圍相配合。圖8-2 YYQ160型動平衡機電測向操作面板示意圖2 靈敏度標牌，低轉(zhuǎn)速選擇范圍分別對響應的靈敏度。3 power電源指示。4 RUN當發(fā)光二極管亮時，電路開始正常工作。5 轉(zhuǎn)速表，指示工件在平衡機上的工作轉(zhuǎn)速。其值為電流表讀數(shù)乘以相應的系數(shù)。6 左、右校正面的輕、重按鍵。此鍵松開表示校正面重，須通過去重來校正；按下此鍵表示校正面輕，須通過加重來校正。7 不平衡的校正形式的選擇鍵。此鍵松開表示不平衡校正方式。按下此鍵表示靜力不平衡或力偶

10、不平衡校正方式。8 BW帶寬選擇開關（阻尼作用）9 記憶功能按鍵10 自檢按鍵11 衰減轉(zhuǎn)換開關12 轉(zhuǎn)子支撐面、校正面相對位置的選擇鍵a）兩平面的分離校正方式如圖4.2所示，則由左往右第一按鍵松開，第二按鍵按下，第三個按下，第四個松開。b）靜偶分離與校正的方法。其案件時按下還是松開與上述描述的類同。13 分別為1、2校正面校正半徑的置數(shù)（mm）a、b、c分離置數(shù)。如圖4.2所示。三者數(shù)值可大可小，而單位必須一致。1）檢查電測箱和電控箱、光電頭、傳感器、電動機、電源等連接電線是否按電路規(guī)定正確連接好。2）平衡重心在左或右兩擺架外側(cè)的工件，本機具有壓緊安全架。將工件安裝后可將壓緊滾輪壓于工件輕端的軸頸上進行動平衡實驗，以保證安全。2開動機器測定數(shù)據(jù)1）準備工作做好后，電測向表面各類開關按要求定位后，開動電機，皮帶轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。圖8-3顯示箱面板示意圖2）顯示箱電表顯示格數(shù)，在電流表下方顯示角度（如圖8-3所示）。左部電流表及角度顯示為左端校正面不平衡重大小和位置；右部電流表及角度顯示為右端校正面不平衡面不平衡重大小及位置。平衡的修正量（g）為電流表指示值讀數(shù)（格）與靈敏度開關按鈕表示的靈敏度（g/格）的乘積。不平衡量（g.mm）的重心偏移為e，則式中：e:轉(zhuǎn)子校正平面不平衡重的