機械工程實驗基礎

機械工程基礎實驗之回轉(zhuǎn)構件的動平衡實驗目的觀察由回轉(zhuǎn)構件的質(zhì)量分布不均所引起的機械振動現(xiàn)象，加深對回轉(zhuǎn)構件動平衡的認識了解回轉(zhuǎn)構件動平衡原理和計算方法掌握剛性轉(zhuǎn)子動平衡的實驗方法和平衡步驟了解動平衡實驗機的工作原理和操作方法實驗設備Y1BK型硬支撐動平衡機實驗用轉(zhuǎn)子、普通天平、游標卡尺、橡皮泥實驗內(nèi)容測量并輸入轉(zhuǎn)子的參數(shù)，在動平衡機上測出需要配重質(zhì)量的大小和相位對轉(zhuǎn)子反復進行配重，直到動平衡機顯示的配重質(zhì)量達到規(guī)定的質(zhì)量范圍實驗原理動平衡的目的

對于軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比大于0.2），如內(nèi)燃機曲軸、電機轉(zhuǎn)子和機床主軸等，其偏心質(zhì)量往往是分布在若干個不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，即使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上，由于各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，因而會形成慣性力偶，該慣性力偶的方向隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而變化，故引起機器設備的振動。對轉(zhuǎn)子進行動平衡目的，就是要求其各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得到平衡，消除因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的振動。轉(zhuǎn)子動平衡的判定條件各偏心質(zhì)量（包括平衡質(zhì)量）產(chǎn)生的慣性力的矢量和等于零以及這些慣性力所構成的力矩矢量和等于零。

動平衡原理為使轉(zhuǎn)子獲得動平衡，必須選定兩個回轉(zhuǎn)平面作為平衡基面1和2，將各離心慣性力分解到選定的平衡基面內(nèi)。

圖1慣性力的分解只要在平衡基面1和2內(nèi)適當?shù)馗骷右黄胶赓|(zhì)量，使兩平衡基面內(nèi)的慣性力之和分別為零，那么轉(zhuǎn)子就可以達到動平衡?；?基面2基面1：基面2：任何一個回轉(zhuǎn)體不管它得不平衡質(zhì)量實際分布情況如何，都可以向兩個任意選定的平衡平面內(nèi)分解，在這兩個平面內(nèi)各加上一個平衡質(zhì)量就可以使該回轉(zhuǎn)體達到平衡。這種使慣性力的合力及合力矩同時為零的平衡稱為動平衡。由此可見，至少要由兩個平衡平面才能使轉(zhuǎn)子達到動平衡經(jīng)過動平衡的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡的，但靜平衡的回轉(zhuǎn)件不一定達到動平衡。結論：動平衡機的工作原理動平衡機結構圖2原理圖圖3Y1BK動平衡機1-電動機2-帶傳動裝置3-被測轉(zhuǎn)子4-壓電式傳感器5-.壓電式傳感器6-解算電路7-選擇開關8-選頻放大器9-顯示儀表10-整形放大器11-顯示儀表12-鑒相器13-整形放大器14-光電頭15-反光標記16萬向關節(jié)

動平衡機的結構簡圖如圖2所示，實物圖如圖3所示。測量時，轉(zhuǎn)子3放置在彈性支撐上，由電動機1通過帶傳動裝置2帶動轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子上的偏心質(zhì)量使彈性支撐發(fā)生振動，傳感器4和5將振動轉(zhuǎn)變?yōu)閮陕冯娦盘枺瑑陕冯娦盘柾瑫r傳遞到解算電路6，它對這兩路信號進行處理以消除兩平衡基面之間的相互影響。用選擇開關7選擇平衡基面1或2，再經(jīng)選頻放大器8將信號放大，由顯示儀表9顯示出該平衡基面上的不平衡質(zhì)徑積的大小。放大后的信號又經(jīng)過整形放大器10轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號并被送往鑒相器12。鑒相器12也同時接收來自光電頭14和整形放大器13的基準信號，基準信號與轉(zhuǎn)子上的反光標記15相對應。鑒相器輸出的相位差由顯示儀表11顯示，以反光標記15為基準就可以確定偏心質(zhì)量的相位。

各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級和許用不平衡量

平衡等級GA=[e]w/1000典型轉(zhuǎn)子G40004000剛性安裝的具有奇數(shù)氣缸的低速船用柴油機曲軸傳動裝置G16001600剛性安裝的大型二沖程發(fā)動機曲軸傳動裝置G630630剛性安裝的大型四沖程發(fā)動機曲軸傳動裝置G250250剛性安裝的高速四缸柴油機曲軸傳動裝置G100100六缸及其以上的高速柴油機曲軸傳動裝置；汽車、機車發(fā)動機整體G4040汽車車輪、傳動軸；彈性安裝的六缸以上高速發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動裝置；汽車、機車發(fā)動機曲軸傳動裝置G1616特殊要求的傳動軸；汽車、機車發(fā)動機部件；特殊要求的六缸及其以上的發(fā)動機曲軸傳動裝置G6.36.3船用主汽輪機齒輪、離心機鼓輪、裝配好的航空燃氣汽輪機G2.52.5燃氣輪機和汽輪機、剛性汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子、透平壓縮機、機床傳動裝置G11磨床傳動裝置G0.40.4精密磨床主軸、砂輪盤及電機轉(zhuǎn)子、陀螺儀實驗步驟根據(jù)轉(zhuǎn)子形狀和特點，調(diào)整兩支撐架間的相對位置，調(diào)節(jié)左右兩滾輪架的高度，使轉(zhuǎn)子水平放置確定轉(zhuǎn)子的支撐方式，確定平衡平面和校正半徑，測量轉(zhuǎn)子的參數(shù)輸入測試參數(shù)并測試轉(zhuǎn)子根據(jù)測試結果進行配重再次測試轉(zhuǎn)子直到達到要求具體操作過程