1、實驗三轉子動平衡實驗指導書一、實驗目的1. 加深對轉子動平衡概念的理解。2. 掌握剛性轉子動平衡試驗的原理及基本方法。、實驗設備1. JPH A型動平衡試驗臺2. 轉子試件3. 平衡塊4. 百分表010mm三、JPH A型動平衡試驗臺的工作原理與結構1. 動平衡試機的結構動平衡機的簡圖如圖1、圖2、所示。待平衡的試件3安放在框形擺架子的支承滾輪上， 擺架的左端固結在工字形板簧 2中，右端呈懸臂。電動機 9通過皮帶10帶動試件旋轉；當 試件有不平衡質(zhì)量存在時，則產(chǎn)生離心慣性力使擺架繞工字形板簧上下周期性地振動，通過百分表5可觀察振幅的大小。通過轉子的旋轉和擺架的振動，可測出試件的不平衡量（或平衡

2、量）的大小和方位。這個測量系統(tǒng)由差速器 4和補償盤6組成。差速器安裝在擺架的右端，它的左端為轉動輸入端（nJ通過柔性聯(lián)軸器與試件 3聯(lián)接；右端為輸出端（n3）與補償盤相聯(lián)接。差速器是由齒數(shù)和模數(shù)相同的三個圓錐齒輪和一個外殼為蝸輪的轉臂H組成的周轉輪系。（1 ）當差速器的轉臂蝸輪不轉動時nH=0，則差速器為定軸輪系，其傳動比為:i31Z1Z31， n3rh（ 1）3451、擺架2、工字形板簧座 3、轉子試件4、差速器5、百分表6、補償盤7、蝸桿8、彈簧 9、電機10、皮帶圖1這時補償盤的轉速 ns與試件的轉速ni大小相等轉向相反。（2）當ni和nH都轉動則為差動輪系，傳動比周轉輪系公式計算：ZZ

3、s1 ； n3 2nH n1 h ns nHi31ni nH蝸輪的轉速m是通過手柄搖動蝸桿 7,經(jīng)蝸桿蝸輪副在大速比的減速后得到。因此蝸輪的轉速nHn1。當nH與m同向時，由（2）式可看到ns-n，這時ns方向仍與m反向，但速度增加了。由此可知當手柄不動補償盤的轉速大小與試件相等轉向相反，正向搖動手柄（蝸輪轉速方向與試件轉速方向相同）補償盤減速，反向搖動手柄補償盤加速。 這樣可改變補償盤與試件圓盤之間的相對相位角（角位移）。這個結論的應用將在后面述說。2、轉子動平衡的力學條件由于轉子材料的不均勻、制造的誤差、結構的不對稱等諸因素保存轉子存在不平衡質(zhì)量。因此當轉子旋轉后就會產(chǎn)生離心慣性力組成一個

4、空間力系，使轉子動不平衡。要使轉子達 到動平衡，則必須滿足空間力系的平衡條件(3)這就是轉子動平衡的力學條件3、動平衡機的工作原理當試件上有不平衡質(zhì)量存在時（圖2），試件轉動后則生產(chǎn)離心慣性力F 2mr，他可分解成垂直分力 Fy和水平分力Fx，由于平衡機的工字形板簧和擺架在水平方向（繞 y軸） 抗彎剛度很大，所以水平分力Fr pl pcos如；要使這些力矩得到平衡可根據(jù)公式（3）來解決。M A2m2r2l2 cos 2(4 )式消去3 2得m2r2l 2 cos 20m2Mp02mprplp cosp 0(4)mprplp cos p0(5)要使（5）式為零必須滿足mzJ mprplpcos

5、2 cos p cos(1800 p)滿足上式（6）的條件擺架就不振動了。式中m （質(zhì)量）和r （矢徑）之積稱為質(zhì)徑積，mrL稱為質(zhì)徑矩，稱為相位角。轉子不平衡質(zhì)量的分布是有很大的隨機性，而無法直觀判斷他的大小和相位。因此很難公式來計算平衡量，但可用實驗的方法來解決，其方法如下：選補償盤作為平衡平面，補償盤的轉速與試件的轉速大小相等但轉向相反，這時的平衡條件也可按上述方法來求得。在補償盤上加F yprpr2milI2F2!CDIpxFp3 p圖2一個質(zhì)量mp （圖2）,則產(chǎn)生離心慣性力對 x軸的力矩M p2 .mp rp Ipcos p根據(jù)力系平衡公式（3）Ma0M2m p 0m2r2I2 c

6、os2 mp rp Ipcos p 0要使上式成立必須有m2 al 2mp rp Ip（7）COS2cos pcos(180p)公式（7）與（6）基本是一樣，只有一個正負號不同。從圖3可進一步比較兩種平衡面進行平衡的特點。圖3是滿足平衡條件平衡質(zhì)量與不平衡質(zhì)量之間的相位關系。圖3a為平衡平面在試件上的平衡情況，在試件放旋轉時平衡質(zhì)量與不平衡質(zhì)量始終在一個軸平面內(nèi)，但矢徑方向相反。a)他=180 + 如b) 2=180c) 2=180 - p圖3圖3 b）是補償盤為平衡平面，冊和mp在各自的旋轉中只有到在忖=0 或180,礎=180或0時它們處在垂直軸平面內(nèi)與圖3a） 一樣達到完全平衡。其它位置

7、時它們的相對位置關系如圖 3 c）所示為 血=180協(xié)，圖3-c）這種情況，y分力矩是滿足平衡條 件的，而x分力矩未滿足平衡條件。用補償盤作為平衡平面來實現(xiàn)擺架的平衡可這樣來操作。在補償盤的任何位置（最好選擇在靠近緣處）試加一個適當?shù)馁|(zhì)量，在試件旋轉的狀態(tài)下?lián)u動蝸桿手柄使蝸輪轉動（正轉或反轉）這時補償盤減速或加速轉動。搖動手柄同時觀察百分表的振幅使其達到最小，這時停止轉動手柄。停機后在原位置再加一些平衡質(zhì)量，再開機左右轉動手柄如振幅已很小可認為擺架已達到平衡。最后將調(diào)整到好的平衡質(zhì)量轉到最高位置，這時的垂直軸平面就是 mp和m2同時存在的軸平面。擺架平衡不等于試件平衡， 還必須把補償盤上的平衡

8、質(zhì)量轉換到試件的平衡面上，選試件圓盤2為待平衡面，根據(jù)平衡條件mp mpg*mpL mp、(8)1 pmpmprP 1prP1Pr i若取1則mp mpr ip ppi p（8）式中mp rp是所加的補償盤上平衡量質(zhì)徑積，mp為平衡塊質(zhì)量， 心是平衡塊所處位置的半徑（有刻度指示）；lp ： lp是平衡面至板簧的距離這些參數(shù)都是已知的，這樣就求得了在待平衡面2上應加的平衡量質(zhì)徑積 mprp。一般情況先選擇半徑 r求出m加到平衡面2上，其位置在 mp最高位置的垂直軸平面中，本動平衡機及試件在設計時已取rp lprplp所以mp mp，這樣可取下補償盤上平衡塊 mp （平衡塊）直接加到待平衡面相應的

9、位置,這樣就完成了第一步平衡工作。根據(jù)力系平衡條件（3），到此才完成一項Ma 0 ,還必須做 M B 0的平衡工作，這樣才能使試件達到完全平衡。B第二步工作：將試件從平衡機上取下重新安裝成以圓盤2為驅動輪，再按上述方法求出平衡面1上的平衡量（質(zhì)徑積 mpp或mp ）。這樣整個平衡工作全部完成。更具體的實驗方法請 看第四部分。四、實驗方法和步驟1、將平衡試件裝到擺架的滾輪上，把試件右端的聯(lián)軸器盤與差速器軸端的聯(lián)軸器盤， 用彈性柱銷柔性聯(lián)成一體。裝上傳動皮帶。2、 松開擺架最右端的兩對鎖緊螺母，用手轉動試件和搖動蝸桿上的手柄，檢查動平衡機各部分轉動是否正常。調(diào)節(jié)擺架上面的安放在支承桿上的百分表，使

10、之與擺架有一定的接觸，并隨時注意振幅大小。3、 開啟電源，轉動調(diào)速旋扭。實驗時的轉速定在320420轉之間（以后試驗時不要再 轉動旋扭，只是關總電源）。轉動蝸桿，觀察百分表的振幅，找到最佳的平衡位置。廠家出廠規(guī)定，最佳平衡狀態(tài)0.01 0.03mm（百分表1 3格）百分表的位置以后不要再變動停機。4、 打破平衡將試件右端圓盤上裝上適當?shù)拇胶赓|(zhì)量（四塊平衡塊），接上電源啟動電 機，待擺架振動穩(wěn)定后，記錄下振幅大小 y余若20絲左右（格）（百分表的位置以后不要 再變動）停機。5、 找平衡在補償盤的槽內(nèi)距軸心最遠處加上一個適當?shù)钠胶赓|(zhì)量（二塊平衡塊）。開機后搖動手柄觀察百分表振幅變化，手柄搖到振幅

11、最小時手柄停止搖動。記錄下振幅大小yi和蝸輪位置角3 （差速器外殼上有刻度指示），停機。（搖動手柄要講究方法：蝸桿安裝在機 架上，蝸輪安裝在擺架上兩者之間有很大的間隙。蝸桿轉動到適當位置可與蝸桿不接觸，這樣才能使擺架自由地振動， 這時觀察的振幅才是正確的。 搖動手柄蝸桿接觸蝸輪使蝸輪轉動， 這時擺動振動受阻， 反搖手柄使蝸桿脫離與蝸輪接觸，使擺架自由地振動，再觀察振幅。這樣間歇性地使蝸輪向前轉動位和觀察振幅變化，最終找到振幅最小值的位置）。在不改變蝸輪位置情況下，停機后，按試件轉動方向用手轉動試件使補償盤上的平衡塊轉到最高位置。取下平衡塊安裝到試件的平衡面（圓盤2）中相應的最高位置槽內(nèi)。6、在

12、補償盤內(nèi)再加一點平衡量（12平衡塊）。按上述方法再進行一次測試。測得的振幅目2蝸輪位置3，若y2yi yo； 3與3相同或略有改變，則表示實驗進行正確。若 y2已很 小可視為已達到平衡。 停機、按步驟4方法將補償盤上的平衡塊移到試件圓盤 2上。解開聯(lián) 軸器開機讓試件自由轉動若振幅依然很小則第一步平衡工作結束。若還存在一些振幅，可適當?shù)卣{(diào)節(jié)一下平衡塊的相位，即在圓周方向左右移動一個平衡塊進行微調(diào)相位和大小。7、將試件兩端180。對調(diào)，即這時圓盤 2為驅動盤，圓盤1為平衡面。再按上述方法找出圓盤1上應加的平衡量。這樣就完成了試件的全部平衡工作。思考題：1、何為動平衡？哪些構件需要進行動平衡？平衡基面如何選擇？2、在動平衡過程中，平衡質(zhì)量及其相位是如何逐步調(diào)整的？轉子動平衡實驗報告專業(yè)班級 姓名 日期同組人 指導老師 成績實驗數(shù)據(jù)記錄表序號實驗內(nèi)容轉速框架振幅（mm1試件測試2在試件右端圓盤（2） 上裝4塊平衡塊3在補償盤上配2塊平衡塊4在補償盤上再配2塊平衡塊5將試件調(diào)頭，試件測試6在試件右端圓盤（1）上裝4塊平衡塊7在補償盤上配1塊平衡塊8在補償盤上配3塊平衡塊思考題:1、何為動平衡？哪些構件需要進行動平衡?2、為什么在補償盤所加的平衡質(zhì)量 mp所處位置應與試件待平衡面上不平衡質(zhì)量m位置間成180 ？