剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)

1、剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .加深對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡概念的理解;2 掌握剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)的原理及方法;、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. CS-DP-10型動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)（西安交大監(jiān)造）;2剛性轉(zhuǎn)子試件；3.平衡塊；4.百分表：0.015MM磁性表座。5.平衡塊三、CS-DP-10型動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.動(dòng)平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)平 衡機(jī)原理 簡圖如圖1、圖2所示。如圖1 所示，待 平衡試件 3安裝在框形擺架2的支承滾動(dòng)上，擺架左端固結(jié)在工字形板簧1中，右端懸臂。電機(jī)動(dòng) 9通過O型皮帶10拖動(dòng)試件旋轉(zhuǎn)；當(dāng)試件存在不平衡質(zhì)量時(shí)，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，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(dòng)。通過百分表5觀察振幅大

2、小，即測量不平衡量的大小，而不平衡量的相位測量系統(tǒng)由差速器4和補(bǔ)償盤6組成。差速器4安裝在擺架右端，它的左端為轉(zhuǎn)動(dòng)輸入端（N）通過柔性聯(lián)軸器與試件聯(lián)接；右端為輸出端（N3 ）與補(bǔ)償盤固聯(lián)。差速器由齒數(shù)和模數(shù)相同的三個(gè)圓錐齒輪和一個(gè)蝸輪（轉(zhuǎn)臂H ）組成一:個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。（1）當(dāng)差速器的轉(zhuǎn)臂蝸輪-H不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即nH =0，則差速器為定軸輪系，其傳動(dòng)比為.Hi31n3Z1-1niZ3(1)這時(shí)補(bǔ)償盤6的轉(zhuǎn)速n3與試件的轉(zhuǎn)速 厲大小相等轉(zhuǎn)向相反。（2）當(dāng)ni和nH都轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則差速器為速度合成的差動(dòng)輪系，由傳動(dòng)比公式.H n3 _ nH乙i31ni nHZ3(2)蝸輪的轉(zhuǎn)速nH是通過手柄搖動(dòng)蝸桿，經(jīng)蝸桿蝸輪副

3、大速比的減速后蝸輪的轉(zhuǎn)速nH ni。當(dāng)nH與厲同向時(shí)由（2）式可知n3 -ni，這時(shí)仍與厲反向轉(zhuǎn)動(dòng)但速度減小。 當(dāng)nH與ni反向時(shí)由（2）式可知n3 -ni,這時(shí)g轉(zhuǎn)向仍不就但速度增加。因此可見當(dāng)手 柄不動(dòng)時(shí)補(bǔ)償盤的轉(zhuǎn)速與試件的轉(zhuǎn)速大小相等轉(zhuǎn)向相反；正向搖動(dòng)手柄（蝸輪與試件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同）補(bǔ)償盤減速；反向搖動(dòng)手柄則補(bǔ)償盤加速。這樣可改變補(bǔ)償盤與試件圓盤之間的相 對(duì)角位移。為作平衡工藝時(shí)確定平衡相位提供了結(jié)構(gòu)保證。2轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的力學(xué)條件對(duì)于質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的轉(zhuǎn)子，當(dāng)轉(zhuǎn)子存在有材料不均勻、制造有誤差、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱等諸因素使轉(zhuǎn)子存在不平衡質(zhì)量。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后就會(huì)產(chǎn)生離心慣性力F組成一個(gè)合力不為零的

4、空間力系，使轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡。要使轉(zhuǎn)子達(dá)到動(dòng)平衡（完全平衡），則必須使其各質(zhì)量產(chǎn)生的離心力的合力和合力偶矩都等于零。即(3)如圖2所示，如果像該動(dòng)平衡機(jī)的兩個(gè)不平衡面i、2均在支點(diǎn)X軸的同一側(cè)時(shí)，要使轉(zhuǎn)子達(dá)到動(dòng)平衡，則必須使由不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力偶矩等于零，即丄 M?=0（4）丿 一（4）j 二 M 2 =03 .動(dòng)平衡機(jī)的工作原理當(dāng)試件上距X軸為i的圓盤內(nèi)有平衡質(zhì)量 M存在時(shí)，試件轉(zhuǎn)動(dòng)后則產(chǎn)生離心慣性力F =2mr （圖2）,隨著試件轉(zhuǎn)動(dòng)此力在垂直軸平面上時(shí)設(shè)為FY ,在水平軸平面上時(shí)設(shè)為Fx。由于動(dòng)平衡機(jī)的工字形板簧和擺架在水平方向（繞Y軸）的抗彎剛度很大，所以Fx力對(duì)擺架的振動(dòng)影響很小可忽

5、略不計(jì)。而垂直方向（繞 X軸）的譏彎剛度小，因此在 Fy力產(chǎn) 生的慣性力偶矩 M =FY 1 =r：2mrl cos-：的作用下，使擺架產(chǎn)生周期性的上下振動(dòng)。擺架振幅大小就取決于這個(gè)力偶矩的大小。設(shè)試件圓盤1、2上各有一個(gè)不平衡質(zhì)量 M和M,由于試件圓盤1平面與工字形板簧中 性面共面即11=0，則由M和M產(chǎn)生的對(duì)X軸的慣性力矩為：M, =02M 2m2r2l2 co始終在一個(gè)軸平面 （平衡平面）內(nèi)，但矢徑方向相 反即=180宀爲(wèi)。轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量分布是有很大的隨機(jī)性，無法直觀判斷它的大小和相位。然而可以用實(shí)驗(yàn)的方法測得在平衡平面 2上應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和相位角p，在該試驗(yàn)機(jī)上就是利用差速器和補(bǔ)

6、償盤來完成這個(gè)測量。如圖2示，當(dāng)試件圓盤 2上不平衡質(zhì)量 M處在垂直軸平面上正下方時(shí)，則由此不平衡 質(zhì)量產(chǎn)生的對(duì)X軸順時(shí)針質(zhì)徑矩最大。 如果用補(bǔ)償盤平面作平衡平面時(shí)，由于補(bǔ)償盤平面在試件圓盤2右側(cè)，謹(jǐn)小慎微須使加在補(bǔ)償盤平面內(nèi)的平衡質(zhì)量m p處在垂直軸平面且 m p在正上方時(shí)（與Ma相差1800）產(chǎn)生一個(gè)對(duì)X軸兼管時(shí)針的質(zhì)徑矩，以平衡圓盤2的不平衡質(zhì)徑矩，即必須使 M2與mp在同一個(gè)軸平面（平衡軸平面）內(nèi)。將質(zhì)量M2和m；調(diào)整到平衡軸平面內(nèi)就是靠差速器來實(shí)現(xiàn)。選補(bǔ)償盤作平衡平面，由差速器特性可知，補(bǔ)償盤的轉(zhuǎn)速與試件的轉(zhuǎn)速大小相等而轉(zhuǎn) 向相反。在補(bǔ)償盤上加一個(gè)質(zhì)量 m；（圖2），則產(chǎn)生離心慣性力

7、對(duì) x軸的力矩M ； =*：2mprplp cos-；由公式（4）可知要使試件平衡則二 M 勺=0M2 M P =0使上式成立必須有(8)血小=m；r；lpcos屮 2 = -cos屮 p = cosQ800 + 屮；）用補(bǔ)償盤作平衡平面來實(shí)現(xiàn)擺架的平衡可如下操作。在補(bǔ)償盤平面內(nèi)靠外緣矢徑為rp處試加一個(gè)適當(dāng)質(zhì)量，在試件旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下?lián)u動(dòng)蝸桿手柄使蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）。同時(shí)補(bǔ)償盤減速或加速轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來調(diào)整補(bǔ)償盤上加的平衡質(zhì)量與試件不平衡質(zhì)量在同一軸平面內(nèi) 如圖3B）所示。搖動(dòng)手柄同時(shí)觀察百分表的振幅使其達(dá)到最小，隨取出停止轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。停 機(jī)后在原位置再加或減一些平衡質(zhì)量，再開機(jī)并左右轉(zhuǎn)動(dòng)手柄如振幅

8、已很小可認(rèn)為擺架已達(dá)到平衡。此時(shí)將手柄位置鎖住不動(dòng)。停機(jī)后用手轉(zhuǎn)動(dòng)試件使補(bǔ)償盤上的平衡質(zhì)量轉(zhuǎn)到最高位 置，這時(shí)的垂直軸平面就是 M和Mb共面的軸平面，即平衡軸平面。擺架平衡不等于試件平衡，還必須將補(bǔ)償盤上的平衡質(zhì)量mp轉(zhuǎn)換到試件的平衡面上。選試件圓盤2為平衡面，上平衡條件mprplp 二 mprplp得丨；mprplp 二mprp（9）l p或r；l；mp =mprp_rplpr 1若取丄；=1，貝U mp = mprplp（9）式中mp是所加的平衡量的質(zhì)徑積，lplp是平衡面與補(bǔ)償盤平面至板簧距離這些參數(shù)都是已知的，這樣就很容易求得在平面2上應(yīng)加的平衡量的質(zhì)徑積MRp。一般情況下先選擇矢徑R

9、p再求出m加到平衡面2上，其相位在 mp最高位置的垂直軸平面內(nèi)。該動(dòng)平衡 ，rpip_機(jī)補(bǔ)償盤及試件在設(shè)計(jì)時(shí)已取=1，所以mp = mp，這樣取下mp （平衡塊）可直接加rPlP到平衡面2的設(shè)定好的矢徑環(huán)槽相應(yīng)位置上，至此就完成了試件圓盤 2的平衡工作，即完成了 a M2 = 0，要使試件達(dá)到完全平衡，還必須做另一個(gè)端面的平衡，即做M0。另一個(gè)不平衡端面的平衡：將試件從平衡機(jī)上取下重新安裝成以圓盤2與工字形反簧中性面共面，且以圓盤 2為驅(qū)動(dòng)輪，再按上述方法求出不平衡面1上的平衡量（質(zhì)徑積 MR或M）。這時(shí)試件的平衡工作全部完成。四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1 將試件安放到擺架的滾輪上，把試件右端的半聯(lián)軸

10、器與差速器左端的半聯(lián)軸器，用 尼龍繩松松地聯(lián)接在一起組成一個(gè)柔性聯(lián)軸器。試件左端圓盤平面與工字形板簧中性面對(duì) 齊，裝上傳動(dòng)皮帶。2用手轉(zhuǎn)動(dòng)試件和蝸桿上的手柄，檢查動(dòng)平衡機(jī)各部份轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，松開擺架最右 端的兩對(duì)鎖緊螺母，調(diào)節(jié)擺架下面支承彈簧使擺架處于水平位置，檢查擺架振動(dòng)是否靈活。 在差速器右端支承板上安裝百分表，使其有一定接觸，并隨時(shí)注意振幅大小。3 開機(jī)前在試件上任意設(shè)置不平衡質(zhì)量（在圓盤環(huán)槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)平衡塊），卸下補(bǔ)償盤上所有的平衡塊。接上電源啟動(dòng)電機(jī)， 待擺架振動(dòng)穩(wěn)定后， 調(diào)整好百分表位置并記錄下振幅大 小Yo （格），百分表位置此后要鎖定不要再變動(dòng)，停機(jī)。4在補(bǔ)償盤的槽內(nèi)距軸心最遠(yuǎn)處加

11、適當(dāng)平衡質(zhì)量。開機(jī)后轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿手柄觀察百分表振幅變化，手柄搖到振幅最小時(shí)手柄停止轉(zhuǎn)動(dòng)。記錄下振幅大小Y和蝸輪位置角P1 （差速器外殼上有刻度指示），停機(jī)。（轉(zhuǎn)動(dòng)手柄要注意方法：蝸桿安裝在機(jī)架上， 蝸輪安裝在擺架上兩者之間有很大齒側(cè)間隙。蝸桿轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置可與蝸輪不接觸，這樣才能使擺架自由振動(dòng)， 同時(shí)觀察振幅。然后轉(zhuǎn)動(dòng)手柄蝸桿接觸蝸輪使蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)擺架振動(dòng)受阻，再反搖手柄使蝸桿脫離與蝸小的位置）。在鎖定蝸輪情況下，停機(jī)后，按試件轉(zhuǎn)動(dòng)方向用手轉(zhuǎn)動(dòng)試件使補(bǔ)償盤上的平衡塊轉(zhuǎn)到最高位 置。取下平衡塊安裝到試件平衡面（圓盤2）中相對(duì)應(yīng)的最高位置槽內(nèi)。5在補(bǔ)償盤槽內(nèi)再加或減一點(diǎn)平衡質(zhì)量。按上述方法再進(jìn)行一次測試。測得的振幅Y蝸輪位置角 J，若丫2 Y1 Yo; -1與-2相同或略有改變，則表示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行正確。若 丫2已很 小可視為已達(dá)到平衡。 停機(jī)，按步驟4的方法將補(bǔ)償盤上的平衡塊加到試件圓盤 2上。解開 聯(lián)軸器后，開機(jī)只讓試件轉(zhuǎn)動(dòng)若振幅依然很小則這個(gè)平衡平面（圓盤2）的平衡工作結(jié)束。若還存在一些振幅，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)一下平衡塊的相位。即在圓周方向左右移動(dòng)一個(gè)平衡塊進(jìn) 行微調(diào)相位。6將試件兩端 1800對(duì)調(diào)，以圓盤 2 平面對(duì)齊工字形板簧中性面且為驅(qū)動(dòng)圓盤，圓盤1為平衡平面。 再按上述方法找出圓盤 1 上應(yīng)加的平衡質(zhì)量的大小和相位。 這樣就完成了試件 的全部平衡工作