刚性转子动平衡实验报
告
Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
图1 转子系统与力系简
刚性转子动平衡实验
浙江大学，令狐烈
一、实验目的
(1) 掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤； (2) 掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用； 二、实验内容和实验原理 1.实验内容
采用虚拟仪器技术对一多圆盘刚性转子进行动平衡。

转子系统如图1所示，转子存在原始不平衡质量，左右两个圆盘为平衡平面。

拟测试原始不平衡量及相位，并在两个平衡平面上配重，便残余不平衡量控制在一定范围。

2.实验原理
一个动不平衡的刚性回转体绕其回转轴线转动时，该构件上所有的不平衡重量所产生的离心惯力总可以转化为任选的两个垂直于回转轴线的平面内的两个当量不平衡质量m1和m2 (它们的质心位置分别为r1和r2)所产生的离心力m1r1w 2和m2r2w 2,动平衡的任务就是在这两个任选的平面(称为平衡基面)内的适当位置（r3平和r4平）加上两个适当大小的平
衡重G3平和G4，使它们产生的平衡力与不平衡重量产生的不平衡力大小相等,而方向相反。

此时,ΣP=0且ΣM=0，使该回转体达到动平衡。

三、实验装置 序号 名 称 数量 1 多盘转子系统
1 2 调速器 1 3 调速电机 1 4 相位传感器 1 5 双悬臂梁水平位移传感器
1 6 电子天平
1 7
微型计算机（安装清华大学的dynamic balance 软件）
1
四、实验步骤 1. 虚拟仪器接线
进入“刚性转子动平衡”程序，点击“设备模拟连接”图标，按图3示用鼠标左键连接虚拟测试仪器，如连线错误，用鼠标左键单击“重新连接”按钮。

确认无误后，用鼠标左键单击“连接完毕”按钮，如果出现“连接错误”的提示，则连接有错，需要按“确定”，再按“重新连接”。

如果出现“连接正确”的提示，按“确定”后，可获得与图4相同的虚拟动平衡仪应用程序界面。

2. 原始不平衡量测试
(1) 将转速控制器转速b n 设定为1200r/min ，启动转子2至3分钟使转速保持稳定。

(2) 点击“基频检测”图标，进入图4的状态下，用鼠标左键按下左上角按钮“开始”启动虚拟动平衡仪，点击“A 通道”、“B 通道”进行通道切换。

待读数基本稳定后，记录转子原始不平衡引起左（A ）、（B ）轴承座振动位移基频成份的幅值和相位角
A A ψ∠，V 0、
B B ψ∠，V 0。

3. 平衡处理
(1) 点击“动平衡计算”图标，调用专用的动平衡计算程序(图5)，输入测出的初始不平衡量。

(2) 转速回零。

在I 平面（1号圆盘）上任选方位加一试重1t m ，记录1t m 的值（用天平测量，可取其在6～12克之间）及固定的相位角1β（见1号圆盘相位标记）。

(3) 启动转子，重新调到平衡转速b n ，测出I 平面加重后，两个轴承座振动位移的幅值和相位角（1V A 和1V B ）。

同样将值输入到动平衡计算程序中。

(4) 转速回零。

拆除1t m ，在II 平面（4号圆盘）上任选方位加一试重2t m 。

测量记录2t m 的值及其固定方位角2β。

图3 计算机虚拟动平衡仪显示界面
图2 测试虚拟设备连线图
(5)速重新调到b n 。

测出II 平面加试重后，两个轴承座振动位移的幅值和相位角（2A V 和2B V ）。

(6) 转速回零。

取走2t m ，调出专用动平衡计算程序，根据程序运行过程的提示，输入上述测量记录的数据，求出的校正质量（平衡质量）及相位。

4. 平衡检验
(1) 根据求出的校正质量（平衡质量）
1m 、2m 及校正质量的相位角1θ、2θ ，在校正平面I 、II 重新加重。

然后将转速重新调到b n ，再测量记录两个轴承座残余振动的幅值和相位角。

(2) 转速回零。

计算平衡率（即平衡前后振动幅值的差与未平衡振幅的百分比），高于70%，实验可结束。

5. 停机、关仪器电源、拉电闸。

拆除平衡质
量，使转子系统复原。

六、实验数据的记录与整理
表1 实验数据
平衡转速 r/min 1200 r/min A 轴承 I 平面 B 轴承 II 平面
幅值 相位 幅值 相位 原始振动A0
V
, B0
V
μm 136 deg μm
110 deg
I 平面试重1Q
克 206 deg
A1V ，B1V μm
93 deg
μ
103 deg II 平面试重2Q
克 340 deg A2V ，B2V μ
156 deg μm 118 deg 计算校正量21,p p 克 deg 克 deg 实际加重质量21,m m
克
150deg
克
140 deg
平衡后振动A V
，
B V
μ
\
μ
\
图4 动平衡计算软件界面
2.实验结果的分析和实验感悟。

（1）实验的计算由计算机完成，不会有计算上的失误，而只有算法上的不完善。

但是因为是计算机计算而且软件已经封装好，不能让我们看到
计算过程和原理，这对我了解实验的计算原理不太好。

（2）本实验中，质量用电子天平测量，已经相当精确。

误差的主要来源是的读取。

实验时，角度主要靠人眼通过刻度盘读取，刻度盘标示不
准，加上最小分度为2deg，使得角度读取很不准确。

而再用螺钉配重
时，垫片又会挡住视线，影响判断，所以误差的主要来源是角度读取
不准确。

（3）比较试验数据可以看出，本实验中配重的角度实际值和理论值相距甚远，就是因为初始时A，B盘在不配重和分别配重时角度读取出了加
大的误差，导致理论和实际偏差很远，结果我们不断调整角度，才把
平衡率勉强提到70%以上。

（4）实验时要注意安全，每个人应该坚守各自的岗位。

本次实验中，一开始我们使用了1400r/min的转速，结果转子发生了共振，转数急剧上
升，转子开始移动。

还好老师及时关掉电源，没有事故发生。