回转构件动平衡实验论文
学院：机械与自动控制学院
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指导教师：胡培钧
设计时间：2015/5/27-2015/5/31
机械与自动控制学院
目录
1.实验目的与要求 (2)
2.实验设备与工具 (2)
3.实验内容与原理 (2)
3.1转子动平衡的基本原理 (2)
3.2动平衡试验机的测试原理 (3)
4.实验过程 (4)
4.1实验前的准备 (4)
4.2正式实验 (4)
5.结果分析与实验总结 (5)
5.1实验数据 (5)
5.2注意事项 (5)
6.实验小结 (6)
回转构件动平衡实验
摘要：回转构件动平衡是现代机械的一个重要问题，尤其是高速机械在运转时，所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，也会降低机械效率和使用寿命。
因此，掌握回转构件动平衡的原理和方法具有特别重要的意义。
关键词：旋转机械振动动平衡
回转构件动平衡是现代机械的一个重要问题，尤其是高速机械在运转时，所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，也会降低机械效率和使用寿命。
因此，掌握回转构件动平衡的原理和方法具有特别重要的意义。
一、实验目的与要求
实验目的是通过实验对象即轮胎或实际转子的动平衡全过程，以及必要的动手操作，使学生基本掌握：
（1）回转件动平衡的基本概念。
（2）各类动平衡机的基本工作原理和操作方法。
（3）真实工件包括轮胎的平衡精度确定和应用，动平衡的操作方法。
通过本实验学生对动平衡理论知识将得到强化，解决实际工程问题的动手能力和知识综合应用能力可以得到很好的锻炼；同时通过对真实零件的平衡的全过程积累实践经验，丰富工程领域的专业知识。
在实验中，要求学生仔细观察真实零件的外观形状，按转子的工作速度选择平衡精度，并且和设计图纸上的平衡精度对照，按使用要求定出支承模式，最终按要求完成转子的动平衡。
二、实验设备和工具
（1）轮胎动平衡机、硬支承动平衡机，智能动平衡机。
（2）平衡处理勇配套设备和材料，包括普通天平，台式钻床、平衡质量块。
（3）测量工具。
（4）安装专用工具。
三、实验内容及原理
3.1转子动平衡的基本原理
由《机械原理》所述的回转体动平衡原理知：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重和G
1、G
2
(它们的质心位置分别为r1和r2；半径大
小可根据数值G
1、G
2
的不同而不同)所产生的离心力。
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（r1平和r2平）加上两个适当大小的平衡重G1平和G2平，使它们产生的平衡力与当量不平衡重产生的不平衡力大小相等,而方向相反，即:
半径r平越大,则所需的G平就越小。
此时,ΣP=0且ΣM=0，该回转体达到动平衡。
不平衡量和质心偏移的关系为：
e=m·r/G
式中，e——转子校正平面上的质心偏移，um;
m——转子校正平面上校正半径r处的不平衡质量，g;
r——转子校正平面上不平衡质量所处的半径，mm;
G——转子的质量，Kg。
3.2动平衡试验机的测试原理
在主机的左右、右支承架上各装有一对滚轮，由于支托实验转子，滚轮架可以作升降调节。
两支承架的左右两侧分别装有限位支架，用于调节限位的位置，防止转子的轴向窜动。
在支承架的上方可安装安全架，以免发生事故。
在支承架中部装有压电式传感器，它是一种可逆性换能器，既可以将机械能转化为电能，又可以将电能转化为机械能，这种性能用于力、压力或速度方面的测量。
在硬支承动平衡机中，轴承支架的刚度较高。
不平衡量所产生的离心惯性力，不能使轴承支架产生摆动，因此，工作与轴承支架几乎不产生振动偏移，这样，“不平衡力”既可以被认为是作用在筒支梁上的“静力”，这样就可以用静力学的原理来近似分析工作的平衡条件。
根据刚性转子的平衡原理，一个动不平衡的刚性转子，总可以在与旋转轴垂直而不与转子重心相重合的二个校正平面上减去或加上适当的质量来达到平衡，转子旋转时，支撑架上的轴承受到“不平衡”的交变压力（包含“不平衡”的大小和相位）这一非电量
通过压电式传感器转换成电量，然后送入电测箱中的MCB—20型微机测试系统处理和显
示。
整个微机测试系统是通过电荷放大器，一次积分，二次积分，电容开关滤波器，射级跟随器，程控放大器，最后通过模/数转换器，将一个模拟的信号转变成等价的数字信号，然后送入计算机，将不平衡量的大小，相位显示在屏幕上。
四、实验过程
4.1实验前的准备
1、接通电源，打开总电源开关，指示灯亮，预热30分钟。
2、根据转子的形状及结构，选择支承形式，调整左右支撑架的位置，并紧固好，将被测转子放在支架上。
3、根据转子的轴颈尺寸及轴线的水平状态，调节好支撑架上滚轮的高度，使转子的轴线保持水平，在旋转时不致窜动。
4、转子安放后，支承处应加少许润滑油，特别是轴颈和滚轮的表面，应做好清洁工作。
5、调整好支承架上的限位架及安全架，防止转子轴向窜动，以免发生事故。
6、根据被校验转子的质量、外径、初始不平衡量及驱动功率，来选择平衡转速。
7、根据转子的情况，在转子端面或外圆上用特种铅笔或胶纸做上黑色或白色标记，调好光电头的位置，以便于显示出转子不平衡量的相位。
8、测量出左校正平面至支承轴承中心间的距离a，右校正平面至右支承轴承中心间的距离c，左、右校正平面至间的距离b，左校正平面的平衡半径r
1
，右校正平面的平等
半径r
2
；初步确定转速，根据转子的具体情况确定采用加重法或是去重法。
9、为了避免产生共振，减少电测箱矢量表的光点晃动或数字跳动，保持读数的正确性，转子轴颈的尺寸与支承架滚轮的尺寸尽可能不相同。
4.2正式实验
1、在接通电源或按“退出”键以后，仪器进入自检过程。
2、按“执行”键，面板显示： no=x
式中no为支承形式，共六种，代号分另为1，2，3，4，5，6，输入相应数字，按“执行”键。
3、面板显示：A=××××将A(a)的尺寸输入，按“执行”键。
4、依次输入b，c，r
1，r
2
的尺寸，按“执行”键，方法同上。
5、输入完成后保存退出。
6、在被平衡转子上画上标记线，对好光电头。
7、启动电机，若运行正常，经数秒钟后，面板显示：
待面板数值不变后停机，并按上面显示的数值作加重或去重加工处理。
8、重复数次，待达到平衡精度的要求时（左、右不平衡量小于0.3克）平衡试验即告结束。
9、操作结束，直接关闭电源开关即可。
五、结果分析及实验总结
5.1实验数据
第一次测试数据：
第二次测试数据：
第三次测试数据：
第四次测试数据：
第五次测试数据
误差 < 500mg ,结束平衡试验
5.2注意事项
1、严格按照实验操作规程进行操作，注意人身设备安全。
2、准确确定a、b、c、r
1、r
2
的数据。
3、滚轮表面应保持清洁，不准粘附铁屑，灰尘杂物，每次工作前后揩净滚轮和转子轴颈，加上少许润滑油。
4、电测箱是平衡机的重要部件，防止振动和受潮，工作完毕后应关掉电测箱电源开关。
5、电测箱面板上所有旋钮与开关不得任意拨动，以免损坏元器件和带来测量误差。
六、实验小结
这次实验不仅增长了我们的知识，而且有锻炼了我们的动手能力。
从实验中我发现很多理论上的东西都存在着多多少少的误差，与实际的误差，要在实际试验中才能出现。
并且，实验的准则—谨慎与小心应该牢牢被记住，毕竟有些实验材料的珍贵让我们没有那么多次机会去使用。
参考文献：
[1] 竺志超.机械设计基础实验教程.北京：科学出版社,2012(2).。