《轉子動平衡實驗》PPT課件

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1、機械原理課程實驗實驗五轉子動平衡一、實驗目的二、實驗設備四、實驗方法和步驟五、注意事項主要內(nèi)容三、JHP—A型動平衡試驗臺的工作原理與結構一、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方法。二、實驗設備1、JHP—A型動平衡試驗臺2、轉子試件3、平衡塊4、百分表0–10mm三、JHP—A型動平衡試驗臺的工作原理與結構1、動平衡試驗臺的結構動平衡試驗臺的簡圖如圖1、圖2所示。待平衡的試件3安放在框形擺架的支撐滾輪上，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

2、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的振動，通過百分表5可觀察振幅的大小。圖1平衡試驗臺1、擺架子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2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，它的左端為輸入端（n1）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

3、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：，n3=-n1（1）這時補償盤的轉速nH與試件的轉速n1大小相等轉向相反。（2）當n1和nH都轉動則為差動輪系，傳動比按周轉輪系公式計算：，n3=2nH-n1（2）蝸輪的轉速是通過手柄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nH小于n1，當nH與n1同向時，由（2）式可看到，n3小于-n1，這時n3方向不變還與n1反向，但速度減小。當nH與n1反向時，由（2）式可看出n3大于-

4、n1，這時n3方向仍與n1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的轉速相等，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。這樣可以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轉子材料的不均勻、制造的誤差、結構的不對稱等諸多因素使轉子存在不平衡質(zhì)量，因此當轉子旋轉后就會產(chǎn)生空間離心慣性力系，使轉子動不平衡。要使轉子達到平衡，則必須滿足空間力系的平衡條件。F=0M=0或MA=0MB=0

5、（3）這就是轉子動平衡的力學條件。當試件上有不平衡質(zhì)量存在時（圖2），試件轉動后則產(chǎn)生離心慣性力F=mrω2，它可分解成垂直分力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Fx對擺架的振動很小可忽略不計。而在垂直方向（繞x軸）的抗彎剛度小，因此在垂直分力產(chǎn)生的力矩M=FyL=mrω2Lcosφ的作用下，使擺架產(chǎn)生周期性的上下振動（擺架振幅大?。┑膽T性力矩為：M1=0，M2=m2r2ω2l2cosφ23、動平衡機的工作原理要使擺架不振動必須要平衡力矩。在試

6、件上選擇圓盤作為平衡面，加平衡質(zhì)量，則繞軸的慣性力矩Mp=mprpω2lpcosφp。要使這些力矩得到平衡，可根據(jù)公式（3）來解決。MA=0M2+MP=0m2r2ω2l2cosφ2+mprpω2lpcosφp=0（4）（4）式消去ω2得m2r2l2cosφ2+mprplpcosφp=0（5）要使（5）式為零必須滿足m2r2l2=mprplpcosφ2=cosφp=－cos(180°+φp)（6）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)徑距，φ成為相位角

7、。轉子不平衡質(zhì)量的分布是有很大的隨機性，無法直觀判斷他的大小和相位。因此很難用公式來計算平衡量，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方向相反，這時的平衡條件也可按上述方法來求得。在補償盤上加一個質(zhì)量mp（圖2），則產(chǎn)生離心慣性力對x軸的力矩Mp′=mp′rp′ω2lp′cosφp′根據(jù)力系平衡公式（3）ΣMA=0M2+Mp′=0m2r2ω2l2cosφ2+mp′rp′ω2lp′cosφp′=0要使上式成立必須有m2r2l2=mp′rp′lp′cosφ

8、2=cosφp′=－cos(180°—φp′)（7）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3-a為平衡平面在試件上的平衡情況，在試件旋轉時平衡質(zhì)量始終在一個軸平面內(nèi)，但矢徑方向相反。圖3圖3-b是補償盤為平衡平面，m2和mp′在各自的旋轉中只有到在φp′=0°或180°，φ2=180°或0°時它們處在垂直軸平面內(nèi)與圖3-a一樣達到