剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡

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1、實(shí)驗(yàn)二剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)2011010292水利水電工程系水工13班翟桐同組成員：李嘉榮、成一凡、陳鐘望、閆封任實(shí)驗(yàn)日期：2012.11.15一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的基本原理和步驟；2.掌握虛擬基頻檢測(cè)儀和相關(guān)測(cè)試儀器的使用；3.了解動(dòng)靜法的工程應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用兩平面影響系數(shù)法對(duì)一多圓盤剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡三、實(shí)驗(yàn)原理工作轉(zhuǎn)速低于最低階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，反之稱為柔性轉(zhuǎn)子。本實(shí)驗(yàn)采取一種剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡常用的方法—兩平面影響系數(shù)法。該方法可以不使用專用平衡機(jī)，只要求一般的振動(dòng)測(cè)量，適合在轉(zhuǎn)子工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平衡作業(yè)。根據(jù)理論力學(xué)的動(dòng)靜法原理，一勻速旋轉(zhuǎn)的長轉(zhuǎn)子，其

2、連續(xù)分布的離心慣性力系，可向質(zhì)心C簡化為過質(zhì)心的一個(gè)力R（大小和方向同力系的主向量）和一個(gè)力偶M（等于力系對(duì)質(zhì)心C的主矩）。如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在轉(zhuǎn)軸上且轉(zhuǎn)軸恰好是轉(zhuǎn)子的慣性主軸，即轉(zhuǎn)軸是轉(zhuǎn)子的中心慣性主軸，則力R和力偶矩M的值均為零。這種情況稱轉(zhuǎn)子是平衡的；反之，不滿足上述條件的轉(zhuǎn)子是不平衡的。不平衡轉(zhuǎn)子的軸與軸承之間產(chǎn)生交變的作用力和反作用力，可引起軸承座和轉(zhuǎn)軸本身的強(qiáng)烈振動(dòng)，從而影響機(jī)器的工作性能和工作壽命。剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的目標(biāo)是使離心慣性力系的主向量和主矩的值同時(shí)趨近于零。為此，先在轉(zhuǎn)子上任意選定兩個(gè)截面I、II（稱校正平面），在離軸線一定距離r1、r2（稱校正半徑），與轉(zhuǎn)子上某一

3、參考標(biāo)記成夾角θ1、θ2處，分別附加一塊質(zhì)量為m1、m2的重塊（稱校正質(zhì)量）。如能使兩質(zhì)量m1和m2的離心慣性力（其大小分別為m1r1ω2和m2r2ω2，ω為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）正好與原不平衡轉(zhuǎn)子的離心慣性力系相平衡，那么就實(shí)現(xiàn)了剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。兩平面影響系數(shù)法的過程如下：（1）在額定的工作轉(zhuǎn)速或任選的平衡轉(zhuǎn)速下，檢測(cè)原始不平衡引起的軸承或軸頸A、B在某方位的振動(dòng)量和，其中V10和V20是振動(dòng)位移（也可以是速度或加速度）的幅值，ψ1和ψ2是振動(dòng)信號(hào)對(duì)于轉(zhuǎn)子上參考標(biāo)記有關(guān)的參考脈沖的相位角。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，選定兩個(gè)校正面I、II并確定校正半徑r1、r2。先在平面I上加一“試重”（試質(zhì)量

4、）Q1=mt1∠β1，其中mt1為試重質(zhì)量，β1為試重相對(duì)參考標(biāo)記的方位角，以順轉(zhuǎn)向?yàn)檎?。在相同轉(zhuǎn)速下測(cè)量軸承A、B的振動(dòng)量V11和V21。矢量關(guān)系見圖二a，b。顯然，矢量V11?V10及V21?V20為平面I上加試重Q1所引起的軸承振動(dòng)的變化，稱為試重Q1的效果矢量。方位角為零度的單位試重的效果矢量稱為影響系數(shù)。因而，我們可由下式求得影響系數(shù)。（3）取走Q1，在平面II上加試重Q2=mt2∠β2，mt2為試重質(zhì)量，β2為試重方位角。同樣測(cè)得軸承A、B的振動(dòng)量V12和V22，從而求得效果矢量V12?V10和V22?V20及影響系數(shù)（4）校正平面I、II上所需的校正質(zhì)量p1=m1∠θ1

5、和p2=m2∠θ2，可通過解下列矢量方程組求得：m1，m2為校正質(zhì)量，θ1，θ2為校正質(zhì)量的方位角。及（5）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在轉(zhuǎn)子上安裝校正質(zhì)量，重新起動(dòng)轉(zhuǎn)子，如振動(dòng)已減小到滿意程度，則平衡結(jié)束，否則可重復(fù)上面步驟，再進(jìn)行一次修正平衡。一、實(shí)驗(yàn)裝置：1.轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（轉(zhuǎn)速0~4000r/min，臨界轉(zhuǎn)速≥5000r/min）2.調(diào)速器（調(diào)速500~4100r/min）3.光電變換器（位移0.1~2000μm）4.電渦流位移計(jì)（頻率0~1000Hz，位移2mm峰峰值）5.電子天平（200±0.01g）6.微型計(jì)算機(jī)二、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）進(jìn)入“剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡”程序。點(diǎn)擊“設(shè)備虛擬連接”圖標(biāo)，進(jìn)入

6、試驗(yàn)設(shè)備的虛擬連接部分，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備的連接情況，參照?qǐng)D四進(jìn)行連接。連接完畢后點(diǎn)擊“連接完畢”按鈕，如連接正確，即可進(jìn)行下一步測(cè)試階段。（2）將轉(zhuǎn)速控制器轉(zhuǎn)速nb設(shè)定為1500r/min，起動(dòng)轉(zhuǎn)子1至2分鐘使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。（3）點(diǎn)擊“基頻檢測(cè)”圖標(biāo)，進(jìn)入基頻檢測(cè)部分。用鼠標(biāo)左鍵按下工具欄左邊第一個(gè)按鈕“開”啟動(dòng)基頻檢測(cè)，用光標(biāo)可以進(jìn)行A、B兩通道的顯示切換，待讀數(shù)基本穩(wěn)定后，分別記錄轉(zhuǎn)子原始不平衡引起（A、B）兩軸承座振動(dòng)位移的幅值和相位角V10∠ψ1和V20∠ψ2。（4）轉(zhuǎn)速回零。在I平面（1號(hào)圓盤）上任選方位加一試重mt1，記錄mt1的值（用天平測(cè)量，可取值在6～10克之間）及

7、固定的相位角β1（從黑帶參考標(biāo)記前緣算起。順轉(zhuǎn)向?yàn)檎Ｗ⒁猓涸诩釉囍貢r(shí)，不要觸碰參考面（2號(hào)圓盤）上的探頭，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子之前先用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，確認(rèn)轉(zhuǎn)子與探頭沒有碰觸現(xiàn)象，間隙在1mm左右，否則報(bào)告教師重新調(diào)整探頭位置。（5）啟動(dòng)轉(zhuǎn)子調(diào)到平衡轉(zhuǎn)速nb，測(cè)出I平面加重后軸承座振動(dòng)位移幅值和相位角（V11和V21）。（6）轉(zhuǎn)速回零。拆除mt1，在II平面上任選方位加一試重mt2。測(cè)量記錄mt2及其方位角β2。（7）轉(zhuǎn)速重新調(diào)到nb。測(cè)出Ⅱ平面加試重后，軸承座振動(dòng)