实验五_刚性转子的动平衡实验
刚性转子动平衡实验
本实验装置在做动平衡实验时，为了方便起见一般是用永久磁铁配重，作加重平衡实验，根据左、右不平衡量显示值（显示值为去重值），加重时根据左、右相位角显示位置，在对应其相位180度的位置，添置相应数量的永久磁铁，使不平衡的转子达到动态平衡的目的。在自动检测状态时，先在主面板按"停止测试"键，待自动检测进度条停止后，关停动平衡实验台转子，根据实验转子所标刻度，按左、右不平衡量显示值，添加平衡块，其质量可等于或略小于面板显示的不平衡量，然后，启动实验装置，待转速稳定后，再按"自动测试"，进行第二次动平衡检测，如此反复多次，系统提供的转子一般可以将左、右不平衡量控制中0.1克以内。在主界面中的"允许偏心量"栏中输入实验要求偏心量（一般要求大于0.05克）。当"转子平衡状态"指示灯由灰色变蓝色时，说明转子已经达到了所要求的平衡状态。
计算机通过采集器采集此三路信号，由虚拟仪器进行前置处理，跟踪滤波，幅度调整，相关处理，FFT变换，校正面之间的分离解算，最小二乘加权处理等。最终算出左右两面的不平衡量（克），校正角（度），以及实测转速（转/分）。
与此同时，给出实验过程的数据处理方法，FFT方法的处理过程，曲线的变化过程。
DPH－I型智能动平衡机结构如图2所示。测试系统由计算机、数据采集器、高灵敏度有源压电力传感器和光电相位传感器等组成。当被测转子在部件上被拖动旋转后，由于转子的中心惯性主轴与其旋转轴线存在偏移而产生不平衡离心力，迫使支承做强迫震动，安装在左右两个硬支撑机架上的两个有源压电力传感器感受此力而发生机电换能，产生两路包含有不平衡信息的电信号输出到数据采集装置的两个信号输入端；与此同时，安装在转子上方的光电相位传感器产生与转子旋转同频同相的参考信号，通过数据采集器输入到计算机。
刚性转子动平衡实验报告
(6)
m1 p1 ， m2 p2 为校正质量， 1 ， 2 为校正质量的方位角。
求解矢量方程最好能使用计算机。本试验采用专用的动平衡计算程序。 （5）根据计算结果，在转子上安装校正质量，重新起动转子，如振动已减小到满意程度，
则平衡结束，否则可重复上面步骤，再进行一次修正平衡。
4
（二）、实验结果的分析与讨论
序号
名称
1 转子系统
2 调速器
3 光电变换器
4 电涡流位移计
5 电子天平 6 微型计算机
数量 1
1
1
2 1 1
主要技术指标 转速：0~4000r/min 临界转速≥5000r/min
调速：500~4100r/min
转速：0.1~5000 r/min
频率：0~1000Hz 位移：2mm 峰峰值 200±0.01g
矢量关系见图二(a)，(b)。显然，矢量V A1 V A0 及V B1 V B0 为平面 I 上加试重 Q1 所引 起的轴承振动的变化，称为试重 Q1 的效果矢量。方位角为零度的单位试重的效果矢量称为
影响系数。因而，我们可由下式求得影响系数。
V A1 V A0
A1
Hale Waihona Puke Q1(1)V B1 V B0
B1
Q1
在转轴上且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力 R 和力
偶矩 M 的值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平
衡的。不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴
1
本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。
图一 转子系统与力系简化
参考型号 R4A 定制 通用型
机械制造与自动化专业《实验5刚性转子的静平衡动平衡实验》
实验五 刚性转子的静平衡动平衡实验一、实验目的1. 加深对转子静、动平衡概念的理解。
2.掌握刚性转子静、动平衡试验的原理及根本方法。
二、实验设备1 导轨式静平衡架或圆盘形静平衡架；2．J10mm 5.2a1311331-=-==Z Zn n i 13n n -=1311331-=-=--=Z Zn n n n i H H H132n n n H -=⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑0M F ⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑0B A M M mr F 2ω=rcos φ·L 的作用下，使摆架产生周期性的上下振动 摆架振幅大小的惯性力矩为222222cos ϕωl r m M =要使摆架不振动必须要平衡力矩M 2。
在试件上选择圆盘作为平衡平面，加平衡质量m∑=0AM2=+p M M 0cos cos 222222=+p p p p l r m l r m ϕωϕω0cos cos 2222=+p p p p l r m l r m ϕϕ⎩⎨⎧+=-==)180cos(cos cos 02222p p p p p l r m l r m ϕϕϕ〔质量〕和r 〔矢径〕之积称为质径积，mrL 称为质径矩，ϕ称为相位角。
转子不平衡质量的分布是有很大的随机性，而无法直观判断它的大小和相位。
因此很难公式来计算平衡量，但可用实验的方法来解决，图静平衡架其方法如下：选补偿盘作为平衡平面，补偿盘的转速与试件的转速大小相等但转向相反，这时的平衡条件也可按上述方法来求得。
在补偿盘上加一个质量'p m 〔图〕，那么产生离心惯性力对轴的力矩''''='p p p p p l r m M ϕωcos 2根据力系平衡公式〔3〕∑=0A M02='+p M M0cos cos 2222=''''+p p p p l r m l r m ϕϕ要使上式成立必须有⎪⎩⎪⎨⎧'-='-='''=)180cos(cos cos 02222p p p p p l r m l r m ϕϕϕ 〔7〕此时摆架就不振动了，百分表的摆动范围为零。
刚性转子动平衡实验实验报告
实验刚性转子动平衡实验任务书一、 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；3. 了解动静法的工程应用。
二、 实验内容采用两平面影响系数法对一多圆盘刚性转子进行动平衡三、 实验原理工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。
本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。
该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。
根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系，可向质心C 简化为过质心的一个力R （大小和方向同力系的主向量∑=iSR ）和一个力偶M （等于力系对质心C 的主矩()∑==cicmS m M ）。
如果转子的质心在转轴上且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R 和力偶矩M 的值均为零。
这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。
不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。
刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。
为此，先在转子上任意选定两个截面I 、II （称校正平面），在离轴线一定距离r 1、r 2（称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角θ1、θ2处，分别附加一块质量为m 1、m 2的重块（称校正质量）。
如能使两质量m 1和m 2的离心惯性力（其大小分别为m 1r 1ω2和m 2r 2ω2，ω为转动角速度）正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。
两平面影响系数法的过程如下：（1）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起的轴承或轴颈A 、B 在某方位的振动量11010V ψ∠=V 和22020V ψ∠=V ，其中V 10和V 20是振动位移（也可以是速度或加速度）的幅值，ψ1和ψ2是振动信号对于转子上参考标记有关的参考脉冲的相位角。
刚性转子动平衡实验报告
刚性转子动平衡实验报告刚性转子动平衡实验报告引言刚性转子动平衡是机械工程中一个重要的研究领域，它涉及到机械系统的稳定性、振动和噪音控制等问题。
本文将介绍一项关于刚性转子动平衡的实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的本次实验的目的是通过对刚性转子进行动平衡实验，探究转子的不平衡量对系统振动的影响，并寻找合适的平衡方法，以提高系统的稳定性和运行效果。
实验装置实验装置包括一台转子平衡机、传感器、数据采集系统等。
转子平衡机通过电机驱动转子旋转，传感器用于检测转子的振动信号，数据采集系统用于记录和分析实验数据。
实验步骤1. 将转子安装在转子平衡机上，并确保转子能够自由旋转。
2. 启动转子平衡机，使转子开始旋转。
3. 通过传感器采集转子的振动信号，并将数据传输至数据采集系统。
4. 对采集到的数据进行分析和处理，计算出转子的不平衡量。
5. 根据不平衡量的大小和位置，选择合适的平衡方法进行调整。
6. 重复以上步骤，直至转子的振动达到要求的范围。
实验结果与分析通过实验，我们得到了转子的振动数据，并计算出了转子的不平衡量。
根据实验数据，我们可以发现转子的不平衡量与振动幅值之间存在着明显的关系。
当不平衡量较大时，转子的振动幅值也较大；而当不平衡量较小时，转子的振动幅值较小。
为了减小转子的振动幅值，我们采用了两种常见的平衡方法：静平衡和动平衡。
静平衡是通过在转子上加上适当的质量块，使得转子在静止状态下达到平衡。
通过实验，我们发现静平衡对于较小的不平衡量效果较好，可以有效地降低转子的振动幅值。
然而，对于较大的不平衡量，静平衡的效果较差，需要采用其他平衡方法。
动平衡是在转子旋转的过程中，通过在转子上加上适当的质量块，使得转子在运行状态下达到平衡。
通过实验，我们发现动平衡对于较大的不平衡量效果较好，可以显著地降低转子的振动幅值。
然而，对于较小的不平衡量，动平衡的效果较差，可能会引入额外的不平衡。
结论通过本次实验，我们对刚性转子动平衡有了更深入的了解。
转子动平衡实验报告
转子动平衡实验报告一、实验目的本次实验旨在通过转子动平衡实验，掌握转子动平衡的基本原理、方法和技术，了解转子不平衡的危害和预防措施，培养学生的实验操作能力和分析问题的能力。
二、实验原理1. 转子不平衡的危害转子不平衡会导致机械振动、噪声、轴承损坏等问题，严重时还会引起设备事故。
2. 转子动平衡的基本原理转子动平衡是通过在旋转状态下对转子进行试重或加重来消除不平衡量，使得转子在旋转时产生的离心力达到最小值。
3. 转子动平衡的方法和技术（1）静态平衡法：将转子放置在水平支撑上，在两端分别加上相同质量的试重块，使得转子处于水平位置。
（2）动态平衡法：将转子放置在专用设备上，在高速旋转状态下测量振幅和相位差，并根据计算结果进行试重或加重调整。
三、实验步骤1. 准备工作：检查设备是否完好，清洁工作台和转子。
2. 静态平衡法实验：（1）将转子放置在水平支撑上。
（2）在两端分别加上相同质量的试重块，使得转子处于水平位置。
（3）移动试重块，直到转子处于完全静止状态。
（4）记录试重块位置和质量，计算出不平衡量。
3. 动态平衡法实验：（1）将转子放置在专用设备上，并启动设备。
（2）测量振幅和相位差，并记录数据。
（3）根据计算结果进行试重或加重调整，直到振幅和相位差达到最小值。
四、实验结果与分析根据静态平衡法和动态平衡法的实验数据，计算出了转子的不平衡量，并进行了调整。
经过多次实验，最终达到了较好的动平衡效果。
通过对比不同方法的优缺点，可以发现动态平衡法更加精确、快速、适用范围更广，在工业生产中更为常用。
五、实验总结本次实验通过对转子动平衡的原理、方法和技术进行掌握和应用，提高了学生的实验操作能力和分析问题能力。
同时也加深了对机械振动和不平衡的危害认识，为今后的工作打下了基础。
刚性转子动平衡实验报告
刚性转子动平衡实验报告
实验目的：
通过刚性转子动平衡实验掌握刚体运动基本规律，理解动平衡原理及其在工程实际中的应用。
实验仪器：
1. 刚性转子动平衡实验台
2. 电动机
3. 传感器及信号处理仪器
4. 电子天平
实验原理：
刚性转子动平衡实验是利用精密测量仪器，将刚体旋转中心偏移量计算出来，进而精确调整转子几何中心与旋转中心的距离，从而达到使动力系统维持平衡运动的目的。
其基本原理为：旋转质量与距离成反比，当转子几何中心与旋转中心重合时，质量和
距离最小，动平衡条件最好，反之，当转子几何中心与旋转中心不重合，质量和距离增大，动平衡条件则变差。
实验步骤：
1. 安装传感器，并将其校准，调整电路、使信号正常。
2. 通过电子天平将转子的质量测量出来，并记录下来。
3. 转动电机，测量转子旋转中心的偏移量，并记录下来。
4. 根据实验结果，计算出转子的旋转惯量，得到动平衡条件公式，并计算出转子几何中心与旋转中心的距离以及需要调整的质量。
5. 调整质量或减小距离，将转子几何中心与旋转中心重合。
6. 多次循环实验，直到转子动平衡状态稳定。
实验结果：
经过多次实验，我们最终得到了一份较为理想的实验结果，转子几何中心与旋转中心重合，转子的质量、惯量和偏移量均满足动平衡条件，系统运行平稳，无明显震动。
实验结论：
通过此次实验，我们深刻认识到刚性转子动平衡的重要性，同时也掌握了刚体运动基本规律，理解了动平衡原理及其在工程实际中的应用。
在今后的工程实践中，我们将更加注重刚性转子动平衡的实际应用，力求做到最优化的效果。
刚性转子动平衡实验报告
刚性转子动平衡实验报告刚性转子动平衡实验报告引言：刚性转子动平衡是机械工程中的重要课题，它涉及到转子的稳定运行和振动控制。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，探究刚性转子动平衡的原理和方法，为机械工程师提供实用的指导。
一、实验目的本实验的主要目的是通过动平衡实验，研究刚性转子的振动特性，了解转子的动平衡原理和方法。
具体目标如下：1. 了解刚性转子的运动特性和振动原因；2. 学习动平衡的基本原理和方法；3. 掌握动平衡实验的操作流程和数据处理方法；4. 分析实验结果，评估转子的平衡质量。
二、实验装置和方法1. 实验装置：实验装置由转子、传感器、数据采集系统和计算机组成。
转子采用带有不平衡质量的刚性圆盘，传感器用于检测转子的振动信号，数据采集系统用于记录振动信号并传输给计算机进行分析。
2. 实验方法：a. 安装传感器：将传感器安装在转子上，确保传感器与转子的接触牢固，并能准确检测到转子的振动信号。
b. 数据采集：启动数据采集系统，记录转子在不同转速下的振动信号，并保存数据。
c. 数据处理：将采集到的振动信号导入计算机，进行数据处理和分析。
使用相应的软件进行频谱分析和谐波分析，得到转子的振动频率和不平衡质量。
d. 平衡调整：根据实验结果，对转子进行平衡调整。
可以采用增加或减少质量的方法，使转子的振动降到最小。
三、实验结果与分析通过实验，我们得到了转子在不同转速下的振动信号，并进行了数据处理和分析。
根据分析结果，我们可以得出以下结论：1. 转子的振动频率与转速成正比，随着转速的增加，振动频率也会增加。
2. 转子的振动幅值与不平衡质量成正比，不平衡质量越大，振动幅值越大。
3. 通过平衡调整，可以有效降低转子的振动幅值，使转子达到较好的平衡状态。
四、实验结论与建议通过本次实验，我们深入了解了刚性转子动平衡的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，掌握了动平衡实验的操作流程和数据处理方法。
根据实验结果，我们得出以下结论和建议：1. 刚性转子的动平衡是确保机械设备正常运行的重要环节，对转子进行动平衡调整可以有效降低振动幅值，提高设备的稳定性和寿命。
带传动-刚性转子动平衡实验报告
带传动、刚性转子动平衡实验报告2012年带传动实验报告专业及班级： 姓名： 第次实验实验成绩同组人姓名： 日期：一、实验目的（1）、了解带传动实验台的基本结构与设计原理； （2）、观察带传动的弹性滑动与打滑现象；（3）、了解带传动在不同皮带在不同间距、不同转速下的负载与滑差率、负载与传动效率之间的关系；绘制滑动率曲线及效率曲线； （4）、掌握应用计算机测试分析软件。
二、实验原理当预紧力一定时，主动电机的皮带轮和从动电机的皮带轮与皮带的摩擦力足够可以使主动皮带轮与从动皮带轮的速度保持一致。
这时，从主V V =。
这时，皮带的滑差率0%100121=⨯-=V V V ε。
当主动轮与皮带轮直径相等时0%100121=⨯-=n n n ε。
当我们让发电机负载即让灯泡消耗电能时，发电机因消耗了电能故其主轴开始变慢，而主动轮还是初始的速度运转，故皮带开始打滑。
当我们的负载越大发电机主轴转速就越慢，皮带打滑就越大。
皮带相对发电机作绝对打滑的过程中，因为皮带据有弹性，且主电动机是可以活动的，故皮带相对电动机皮带轮就开始弹性打滑。
实事上皮带在打滑过程中始终都保持了弹性打滑，皮带在打滑的过程中，功率将在传动中损耗：功率n M N ⨯=π30，故效率%1002211⨯⨯⨯=N M n M η，而111L F M ⨯=（1F 为压力传感器传感力读数，1L 这里等于100），222L F M ⨯=（2F 为压力传感器传感力读数，2L 这里等于100），故效率%100222111⨯⨯⨯⨯⨯=ωωηL F L F 。
实验主要技术参数(1) 直流电机功率：2台×375W(2) 主动电机调速范围： 0~1500转/分 (3) 带轮直径：D 1=D 2=120mm(4) 负载变动范围：0-375W （有级）(5) 实验台尺寸：长×宽×高=640×650×420 (6) 电源：220V 交流 三、实验数据 计算依据：%1001122112212⨯∙∙=∙∙==n M n M M M P P ωωη，%100121⨯-=n n n ε参数序号n 1(r/min)n 2(r/min)ε(%)M 1(Nm)M 2(Nm)η(%)1 101110112.52 1007 829 17.7 5.8 0.8 11.353 1005 672 33.1 9.1 2.5 18.364 1003 314 68.7 13.3 4.1 9.65 5 1003 200 80.1 17.5 5.8 6.616 1003 148 85.2 21.6 7.5 5.127 1003 133 86.7 25.8 9.1 4.68 8 1004 122 87.8 28.3 10.0 4.29 9 1003 114 88.6 30.8 10.8 3.99 10 1004 100 90.0 36.6 13.3 3.62 11 1003 96 90.4 41.6 15 3.45 1210038791.350.819.13.26四、实验数据分析及曲线(理论曲线与实验曲线)横坐标为有效拉力e F ,222D M F e =..1202mm D =如图1所示，带传动的滑动（曲线1）随着带的有效拉力F 的增大而增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。
转子动平衡实验
三、JHP—A型动平衡试验台的工作原理与结构 JHP A
1、动平衡试验台的结构 动平衡试验台的简图如图1 动平衡试验台的简图如图1、图2所示。待平衡的 所示。 试件3安放在框形摆架的支撑滚轮上， 试件3安放在框形摆架的支撑滚轮上，摆架的左端固 结在工字形板簧2 结在工字形板簧2中，右端呈悬臂。电动机9通过皮 右端呈悬臂。电动机9 带10带动试件旋转。当试件有不平衡质量存在时， 10带动试件旋转。当试件有不平衡质量存在时， 带动试件旋转 则产生离心惯性力使摆架绕工字形板簧上下周期性 的振动，通过百分表5可观察振幅的大小。 的振动，通过百分表5可观察振幅的大小。
MA=0
M2+MP=0
（4）
m2r2ω2l2cosφ2+ mprpω2lpcosφp =0
（4）式消去ω2得
m2r2 l2cosφ2+ mprp lpcosφp =0 （5）
要使（ 要使（5）式为零必须满足
m2r2l2=mprplp
cos(180° cosφ2=cosφp=－cos(180°+φp) （6） 满足上式（ 满足上式（6）的条件，摆架就不振动了。式 的条件，摆架就不振动了。 质量） 矢径）之积称为质径积， 中m（质量）和r（矢径）之积称为质径积，mrl称 为质径距，φ成为相位角。 为质径距， 成为相位角。
转子不平衡质量的分布是有很大的随机性， 转子不平衡质量的分布是有很大的随机性，无 法直观判断他的大小和相位。 法直观判断他的大小和相位。因此很难用公式来计 算平衡量，但可用实验的方法来解决，其方法如下： 算平衡量，但可用实验的方法来解决，其方法如下： 选补偿盘作为平衡平面， 选补偿盘作为平衡平面，补偿盘的转速与试件的转 速大小相等方向相反， 速大小相等方向相反，这时的平衡条件也可按上述 方法来求得。 方法来求得。在补偿盘上加一个质量mp（图2）， 则产生离心惯性力对x 则产生离心惯性力对x轴的力矩
刚性转子动平衡实验
刚性转子动平衡实验一、实验目的1．加深对转子动平衡概念的理解；2．掌握刚性转子动平衡试验的原理及方法；二、实验设备1．CS-DP-10型动平衡试验机（西安交大监造）；2．刚性转子试件；3．平衡块；4．百分表：0.01～5MM 、磁性表座。
5． 平衡块三、CS-DP-10型动平衡试验机的结构与工作原理1． 动平衡机的结构动平衡机原理简图如图1、图2所示。
如图1所示，待平衡试件3安装在框形摆架2的支承滚动上，摆架左端固结在工字形板簧1中，右端悬臂。
电机动9通过O 型皮带10拖动试件旋转；当试件存在不平衡质量时，通过转子的旋转，则产生离心惯性力使摆架绕工字形板簧上下周期性地振动。
通过百分表5观察振幅大小，即测量不平衡量的大小，而不平衡量的相位测量系统由差速器4和补偿盘6组成。
差速器4安装在摆架右端，它的左端为转动输入端（N 1）通过柔性联轴器与试件联接；右端为输出端（N 3）与补偿盘固联。
差速器由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮①②③和一个蜗轮（转臂H ）组成一个周转轮系。
（1）当差速器的转臂蜗轮H 不转动时即0=H n ，则差速器为定轴轮系，其传动比为 即 13n n -= （1）这时补偿盘6的转速3n 与试件的转速1n 大小相等转向相反。
（2）当1n 和H n 都转动时则差速器为速度合成的差动轮系，由传动比公式得132n n n H -= （2）蜗轮的转速H n 是通过手柄摇动蜗杆，经蜗杆蜗轮副大速比的减速后蜗轮的转速1n n H 〈〈。
当H n 与1n 同向时由（2）式可知13n n 〈-，这时3n 仍与1n 反向转动但速度减小。
当H n 与1n 反向时由（2）式可知13n n -〉，这时3n 转向仍不就但速度增加。
因此可见当手柄不动时补偿盘的转速与试件的转速大小相等转向相反；正向摇动手柄（蜗轮与试件转动方向相同）补偿盘减速；反向摇动手柄则补偿盘加速。
这样可改变补偿盘与试件圆盘之间的相对角位移。
为作平衡工艺时确定平衡相位提供了结构保证。
刚性转子实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握刚性转子动平衡设计的原理和方法；2. 掌握在动平衡机上对刚性转子进行动平衡的原理和方法；3. 了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法；4. 了解动平衡实验的原理和方法。
二、实验原理刚性转子动平衡实验主要基于回转体动平衡原理。
当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性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G2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，方向相反，即P0且M0，该回转体达到动平衡。
三、实验设备与材料1. CS-DP-10型动平衡试验机；2. RYS-5A闪光式工业动平衡试验机；3. YYQ—50型硬支承工业动平衡机；4. 各类转子；5. 加重块；6. 天平；7. 橡皮泥；8. 手工具。
四、实验步骤1. 准备实验材料，包括各类转子、加重块、天平等；2. 按照实验要求，将转子安装在动平衡机上；3. 对转子进行初步平衡，调整转子在动平衡机上的位置，使转子达到静平衡；4. 使用动平衡机检测转子在高速旋转时的不平衡量；5. 根据检测到的不平衡量，计算所需平衡重的大小和位置；6. 在转子适当位置加上平衡重，使转子达到动平衡；7. 再次使用动平衡机检测转子不平衡量，验证动平衡效果；8. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，通过调整转子在动平衡机上的位置，使转子达到静平衡；2. 使用动平衡机检测转子在高速旋转时的不平衡量，根据检测结果计算所需平衡重的大小和位置；3. 在转子适当位置加上平衡重，使转子达到动平衡；4. 再次使用动平衡机检测转子不平衡量，验证动平衡效果，实验结果符合要求。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了刚性转子动平衡设计的原理和方法；2. 掌握了在动平衡机上对刚性转子进行动平衡的原理和方法；3. 了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法；4. 了解动平衡实验的原理和方法。
刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究共3篇
刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究共3篇刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究1刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究摘要：本文研究了刚性转子的现场动平衡问题，通过理论计算和实验测试，得出了刚性转子的动平衡误差和逆时针旋转角速度的相关性，并且对影响动平衡误差的因素进行了分析。
研究表明，在转子控制精度要求较高的情况下，现场动平衡是可以通过逆时针旋转角速度的调节来实现的。
关键词：刚性转子、现场动平衡、逆时针旋转角速度、动平衡误差一、引言在工业生产中，许多机械设备都需要使用到旋转机件，如机床、压缩机、风机等。
然而，旋转机件在运转过程中往往会受到各种因素的影响，如松动、变形、腐蚀等，这些因素会导致机件的动态平衡失衡，产生较大的振动和噪音，影响机械设备的正常运转，甚至会引起设备的严重故障。
因此，动平衡技术的应用就显得非常重要。
动平衡技术是一种通过调整测量到的不平衡量来使旋转机件处于动态平衡状态的技术，它可以有效地降低机器振动和噪音，提高机器的运转稳定性和寿命。
本文针对刚性转子进行现场动平衡理论分析及实验研究，并探讨影响动平衡误差的因素，以期为实际生产提供参考。
二、理论分析1、刚性转子的动平衡误差在刚性转子动平衡过程中，所谓的不平衡量指的是失衡部件引起的质心偏离转子轴线所造成的不平衡力矩。
假设转子为刚性转子，其质量分布均匀，不考虑非刚性因素的影响时，动平衡误差与不平衡量间的关系可以用如下公式表示：$$\Delta m=\frac{e}{\omega ^{2}r}$$其中，$\Delta m$表示动平衡误差；$e$表示转子上不平衡量的投影长度；$\omega$表示逆时针旋转角速度；$r$表示转子半径。
从上述公式可以看出，动平衡误差与逆时针旋转角速度的平方成反比，与转子半径成正比。
因此，在进行动平衡时，应该重点调整逆时针旋转角速度，同时需要考虑转子半径对动平衡误差的影响。
2、逆时针旋转角速度的调节逆时针旋转角速度的调节是现场动平衡的关键，其目的在于通过调整逆时针旋转角速度的大小，使得动平衡误差达到最小值。
刚性转子动平衡实验_5
实验二刚性转子动平衡实验一、实验目的和要求（1）巩固和验证回转构件动平衡的基本概念；（2）掌握刚性转子动平衡试验的基本原理和操作方法。
二、主要仪器设备JPH-A型动平衡试验台三、实验原理转子动平衡的力学条件由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对称等因素, 转子存在不平衡质量。
因此当转子旋转后就会产生离心惯性力组成一个空间力系, 使转子动不平衡。
要使转子达到动平衡, 则必须满足空间力系的平衡条件为了使转子获得动平衡, 首先选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ作为平衡基面。
再将各离心惯性力分解到平衡基面Ⅰ及Ⅱ内。
这样就把空间力系的平衡问题转化为两个平面汇交力系的平衡问题。
在基面上加一平衡质量, 使两平衡面内的惯性力之和分别为零, 这样转子便可得以动平衡。
四、实验步骤（1）将试件右端圆盘上装上待平衡质量, 加强不平衡性, 将平衡块装在同一个区域内, 打破平衡。
（2）开启电源, 转动调速旋钮, 使实验转速定在300转左右, 待摆架振动稳定后, 记下振幅大小, 停机。
（3）在补偿盘的槽内距轴心最远处加上适当的平衡质量, 开机后摇动手柄观察百分表振幅变化, 记下最小振幅大小, 停机。
（4）由振幅大小进行判断是否继续增加质量块, 如需要则重复步骤3, 如不需要则进入步骤5。
（5）转动试件使补偿盘上的平衡块转到最高位置, 取下平衡块安装到试件的平衡面中相应的最高位置。
然后开机并记下振幅大小。
（6）停机后, 由振幅大小进行判断是否继续补偿平衡, 如需要则按重复步骤3, 如不需要则进入步骤7。
（7）开机让试件自由转动, 若振幅很小则表示平衡工作结束, 如果还存在一些微小振幅, 适当调节平衡块的相位, 直至百分表的振幅为0.01-0.02mm, 记下振幅大小。
五、实验数据记录及分析六、质疑或建议实验时只是平衡一个基面, 如果要继续平衡另一个基面, 是不是要把整个试件拆下来, 然后改换另外一侧重新装上去吗？此过程需要注意哪些问题？。
刚性转子的动平衡实验
2.5 刚性转子的动平衡实验2.5.1 实验目的由于制造误差、转子内部物质分布的不均匀性，刚性转子的转动轴线不一定位于中心惯性主轴上，因而在两端支撑的轴承上产生附加的动压力，为了消除附加的动压力，需要找到刚性转子上不平衡质量的大小、位置与方位，寻找刚性转子上不平衡质量的大小、位置与方位是动平衡实验的目的。
同时，了解动平衡试验机的组成、工作原理与转子不平衡质量的校正方法，通过参数化与可视化的方法，观察刚性转子动平衡虚拟实验的平衡效果。
2.5.2 实验原理刚性转子动平衡试验机如图2.8(a)所示，原理简图如图2.8(b)所示。
当刚性转子转动时，若刚性转子上存在不平衡质量，它将产生惯性力，其水平分量将在左、右两个支撑ZC 1、ZC 2上分别产生水平振动，只要拾取左、右两个支撑上的水平振动信号，经过一定的转换、变换与标定，就可以获得刚性转子左、右两个校正平面Ⅰ、Ⅱ上应增加或减少的质量的大小与相位。
由机械原理知道，刚性转子上任意不平衡质量m i 将产生惯性力P i ，P i ＝m i ω2r i ，m i 与左、右两个校正平面Ⅰ、Ⅱ上的m i Ⅰ、m i Ⅱ等效，m i Ⅰ＝m i L Ⅱ/L Z ，m i Ⅱ＝m i L Ⅰ/L Z ；P i 与左、右两个校正平面Ⅰ、Ⅱ上的P i Ⅰ、P i Ⅱ等效，P i Ⅰ＝P i L Ⅱ/L Z ＝m i Ⅰω2r i Ⅰ，P i Ⅱ＝P i L Ⅰ/L Z ＝m i Ⅱω2r i Ⅱ；P i 在左、右两个支撑ZC 1、ZC 2上的水平分量分别为P i1、P i2，P i1＝P i cos θi L 2/L ，P i2＝P i cos θi L 1/L 。
将所有的P i1、P i2作矢量相加，得左、右两个支撑ZC 1、ZC 2上总的惯性力的水平分量分别为∑P i1、∑P i2。
∑P i1、∑P i2在左、右支撑ZC 1、ZC 2上产生振动的振幅分别为x 1、x 2，在安装传感器的位置上产生振动的振幅分别为x C1、x C2，x C1、x C2对应的电压信号分别为V 1、V 2。
理论力学刚性转子的动平衡试验
1 刚性转子的动平衡试验一、实验目的1）巩固刚性转子静、动平衡的理论知识；2）熟悉动平衡机工作原理及转子动平衡的基本方法；3）了解动平衡机的结构及使用方法。
二、实验原理（YYW-1600硬支承平衡试验台的工作原理）1）动平衡机的结构2）转子动平衡的力学条件由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对称等诸因素保存转子存在不平衡质量。
因此当转子旋转后就会产生离心惯性力组成一个空间力系，使转子动不平衡。
要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件{ 或 { 这就是转子动平衡的力学条件。
3）动平衡机的工作原理 当试件上有不平衡质量存在时（图2），试件转动后则产生离心惯性力mr F 2ω=,要分解成垂直分力y F 和水平分力x F ，由于平衡机和摆架在垂直方向抗弯刚度很大，所以垂直分力Fy 对摆架的振动影响很小可忽略不计。
而在水平方向的抗弯刚度小，因此水平分力产生的力矩L mr L F M x ⋅=⋅=ϕωcos 2的作用下，使摆架产生周期性的左右振动（摆架振幅大小）的惯性力矩为2222221cos ,0ϕωl r m M M ==要使摆架不振动必须要平衡力矩2M 。
在试件上选择圆盘作为平衡平面，加平衡质量P m 。
则绕x 轴的惯性力矩P P P P P l r m M ϕωcos 2=；要使这些力矩得到平衡可根据公式（3）来解决。
0=∑A M 02=+P M M0cos cos 222222=+P P P P l r m l r m ϕωϕω（4） （4）式消去2ω得0cos cos 2222=+P P P P l r m l r m ϕϕ （5）要使（5）式为零必须满足 { ()P P PP P l r m l r m ϕϕϕ+=-==02222180cos cos cos （6）满足上式（6）的条件摆架就不振动了。
式中m （质量）和r （矢径）之积称为质径积，mrL 称为质径矩,ϕ称为相位角。
刚性转子的平衡
§6－4 转子的许用不平衡量
许用不平衡量的表示方法：
1) 质径积表示法：[mr] 2) 偏心距表示法：[e]
两者的关系：[e] =[mr] / m
A [e] mm / s
1000
[mr]Ⅰ=[mr]b/(a+b) [mr]Ⅱ=[mr]a/(a+b)
总结
基本要求：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法；了 解平面四杆机构的平衡原理。
3. 试验方法
1) 应将两导轨调整为水平且互相平行； 2) 将转子放在导轨上，让其轻轻地自由滚动； 3) 待转子停止滚动时，其质心S必在轴心的正下方，这时在轴心的正上
方任意向径处加一平衡质量（一般用橡皮泥）；
4) 反复试验，加减平衡质量，直至转子能在任何位置保持静止为止； 5) 根据橡皮泥的质量和位置，得到其质径积； 6) 根据转子的结构，在合适的位置上增加或减少相应的平衡质量。
轮胎平衡机
二. 动平衡实验
转子的动平衡实验需要在专用的动平衡机 上进行。通过动平衡机来确定需加于两个平衡 基面上的平衡质量的大小和方位。
当前工业上使用较多的动平衡机是根据 振动理论设计的，并利用测振传感器将转子转 动所引起的振动信号变为电信号，通过电子仪 器解算出不平衡质径积的大小和方位。
动平衡机种类很多，这里不一一介绍。
重 点：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法。 难 点：刚性转子动平衡概念的建立。
§6-3 刚性转子的平衡实验
试验原因及目的：转子经过设计理论
一. 静平衡实验
1. 试验对象——宽径比 b/D 0.2的刚性转子 2. 试验设备——静平衡架
导轨式转子两端支承轴尺寸相同时采用
滚子式转子两端支承轴尺寸不同时采用
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实验五刚性转子的动平衡实验一、实验目的1．巩固转子动平衡知识，加深转子动平衡概念的理解；2．掌握刚性转子动平衡实验的原理及基本方法。
二、实验要求1．在组合机构实验系统或机构创新实验台上进行机构的运动参数测试实验并记录实验数据；2．计算机构运动参数的理论值，在坐标纸上画出其曲线。
3．对比实验曲线和理论曲线，分析两者的异同点及其产生的原因。
4．根据不同的运动曲线，辨析出相应的机构并分析其运动特点、说明实际应用。
三、实验设备及工具1．JPH—A型动平衡试验台；2．百分表0~10mm；3．笔、坐标纸及草稿纸（学生自备）。
四、实验原理1.动平衡试验机的结构本实验采用JPH—A型动平衡试验机，其简图如图1所示。
待平衡的试件1安放在框形摆架的支承滚轮上，摆架的左端与工字形板簧3固结，右端呈悬臂。
电动机4通过皮带带动试件旋转，当试件有不平衡质量存在时，则产生的离心惯性力将使摆架绕工字形板簧做上下周期性的微幅振动，通过百分表5可观察振幅的大小。
1. 转子试件2. 摆架3. 工字形板簧4. 电动机5. 百分表6. 补偿盘7. 差速器8. 蜗杆图1 JPH—A型动平衡试验机简图试件的不平衡质量的大小和相位可通过安装在摆架右端的测量系统获得。
这个测量系统由补偿盘6和差速器7组成。
差速器的左端为转动输入端（n 1）通过柔性联轴器与试件联接，右端为输出端（n 3）与补偿盘联接。
差速器是由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮和一个蜗轮（转臂H ）组成的周转轮系。
（1）当差速器的转臂蜗轮不转动时n H =0，则差速器为定轴轮系，其传动比为：1311331-=-==Z Zn n i ， 13n n -= （1） 即补偿盘的转速n 3与试件的转速n 1大小相等转向相反；（2）当通过手柄摇动蜗杆8从而带动蜗轮以n H 转动时，当n 1和n H 都转动则为差动轮系，其传动比可用周转轮系公式计算：1311331-=-=--=Z Zn n n n i H H H ； 132n n n H -= (2)即n 3≠－n 1。
蜗轮的转速n H 是通过手柄摇动蜗杆8，经蜗杆蜗轮副在大速比的减速后得到。
因此蜗轮的转速n H <<n 1 。
当n H 与n 1同向时，由（2）式可看到n 3< –n 1，这时n 3方向不变还与n 1反向，但速度减小。
当n H 与n 1反向时，由（2）式可看出n 3＞－n 1，这时n 3方向仍与n 1反向，但速度增加了。
由此可知当手柄不动，补偿盘的转速大小与试件相等转向相反；正向摇动手柄（蜗轮转速方向与试件转速方向相同）补偿盘减速；反向摇动手柄补偿盘加速。
这样可改变补偿盘与试件圆盘之间的相对相位角（角位移）。
这个结论的应用将在后面述说。
2． 转子动平衡的力学条件由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对称等诸因素使转子存在不平衡质量。
因此当转子旋转后就会产生离心惯性力，组成一个空间力系，使转子产生动不平衡。
要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件：⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F 或 ⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00B A M M （3） 这就是转子动平衡的力学条件。
3． 动平衡试验机的工作原理图2所示为动平衡机工作原理图，试件转动后不平衡质量产生的离心惯性力F =ω2mr ，它可分解为垂直分力F y 和水平分力F x ，由于平衡机的工字形板簧在水平方向（绕y 轴）的抗弯刚度很大，所以水平分力F x 对摆架的振动影响很小，可忽略不计。
而在垂直方向（绕x 轴）的抗弯刚度小，因此在垂直分力产生的力矩M = F y ²l =ω2mrlsin φ 的作用下，摆架产生周期性上下振动。
由动平衡原理可知，任一转子上诸多不平衡质量，都可以用分别处于两个任选平面Ⅰ、Ⅱ内，回转半径分别为r Ⅰ、r Ⅱ，相位角分别为θⅠ、θⅡ，的两个不平衡质量来等效。
只要这两个不平衡质量得到平衡，则该转子即达到动平衡。
找出这两个不平衡质量并相应的加上平衡质量（或减去不平衡质量）就是本试验要解决的问题。
设试件在圆盘Ⅰ、Ⅱ各等效着一个不平衡质量m Ⅰ和m Ⅱ，对x 轴产生的惯性力矩为：M Ⅰ=0 ；M Ⅱ=ω2m Ⅱr Ⅱlsin (θⅡ+ωt )摆架振幅y 大小与力矩M Ⅱ的最大值成正比： y ∝ω2m Ⅱr Ⅱl ；而不平衡质量m Ⅰ产生的惯性力以及皮带对转子的作用力均通过x 轴，所以不影响摆架的振动，因此可以首先进行圆盘Ⅱ的动平衡。
图2 动平衡机工作原理图在试件上选择圆盘Ⅱ作为平衡平面，设加上的平衡质量为m p 。
则绕x 轴的惯性力矩 M p =ω2m p r p l p cos φp ；要使这些力矩得到平衡，必须满足：∑=0AM02=+p M M即 0cos cos 222222=+p p p p l r m l r m ϕωϕω （4） （4）式消去ω2得0cos cos 2222=+p p p p l r m l r m ϕϕ （5）由此可得：⎩⎨⎧+=-==)180cos(cos cos 02222p p p p p l r m l r m ϕϕϕ （6）满足上式（6）的条件，圆盘Ⅱ就得到了平衡，摆架就不振动了。
式中m （质量）和r （矢径）之积称为质径积，mrL 称为质径矩，ϕ称为相位角。
实际上，要直接以圆盘Ⅱ为平衡面，其平衡质量m p 和相位角都较难计算求出，因此可用实验的方法来解决。
本实验的基本方法是：采用补偿盘作为平衡平面，通过加平衡质量和利用差速器改变补偿盘与试件转子的相对角度，来平衡圆盘Ⅱ上的离心惯性力，从而实现摆架的平衡；然后，将补偿盘上的平衡质量转移到圆盘Ⅱ上，再实现转子的平衡。
其原理如下：选补偿盘作为平衡平面，补偿盘的转速与试件的转速大小相等但转向相反，这时的平衡条件也可按上述方法来求得。
在补偿盘上加一个质量'p m （图2），则离心惯性力对x 轴的力矩''''='p p p p p l r m M ϕωcos 2根据力系平衡公式（3）∑=0AM02='+p M M0cos cos 2222=''''+p p p p l r m l r m ϕϕ要使上式成立必须有⎪⎩⎪⎨⎧'-='-='''=)180cos(cos cos 02222p p p p p l r m l r m ϕϕϕ （7） 公式（7）与（6）基本是一样，只有一个正负号不同。
从图3可进一步比较两种平衡面进行平衡的特点。
图3—a 为平衡平面在试件上的平衡情况，在试件旋转时平衡质量与不平衡质量始终在一个轴平面内，但矢径方向相反。
图3 平衡质量与不平衡质量之间的相位关系图3—b)是补偿盘为平衡平面，m 2和m p ′在各自的旋转中只有到在 φp '=0°或180°，φ2=180°或0°时它们处在垂直轴平面内与图3—a)一样达到完全平衡。
其它位置时它们的相对位置关系如图3—c)所示为 φ2=180°—φp '，在这种情况下，y 分力矩是满足平衡条件的，而x 分力矩未能满足平衡条件。
具体操作如下：在补偿盘上带刻度的沟槽端部加一适当的质量，在试件旋转的状态下摇动蜗杆手柄使蜗轮转动（正转或反转），从而改变补偿盘与试件转子的相对角度，观察百分表振动使其达到最小，停止转动手柄。
（摇动手柄要讲究方法：蜗杆安装在机架上，蜗轮安装在摆架上，两者之间有很大间隙。
蜗杆转动一定角度后，稍微反转一下，脱离与蜗轮的接触，这样才能使摆架自由振动，这时观察振幅。
通过间歇性地使蜗轮向前转动和观察振幅变化，最终可找到振幅最小的位置。
）停机后在沟槽内再加一些平衡质量，再开机左右转动手柄，如振幅已很小（百分表摆动±1~2格）可认为摆架已达到平衡。
亦可将最后加在沟槽内的平衡质量的位置沿半径方向作一定调整，来减小振幅。
将最后调整到最小振幅的手柄位置保持不动，停机后用手转动试件使补偿盘上的平衡质量转到最高位置。
这时的垂直轴平面就是m p ′和m 2同时存在的轴平面。
再将补偿盘上的平衡质量m p '按力矩等效的原则转换为位于圆盘Ⅱ上最高位置的平衡质量m p ，即可实现试件转子的平衡。
根据等效条件有：b) ϕ2=180°c) ϕ2=180°-ϕp ’ yxF p m pφpr pF 2φ2r 2ωm 2F’p ym’pφ2r’pr 2ωF 2m 2ωpxyxF’p m’pφ’pr’pφ2m 2r 2ωωpF 2a) φ2=180°+ φpp p p p p l r m l r m ''=lr l r mm p pp pp ''= (8)式中各半径和长度含义见图2 ，''p p r m 是所加的补偿盘上平衡量质径积，p m '为平衡块质量，p r '是平衡块所处位置的半径（有刻度指示）；p l ：'p l 是平衡面至板簧的距离这些参数都是已知的，这样就求得了在待平衡面Ⅱ上应加的平衡量质径积p p r m 。
一般情况先选择半径r 求出m 加到平衡面2上，其位置在'p m 最高位置的垂直轴平面中。
补偿盘上若有多个平衡质量，且装加半径不同，可将每一平衡质量分别等效后求和。
其中r p = 70 mm ，l = 210 mm ，l p = 550 mm 。
而r p ' 由补偿盘沟槽上的刻度读出。
在平衡了圆盘Ⅱ后，将试件转子从平衡机上取下，重新安装成以圆盘Ⅱ为驱动轮，再按上述方法求出圆盘Ⅰ上的平衡质量，整个平衡工作才算完成。
平衡后的理想情况是不再振动，但实际上总会残留较小的残余不平衡质量m ' 。
通过对平衡后转子的残留振动振幅y ' 测量，可近似计算残余不平衡质量m '。
残余不平衡质量的大小在一定程度上反映了平衡精度。
残余不平衡质量可由下式求出：ｙ＇m ' ≈───³平衡质量 （9） ｙ0五、实验的方法和步骤1. 将试件转子安装到摆架的滚轮上，把试件右端的法兰盘与差速器轴端的法兰盘用线绳松松地捆绑在一起组成一个柔性联轴器。
装上传动皮带。
2. 用手转动试件和摇动蜗杆上的手柄，检查各部分转动是否正常。
松开摆架最右边的两对锁紧螺母，轻压一下摆架，观察摆架振动和百分表摆动是否灵活。
在摆架平衡位置将百分表指针调零。
3. 开机前卸下试件上和补偿盘上多余的平衡块。
按下开启按钮启动电机，待摆架振动稳定后，记录原始振幅大小y 0（单位：格）后，停机。
4. 在补偿盘的槽内距轴心最远处加上适当的平衡质量（两块平衡块）。