回转体的动平衡实验实验指导书样本
新动平衡实验指导书1
回转构件的动平衡实验一、 实验目的：1、巩固和验证刚性回转件动平衡理论和方法。
2、掌握硬支承平衡机的工作原理和操作方法。
二、回转体产生不平衡的原因对于作定轴转动的构件，由于设计、制造、装配以及材质不均匀等原因，会使回转件质量分布不对称，也就是回转轴线与其中心主惯性轴线不重合，此时构件上各点所产生的惯性力可以合成为通过质心的惯性主矢和惯性主矩，这称为不平衡现象。
不平衡回转构件在运动过程中，会在轴承上产生附加的动压力，使整个机械产生周期性振动和噪声，降低机械的工作精度和可靠性。
因此，必须采用平衡配重的方法，减轻不平衡程度，以减小动压力，保证回转件的正常工作。
根据刚性转子的宽度b 和直径D 的比值，不平衡转子分为两类。
当刚性转子的宽径比2.0/<D b 时，可以认为其质量集中分布在一个通过质心的垂直平面内。
这类刚性转子，只要调整质量分布，使质心移到轴线上，就能消除不平衡。
而这样的不平衡，可以在转子静止状态下检测，故这类转子的平衡称为静平衡。
而当宽径比2.0/≥D b 时，由于转子的质量不能认为分布在同一个截面内，转子的不平衡不能在静止状态下检测，这时就需要对转子进行动平衡实验。
动平衡试验需在专用的动平衡实验机上进行。
各种动平衡机的构造和工作原理不尽相同，但其作用都是用来确定在两个平衡平面中需加的平衡质量的大小和方位。
本实验在DYQ-5F 型硬支承动平衡机上进行三、实验设备和工具1 、DYQ-5F 型硬支承平衡机；2 、电机转子；3 、天平；4 、游标卡尺、内外卡、钢板尺；5 、橡皮泥。
四、实验设备结构及工作原理：（一）、试验机结构：DYQ-5F 型硬支承平衡机主要由机座、左右支承架、圈带驱动装置、电测箱、电控系统、压电式传感器、光电头等部件组成。
（如图）1 —电测箱2 —转子3 —大刀架4 —圈带传动系统5 —光电头6 —支承架7 —压电式传感器8 —机座各主要部件作用如下：1 、左右支承架：左右支承架上各装有滚轮板，滚轮作为转子的支承，滚轮板可调节升降。
动平衡实验指导书
动平衡实验一前言：平衡技术广泛应用于航天，航空，船舶，汽车，纺织，机电等各个行业。
几乎所有的转子都有极严格的平衡工艺要求，以延长机器的使用寿命，改善其性能，消除振动，减少噪音，达到平稳运行的目的。
GYQ-300动平衡实验机是实现平衡技术，该平衡实验机试验对象为Φ≤950mm的转子，检测刚性转子在运转中的不平衡量并对振动进行分析的最有效设备之一。
二实验目的：1．掌握GYQ-300动平衡实验机的操作使用。
2．熟悉利用GYQ-300动平衡实验机进行刚性转子的加（减）重量标定。
三实验原理：1．通过动平衡设计，理论上已平衡的宽径比D/ｄ<5的刚性转子，制成产品后还需要进行动平衡试验。
2．该动平衡实验机用于测量零件不平衡量的大小和相位，为在校正面上加重或减重提供重要依据，最后达到平衡的目的。
零件在旋转时由于不平衡量产生的离心力作用在支承架上，支承架产生前后振动，并带动振动传感器活动线圈，把振动信号变为电信号。
为确定不平衡量的相位，动平衡实验机上必须装有光电传感器，在动平衡实验前必须在被平衡的转子上涂黑色标记。
3．用光电传感器对准标记，通过反射光的变化，光电传感器能输出反映转子的电脉冲信号。
把振动传感器与光电传感器的信号同时输入电测箱，电测箱对两种信号进行分频、滤波、运算等信息处理，最后在显示器上显示出不平衡量的大小和相位。
4．该动平衡实验机可用于纺织机械、小型电机、增压器、枪弹头等各类精密转子的动平衡实验。
四实验步骤：1．动平衡实验机通电，控制箱的“POWER”旋钮指到“1”，控制计算机和动平衡实验机已接通电源，按下计算机电源按键，打开计算机。
双击桌面的“软USBPrint”文件，进入动平衡实验界面。
2．空气压缩机通电，给动平衡试验机供气，供气压力为6bar∕min 。
3．动平衡实验机安放好标准转子，套上皮带并打开动平衡实验机气源开关，使皮带夹紧标准转子。
在标准转子的“0刻度”涂上深黑色清晰标记，动平衡实验机的光电探头对准黑色标记。
回转构件的动平衡
传 感 器
模 拟 解 算 电 路
输 入 前 置 放 大
选 频 放 大
电 表
图3-16闪频法测量指示装置的原理方框图
图3-17 闪光式动平衡机示意图
闪光式动平衡机主要由支承系统，驱动系统和测量系统等三部分组成。 1．支承系统包括底座、支架、弹簧片、摇摆架和锁紧装置等； 2．驱动系统包括电动机、皮带轮、转向轮和皮带等； 3．测量系统包括传感器、动平衡仪和闪光灯等。
四 转子的不均衡分布示意图
m1
通过重心的平面
O′ O
旋转轴
m1
惯性主轴
图3-15转子的不均衡分布示意图
仪器介绍
1.闪光式动平衡机结构与操作特点： 一般闪频法测量指示装置的原理方框图由图3-16所示。闪光式动平衡机示意图如图3-17所示。
闪 光 灯传 感 器 转 子整流 电 源微 分 电 路
限 幅 电 路
5
4
3
2
1
L
R
L
R
L
R
L
R
图3-19 DL－300型动平衡机示意图
R
L
L
R
图3-20转子各种支承布置图
2. DL－300型硬支承动平衡机结构及操作特点： DL－300型硬支承动平衡机的支承架的刚性很大，故又称测力式平衡机。当转子质量分布不 均匀产生的离心力即作用支承架上的“不平衡力”，可认为是作用在简支梁上的“静力”。 因此，可用静力学原理来建立转子的动平衡条件方程式。设转子的形状和支承方式如图3－ 18所示。 FR FL mL
本实验选用的电测箱CAB 590是新一代的计算辅助测量仪，适用于各类硬支承双面平衡 机。它采用了先进的软件数字滤波技术，显示直观，操作方便，且拥有丰富的软件功能和 I/O口、数字显示，可配打印机输出试验结果。DL－300型动平衡机示意图如图3－19所示， 测量电箱面板上试验转子的各种支承状况布置如图3－20所示。
回转体的动平衡实验(实验指导书)word资料15页
回转体的动平衡实验一、实验目的1、掌握刚性转子动平衡的试验方法。
2、初步了解动平衡试验机的工作原理及操作特点。
3、了解动平衡精度的基本概念。
二、实验设备及工具1、CYYQ—50TNC型电脑显示硬支承动平衡机2、转子试件3、橡皮泥，M6螺钉若干4、电子天平（精度0.01g），游标卡尺，钢直尺图1 硬支承动平衡机三、CYYQ—50TNC型硬支承动平衡机的结构与工作原理1、硬支承动平衡机的结构该试验机是硬支承动平衡机，实物如图1所示。
动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备，一般由机座6、左右支承架4、圈带驱动装置2、计算机检测显示系统、传感器5、限位支架3和光电头1等部件组成，如图2所示。
图2 硬支承动平衡机结构示意图1．光电头 2．圈带驱动装置 3．限位支架 4．支承架 5．传感器 6．机座左右支承架是动平衡机的重要部件，中间装有压电传感器，此传感器在出厂前已严格调整好，切不可自行打开或转动有关螺丝（否则会严重影响检测质量）。
左右移动只需松开支承架下面与机座连接的两个紧固螺钉，把左右支承架移到适当位置后再拧紧即可。
支承架下面有一导向键，保证两支架在移动后能互相平行，支承架中部有升降调节螺丝，可调节转子的左右高度，使之达到水平。
外侧有限位支架，可防止转子在旋转时向左右窜动。
转子的平衡转速必须根据转子的外径及质量，并考虑电机拖动功率及摆架动态承载能力来进行选择。
本动平衡机采用变频器对电动机调频变速，使工作速度控制自如。
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导致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，它们组成一个空间力系，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⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F 或 ⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00B A M M （1） 即作用在转子上所有离心惯性力以及惯性力偶矩之和都等于零，这就是转子动平衡的力学条件。
回转体的动平衡实验
回转体的动平衡实验一、实验目的1、掌握刚性转子动平衡的试验方法；2、初步了解动平衡试验机的工作原理及操作特点；3、了解动平衡精度的基本概念；二、实验内容、实验设备及其基本原理1、刚性转子的平衡条件及平衡校正所谓回转体的不平衡就是回转体的惯性主轴与回转轴不相一致；刚性转子的不平衡振动，是由于质量颁布的不均衡，使转子上爱到的所有离心惯性力的合力及所有惯性力偶矩之和不等于零引起的。
如果设法修正转子的质量分布，保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致，转子重心偏移重新回到转轴中心上来，消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，使转子的惯性力系达到平衡校正或叫做动平衡试验。
由力学可知，刚性转子处于动平衡的条件是：Σpi = 0 ( i = 1, 2 , 3．．．)Σmi = 0 ( i = 1, 2 , 3．．．)即作用在转子上所有离心惯性力以及惯性力偶矩之和都等于零。
2、刚性转子的平衡校正转子的平衡校正工艺过程，包括两个方面的操作工艺：(1)平衡测量：借助一定的平衡试验装置（如动平衡试验机等）测量平衡机支承架由于试验转子上离心力系不平衡引起的振动（或支反力），从而相对地测量出转子上存在着的不平衡重量的大小和方位，测量工作要求精确。
(2)平衡校正：根据平衡测量提供的不平衡量的大小和方位，选择合理的校正平面，根据平衡条件进行加重（或去重）修正，达到质量分布均衡的目的。
A、正是运用钻削或其它方法在重心位置去除不平衡重。
B、加重修正是运用螺纹联接，焊接或其它平衡块方法在轻点位置加进重块平衡。
选择哪种校正办法，要根据转子结构的具体条件择定。
在本实验里采用适量的橡皮泥作加重修正。
采用橡皮泥作试验的平衡试重，是工业上一种行之有效的常用方法之一。
3、刚性转子动平衡的精度即使经过平衡的回转体也总会有残存的不平衡,故需对回转体规定出相应的平衡精度.各种回转体的平衡精度可根据平衡等级的要求,在有关的技术手册中查阅。
4、实验设备：动平衡试验机的组成及其工作原理动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备。
回转构件的动平衡实验指导书
机械工程课内实验实验指导书回转构件动平衡实验桂亮金悦西安交通大学机械基础实验教学中心2014年4月目录一、实验目的 (2)二、实验设备和工具 (2)三、实验台结构与工作原理 (2)四、实验步骤及注意事项 (8)一、实验目的1.加深对转子动平衡概念的理解。
2.了解动平衡实验台的结构及工作原理3.了解并掌握刚性转子动平衡的原理及基本方法。
二、实验设备和工具1.CDJY-3型机械共振式动平衡机、QM-JDH-B型动平衡实验台2.刚性转子试件3.平衡块或橡皮泥4.天平三、实验台结构与工作原理（一）CDJY-3机械共振式动平衡机1.实验台结构CDJY-3共振式动平衡机的结构如图1所示，其中实验转子与框架组成绕轴O-O摆动的振子，振子与弹簧组成一个振动系统，其振幅可用百分表测得，在转子运转之前偏心轮用来支撑框架。
图1 CDJY-3共振式动平衡机示意图1—实验转子；2—弹簧；3—支点；4—百分表；5—偏心轮；6—振动框架2.实验原理由动平衡原理知，任一回转构件上诸多不平衡质量，都可以用分别处于两个任选平面I-I、II-II内，回转半径分别为rⅠ与rⅡ的两个不平衡质量QⅠ与QⅡ来等效，只要使这两个等效不平衡质量得到平衡，则该转子达到动平衡，即相应地加上（或减去）不平衡质量。
当把转子放在框架上回转时，两等效不平衡质量分别产生两等效离心惯性力PⅠ与PⅡ，在力矩PⅠL的作用下引起振动系统的受迫振动，因PⅡ在过O-O轴的平面II-II内，故不影响绕O-O轴的振动，当转子的角频率接近系统的自振频率时，系统出现共振，这时振幅最大，如图2所示。
由微振原理得知：共振振幅与干扰力的幅值成正比即：L r gQ A K I I I 2ω∝ 式中:ωK 为共振时转子的角速度,即振动系统的自振角频率。
对一定的振动系统，它是个定值，g 与L 亦是定值，故上式可表达为：I I I r Q A μ=式中：µ为比例系数。
A I 的大小可以由动平衡机上百分表读得，为求出不平衡重量ＱI 的大小与方位，用二次转位法求得。
回转构件的动平衡实验指导书
m'p
rp' l
' p
rpl p
若取
rp' l
' p
rpl p
1，则 mP = mp′。
（12）式中，mp′rp′是所加的补偿盘上平衡量质径积，mp′为平衡块质量，rp′是平衡 块所处位置的半径（有刻度指示）；lp、lp′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 2 上应加的平衡量质径积 mprp。一般情况下，先选择半
Mp′= mp′ω2rp′lp′cosφp′ 根据力系平衡公式（7）
要使上式成立必须有
∑MA = 0， M2 + Mp′ = 0 m2r2l2cosφ2 + mp′rp′lp′cosφp′= 0
m2r2l2
m'prp' l
' p
cos2
cos
' p
cos(180
' p
)
用补偿盘作为平衡平面来实现摆架的平衡可这样来操作：在补偿盘的任何位置（最
好选择在靠外缘处）试加一个适当的质量，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），这时补偿盘减速或加速转动。摇动手柄同时观察百分表的振幅使
其达到最小，这时停止转动手柄。停机后在原位置再加一些平衡质量，再开机左右转
动手柄。如振幅已很小，可认为摆架已达到平衡。最后调整到最小振幅时的手柄位置
m2r2l2cosφ2 + mprplpcosφp = 0 要使（9）式为零必须满足
（8） （9）
m2r2l2 mprplp cos2 cos p cos(180 p )
机械原理实验三实验四指导及实验报告
刚性转子动平衡实验一、实验目的1、加深对刚性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。
3、了解动平衡试验机的结构组成及工作原理。
二、实验设备1、JPH-A型动平衡实验台；2、转子试件；3、平衡块；4、百分表0〜10mm三、实验原理由《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质量m i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m!和m2 （它们的质心位置分别为匚和「2 ,半径大小可根据数值m i、m2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I、II）内的适当位置（*和r2）加上两个适当大小的平衡重m!和m2, 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越大，则所需的平衡重m就越小。
此时,工F =0且工M =0,该回转体达到动平衡。
转子不平衡质量的分布有很大的随机性，而无法直接判断其大小和方位。
因此很难用公式来计算平衡重，但可用实验方法来解决。
“刚性转子动平衡实验”是利用实验用动平衡实验台测定需加于两个平衡基面上的平衡质量的大小和方位，并通过增减配重质量来进行校正，直到达到平衡。
四、实验方法和步骤1、将平衡试件装到摆架的滚轮上，把试件右端的联轴器盘与差速器轴端的联轴器盘，用弹性柱销柔性联成一体。
装上传动皮带。
2、用手转动试件和摇动蜗杆上的手柄，检查动平衡机各部分转动是否正常。
松开摆架最右端的两对锁紧螺母，调节摆架上面的安放在支承杆上的百分表，使之与摆架有一定的接触，并随时注意振幅大小。
3、开机前将试件右端圆盘上装上适当的待平衡质量（四块平衡块），接上电源启动电机，待摆架振动稳定后，调整好百分表的位置并记录下振幅大小yO （格），百分表的位置以后不要再变动，停机。
4、在补偿盘的槽内距轴心最远处加上一个适当的平衡质量（二块平衡块）。
动平衡作业指导书
动平衡测试作业指导书
1、开启主机电源，进入程序主画面。
2、用鼠标点接屏幕左下角“主菜单”。
3。
编制: 审核: 核准:
动平衡测试作业指导书
4、入调试主画面后，用鼠标点接“参数设置”。
5、按屏幕左下角提示操作。
6、上述三步完成后，用鼠标点接“机器调零”，按屏幕提示作业。
动平衡测试作业指导书
编制: 审核: 核准: 7、完成上述步骤后，用鼠标点接“机器标定”，按屏幕提示作业。
8、完成后进入测试界面，用鼠标点接测试。
9、待机器停止后，读左右数据栏。
左边应小于0.25g, 右边应小于0.20g为OK后，取下工件，直接
放第二只工件，重复第8项。
9、如不合格，标识产品正确的角度，并去除重量后重测。
编制: 审核: 核准:
角度读数
编制: 审核: 核准:。
回转构件动平衡实验
实验7 回转构件动平衡实验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、 实验目的巩固回转构件动平衡的基本概念，熟悉补偿式动平衡机的基本工作原理及操作方法。
二、 设备和工具框架式动平衡机；试件－转子；平衡重量；普通天平；卡尺；钢尺。
三、 原理和方法理论上已阐明，任何回转构件的动平衡，都可以认为是分别处于两个任意选定的回转平面T '和T ''内的不平衡重量0G '和0G ''所产生。
因此进行平衡实验时，便可以不管被平衡构件的实际不平衡重量所在平面及其大小如何，只需要根据构件实际外形的许可选择两回转平面作为平衡效正平面，且把不平衡重量看作处于该平面之中的0G '和0G ''。
然后针对0G '和0G ''进行平衡就可以达到目的。
本实验用框架式动平衡机，它利用补偿重径积法测定平衡平面中的不平衡重量0G '和0G ''的大小和相位。
图7—1 框架式动平衡机框架式动平衡机的结构如图7—1所示，框架1经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕OX 轴线摆动，构成一个振动系统，框架上装有主轴4，由固定在底座上的电动机14通过传动带和带轮12驱动，主轴4上装有主轴螺旋齿轮6，它和齿轮5齿数相等。
互相啮合的齿轮6还可以沿主轴4移动，移动的最大距离和它的轴向宽度相等，它大于齿轮5的节圆周。
因此，调节手轮18，使齿轮6从左极端位置移动到右极端位置时，齿轮5及和它固定的轴9可以回转一周以上，借此调节两圆盘的k φ,k φ的大小由指针15指示。
圆盘7固定的1轴9上，通过调节手轮17可以使圆盘8沿轴9上下移动，以调节两圆盘距离k l ，k l 由指针16指示。
回转体的平衡
r
r
r1、r2、r3、r4
m r m r m r
i i 1 1
2 2
m3 r3 m4 r4
m1r1 m2 r2 m3r3 m4 r4 mb rb 0
此向量方程式中只有 mb rb 未知，可用图解法进行求解。
Wmax Emax Emin
1 2 2 J F max min 2
式中Wmax为最大盈亏功；JF为飞轮的转动惯量。将式（16．6）代入上 式可得
900Wmax JF 2 2 2 m n
Wmax
三、 车轮与轮胎
1 车轮
车轮是外部装轮胎,中心装车轴,并承受负荷的旋转部件，它是 由轮毂、轮辋和轮辐组成。 按照轮辐的构造，车轮可分为辐板式和辐条式。 （一）辐板式车轮
式中Wed和Wer分别为任意时间间隔内的驱动功和阻力功， E1和E2分 别为该时间间隔开始时和终止时机器的动能。
运动周期
大多数机器在稳定运转阶段的速度并不是恒定的。机器主轴的速度从某 一值开始又回复到这一值的变化过程，称为一个运动循环，其所对应的 时间T称为运动周期。
3 周期性速度波动的调节
1）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械运转的平均角速度和不均匀系数
（二）辐条式车轮
（三）轮辋 1）国产轮辋的规格 按国标（GB2933-2009）用轮辋名义宽度（英寸），轮缘高度 代号（表10-1），轮辋结构形式代号（“×”，一件式，深式或 “－”多件式，平式），轮辋名义直径（英寸）和轮辋轮廓类 型）来表示。
2）常用轮辋的形式 最常见的是深槽轮辋和平底轮辋。
上式可改写成 F＝ΣFi＋Fb＝ 0
回转构件的动平衡实验
回转构件的动平衡实验回转构件的动平衡实验是机械动力学实验中十分重要的一项。
它主要是为了探究旋转轴承在不平衡的情况下在转动过程中产生的共振和不稳定性，从而研究其动平衡问题。
实验装置通常由实验台、驱动电机、不平衡质量、转动轴承、振动传感器等组成，其中前三个是实验的重点装置。
实验台实验台是支撑整个实验装置的基础设施，通常由阻尼材料制成，可以有效地减小振动干扰，保证实验的精度和可靠性。
驱动电机驱动电机是实验的核心装置，主要用于产生旋转力，让轴承以一定的转速旋转。
在实验中，通常使用万能电机，它具有结构简单、鲁棒性强、输出稳定等特点，能够满足实验要求。
不平衡质量不平衡质量是实验中最关键的装置，它是在轴承上添加的一些质量块，旨在制造轴承在旋转过程中的不平衡现象。
不平衡质量的大小和位置的调整直接影响到实验的效果和结果。
因此，在实验中，需要认真测量不平衡质量的位置和大小，在实验过程中随时调整，确保实验的准确性。
转动轴承转动轴承是实验中承载不平衡质量的装置。
虽然它的种类有很多，但在实验中，通常使用的轴承由滚动轴承和双向承载球轴承。
其中，双向承载球轴承具有承载能力大、旋转稳定、自动调心等特点，适用于高速旋转的情况下，近年来得到越来越多的应用。
振动传感器振动传感器是实验中检测轴承的振动情况和不平衡程度的关键装置。
它主要测量轴承周围的振动情况，并将结果输出给振动分析器进行分析。
振动传感器种类繁多，根据不同实验条件的需要，可选用激光传感器、加速度传感器和光电传感器等不同类型的传感器。
通过以上装置的组合运作，可以进行回转构件的动平衡实验。
具体步骤如下：1、在实验台上安装驱动电机和转动轴承，注意将传感器固定在轴承周围，以便进行振动信号的采集和记录。
2、根据实验需求，选用适当的不平衡质量和加在轴承上，注意不平衡质量的位置和大小的初始设置，确保实验的初始状态正确无误。
3、启动驱动电机，使轴承沿着设定转速匀速旋转，开始进行实验。
同时，将振动传感器与振动分析器进行连接，对振动信号的振幅和频率进行监测和记录。
刚性回转体平衡设计及实验
刚性回转体动静平衡设计及实验机械平衡可分为回转件的平衡和机构的平衡。
回转件又可以分为刚性回转件（工作转速低于一阶临界转速）和挠性回转件（工作转速接近或高于一阶临界转速）。
由于一般机械中的回转件都是刚性回转件，故本节主要讨论刚性回转件的平衡问题。
一、回转件的平衡计算在转子的设计阶段，尤其是在对高速转子及精密转子进行结构设计时，必须对其进行平衡计算，以检查其惯性力和惯性力矩是否平衡。
若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为转子的平衡设计。
根据不平衡质量分布情况回转件的平衡可分为静平衡和动平衡。
1、静平衡对于径宽比D/b≥5的转子，如砂轮、飞轮、齿轮等构件，可近似地认为其不平衡质量分布在同一回转平面内。
在这种情况下，若转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力，这种不平衡现象称为静不平衡。
静平衡设计：为了消除惯性力的不利影响，设计时需要首先根据转子结构定出偏心质量的大小和方位,然后计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位，最后在转子设计图上加上该平衡质量，以便使设计出来的转子在理论上达到平衡。
这一过程称为转子的静平衡设计。
图（a）所示为一盘形转子，已知分布于同一回转平面内的偏心质量为m1,m2和m3，从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1，r2和r3。
当转子以等角速度w转动时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：F1，F，F3。
2为了平衡惯性力F1，F2，F3，就必须在此平面内增加一个平衡质量m b，从回转中心到这一平衡质量的向径为r b，它所产生的离心惯性力为F b。
要求平衡时，F b,F1,F2,F3所形成的合力F应为零，即F=F+F2+F3+F b=01消去后可得式中，m和e分别为转子的总质量和总质心的向径；m i,r i为转子各个偏心质量及其质心的向径；m b,r b 为所增加的平衡质量及其质心的向径。
上式中，质量与向径的乘积称为质径积。
回转构件的动平衡实验
实验8 回转构件的动平衡实验之二一、回转体产生不平衡的原因对于作定轴转动的构件，由于设计、制造、装配以及材质不均匀等原因，会使回转件结构不对称，也就是回转轴线与其中心主惯性轴线不重合，此时构件上各点所产生的惯性力可以合成为质心的惯性主矢和惯性主矩，这种现象称其为不平衡现象。
存在不平衡现象的回转构件运动过程中，会产生一种附加的动压力，该力会使整个机械产生周期性振动和噪声，此振动降低了工作精度和可靠性。
因此，必须采用平衡配重的方法，以减少乃至消除动压力，保证回转件的正常工作。
根据刚性转子的宽度b 和其直径D 的比值对不平衡现象分类：当刚性转子的宽径比2.0/<D b 时，可以认为其质量均集中在一个通过质心的垂直平面内。
对于这类刚性转子，可称作静平衡。
而当宽径比2.0/≥D b 时，由于转子的质量不能认为分布在同一个转动平面内，所以必须同时考虑其惯性力和惯性力所形成的惯性力矩的平衡，这时就需要对转子进行动平衡实验。
下面主要介绍回转体的动平衡实验。
二、实验目的1．巩固和验证刚性回转件动平衡理论和方法；2. 掌握动平衡机的基本工作原理及运用动平衡机进行平衡的调节方法；3．了解动平衡精度的基本概念。
三、实验内容及要求1．选定动平衡机转子的装载形式，确定两支撑平面的位置。
2．在已知动平衡的转子上面添加不平衡质量，测定不平衡质量的大小和相位。
开动动平衡机，测定转子的不平衡质量大小与相位与实际值进行比较。
四、实验设备及工具1．YYQ —160型硬支撑动平衡机； 2．天平；3．钻床；4．待平衡的转子； 5．不同质量的试件。
五、实验原理动平衡的基本原理就是利用动平衡机测出转子偏心质量的大小及位置，并在相应位置添加或在相对位置减小对应质量值，从而消除由此质量所产生的离心惯性力及惯性力偶矩，达到转子的运转平衡。
动平衡实验在专用的动平衡实验机上进行。
各种动平衡机的构造和工作原理不尽相同，但其作用都是用来确定在两个平衡平面中需加的平衡质量的大小和方位。
动平衡实验指导.doc
机械工程课内实验实验指导书回转构件的动平衡实验蔡书平桂亮西安交通大学机械基础实验教学中心2012年9月目录一、实验目的 (2)二、实验系统的组成 (2)三、实验原理 (4)四、实验步骤 (6)五、注意事项 (7)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的原理及基本方法。
二、实验系统的组成1.实验系统的组成实验系统主要包括以下几个部分(如图1所示)。
(1)QM-JDH-B型动平衡实验台该试验台由底座、摆动框架、蜗轮蜗杆相位调节装置、差速器、补偿盘等组成。
(2)转子试件(3)平衡块(4)百分表图1 动平衡实验台2.主要配置及技术参数转子试件：直径D=185 mm，质量m=7 kg，调速范围 0—500 r/min百分表量程：0—10 mm直流调速电机：功率P =60 W外形尺寸：680 mm×420 mm×410 mm实验台质量：80 kg3.动平衡实验台的结构动平衡实验台的结构如图2所示。
待平衡的转子试件安放在摆框架子的支承滚轮上，摆架的左端固结在工字形板簧中，右端呈悬臂。
电机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，通过百分表可观察振幅的大小。
图2 动平衡实验台简图1—摆架；2—工字形板簧；3—转子试件；4—差速器；5—百分表；6—补偿盘；7—蜗杆；8—弹簧；9—电机；10—皮带通过转子的旋转和摆架的振动，可测出试件的不平衡量的大小和方位。
测量系统由差速器和补偿盘组成。
差速器安装在摆架的右端，它的左端为转动输入端（n 1）通过柔性联轴器与转子试件联接，右端为输出端（n 3）与补偿盘相联接。
差速器是由齿数和模数相同的四个圆锥齿轮和一个外壳为蜗轮的转臂H 组成的周转轮系（见图2）。
（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 z n n i ，13n n -= （1） （2）当n 1和n H 都转动时则为差动轮系，传动比按周转轮系公式计算1311331-=-=--=z z n n n n i H H H ，13n n -= （2） 蜗轮的转速n H 是通过手柄摇动蜗杆，经蜗杆轮副在大速比的减速后得到。
实验三 回转构件的动平衡
实验三回转构件的动平衡一、一、实验目的：1、验证动平衡的理论知识；2、了解动平衡机的工作原理；3、掌握进行回转构件动平衡的基本测试方法。
二、实验装置和工具：1、动平衡试验机2、试件、配重、天平。
三、实验原理：回转零件由于质量分布不均，使其质心与回转中心不重合，而产生离心惯性力系不平衡，因而使构件在运转中产生振动。
回转构件的振动加速轴承的磨损和疲劳，影响机械的工作精度，产生噪声，并降低机械的寿命，严重时会遭到破坏。
因此，消除离心惯性力的影响，便是机械平衡的目的。
而回转构件（转子）的不平衡程度，可以通过测量其支承或转子本身的振动得到，在与转子轴线相垂直的任意两个校正平面内加上或减去适当的重量来达到动平衡，这是刚性转子动平衡的原理。
根据这一原理，配用不同的显示仪表，动平衡机则能够用不同的测量方法正确地指示出被校验转子校正平面内动不平衡量的大小（即振幅）和动不平衡的位置（即相位）。
转子的动平衡有两种基本方法：一是把转子放在动平衡机上平衡，然后再安装运转。
另一种是现场平衡，即转子在工作状态下进行平衡。
具体采用哪种方法，视情况决定。
RYS-5A 型动平衡机系闪光式软支承卧式动平衡机。
该机由床身、摆架系统、传感器、驱动传动系统和电测装置五部分组成。
.用电磁式传感器作为换能器，用闪光灯照射旋转工件可以停像的原理来测定工件的不平衡位置，电表指示不平衡量的大小。
转子的转动由电动机经皮带轮输入，转子支架由弹簧片悬吊，构成一摆架式弹性振动系统，当转子转动时，由于不平衡质量会产生离心惯性力。
该惯性力的垂直分力使转子更紧地压在V形轴瓦上，而水平分力则使摆架作径向来回摆动，摆动的振幅按正弦规律变化，振幅与转子的偏心成正比，其频率为转子的旋转频率。
当摆架来回摆动时，带动电磁式传感器的线圈在永久磁场中作来回往复运动，切割磁力线，从而产生感应电动势，该电动势按正弦规律变化，由电磁式传感器转换成电讯号，送入电测箱进行测量。
.测量讯号输出至电表（微安表）及光电管。
回转构件动平衡实验
实验7 回转构件动平衡实验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、 实验目的巩固回转构件动平衡的基本概念，熟悉补偿式动平衡机的基本工作原理及操作方法。
二、 设备和工具框架式动平衡机；试件－转子；平衡重量；普通天平；卡尺；钢尺。
三、 原理和方法理论上已阐明，任何回转构件的动平衡，都可以认为是分别处于两个任意选定的回转平面T '和T ''内的不平衡重量0G '和0G ''所产生。
因此进行平衡实验时，便可以不管被平衡构件的实际不平衡重量所在平面及其大小如何，只需要根据构件实际外形的许可选择两回转平面作为平衡效正平面，且把不平衡重量看作处于该平面之中的0G '和0G ''。
然后针对0G '和0G ''进行平衡就可以达到目的。
本实验用框架式动平衡机，它利用补偿重径积法测定平衡平面中的不平衡重量0G '和0G ''的大小和相位。
图7—1 框架式动平衡机框架式动平衡机的结构如图7—1所示，框架1经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕OX 轴线摆动，构成一个振动系统，框架上装有主轴4，由固定在底座上的电动机14通过传动带和带轮12驱动，主轴4上装有主轴螺旋齿轮6，它和齿轮5齿数相等。
互相啮合的齿轮6还可以沿主轴4移动，移动的最大距离和它的轴向宽度相等，它大于齿轮5的节圆周。
因此，调节手轮18，使齿轮6从左极端位置移动到右极端位置时，齿轮5及和它固定的轴9可以回转一周以上，借此调节两圆盘的k φ,k φ的大小由指针15指示。
圆盘7固定的1轴9上，通过调节手轮17可以使圆盘8沿轴9上下移动，以调节两圆盘距离k l ，k l 由指针16指示。
实验：回转件的动平衡
与主轴 4 的相对转角 c ， c 的大小由指针 15 指示。圆盘 7 固定在轴 9 上，通过调节手轮 17 可以使圆盘 8 沿轴 9 上下移动，以调节两圆盘间的距离 lc，lc 由指针 16 指示。圆盘 7、8 本身大小、重量完全相等，上面各装—重量为 Gc 的重块，其重心都与轴线相距 rc ，但相位 差 180 。安装时应使指针 15 处于包括两重量 Gc 和轴 9 的平面内，且与 Gc 所产生的离心力 偶矩的旋向一致。 将要平衡的试件 10 架于两个滚动支承 13 上，通过挠性联轴器 11 由主轴 4 带动。当选 取平面 T 和 T 为平衡校正面后， 试件 10 的不平衡重可以看作平面 T 和 T 内回转半径 r0
c = 180 时，M0 与 Mc 同向，两力矩正向叠加，框架振幅最大；当调节 c 时，两力
矩反向叠加，框架振幅最小。这对不平衡重量的相位已经基本找到，再继续调整手轮 17， 即改变 lc 。如此反复调整数次，直到指针不动，此对框架振动消除。 5、停车、读出 lc 和 c 的数值，计算不平衡重径积的大小，并确定它的相位。 6、根据你所确定的不平衡重量试件经校正后再开车观察平衡效果。 7、重复上述各步骤，即可用同一方法平衡试件的另一平衡平面。 (二)DS 一 100B 型闪光式动平衡试验机 l、把试件放在摇摆架的 V 形槽支承上，将选择好的传动带套在试件的外径上，并使其 垂直拉紧。注意拉紧的程度刚好能使试件稳定旋转为准不能过紧或过松。 2、接通总电源与电测部分的电源，预热 l～2 分钟。 3、启动电动机，使试件转动。 4、将“输入衰减”开关指向Ⅰ挡，若电表超过满刻度，则将开关顺次转向高倍衰减位 置，以减弱输入讯号。 5、将“频率范围”开关置于与试件转速相应的转速档，每档对应的转速，见下表所载。 转 DS—30 型 1000—2000 1800—2900 3100—4300 速 （分/转） DS—100 型 ＞1700 ＜2700 ───────
实验十回转件动平衡
实验十回转件动平衡实验项目性质：演示性实验计划学时：1一、实验目的学习动平衡机的机械系统结构、电器测控系统以及动平衡机的工作原理。
通过实验了解刚性转子动平衡的原理和方法，掌握平衡机的使用方法。
二、实验主要仪器设备及材料（一）实验设备：CYYQ-16TNB型电脑控制硬支承动平衡机。
（二）实验材料：45﹟钢转子。
（三）量具：3 M卷尺。
（四）实验设备介绍：1．概述随着各种机器的速度和精度要求不断提高，降低机器振动和噪声问题已是提高机器性能的重要内容。
机器中旋转部件的振动直接影响机器的效率、运行寿命和工作环境。
转子的动不平衡是旋转机械产生振动的主要原因之一，为了有效地降低机器的振动和噪声问题，对旋转部件（以下简称为转子）进行动平衡是必不可少的技术工艺。
电脑控制硬支承动平衡机可以同时测量左右校正平面的不平衡质量和相位，并且采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果。
动平衡机具有以下特点：(1) 测量系统由一台电脑和测量电路组成，并集成在电脑机箱中。
(2) 采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果，直观易读。
电脑可同时记忆测量结果。
(3) 采用力学数学模型，用计算机进行数据处理，使被测量的转子在测量范围内的任意稳定转速下都能得到精确的测量结果。
(4) 采用自动控制方式，当测量得到精确的测量结果时，能自动停止测量并记忆测量结果，并能在下次测量时保存上次的测量结果。
2．技术规范及性能(1) 工件质量范围 1.6～16Kg(2) 工件最大直径Φ400mm(3) 支承轴径范围Φ8～40mm(4) 两支承距离80～600mm(5) 平衡转速范围300～5000r/min(6) 圈带传动处直径范围Φ17mm～150mm(7) 不平衡质量的最小分辨单位0.01g(8) 最小可达剩余不平衡量e≤0.5gmm/Kgmar≥90%(9) 不平衡量减少率URR(10)电动机参数YS7112(2极)，0.37KW，（△接）220V/ 50HZ3．动平衡机结构和工作原理3.1 主要结构动平衡机由机座、左右支承架、平皮带传动装置、光电检测器支架、传感器、计算机检测系统等部件组成。
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回转体的动平衡实验
一、实验目的
1、掌握刚性转子动平衡的试验方法。
2、初步了解动平衡试验机的工作原理及操作
特点。
3、了解动平衡精度的基本概念。
二、实验设备及工具
1、 CYYQ—50TNC型电脑显示硬支承动平衡机
2、转子试件
3、橡皮泥, M6螺钉若干
4、电子天平( 精度0.01g) , 游标卡尺, 钢直尺
图 1 硬支承动平衡机三、 CYYQ—50TNC型硬支承动平衡机的结构与
工作原理
1、硬支承动平衡机的结构
该试验机是硬支承动平衡机, 实物如图1所示。
动平衡试验机是用来测量转子不平衡量的大小和相角位置的精密设备, 一
般由机座6、左右支承架4、圈带驱动装置2、计算机检测显示系统、传感
器5、限位支架3和光电头1等部件组成, 如图2所示。
图2 硬支承动平衡机结构示意图
1．光电头 2．圈带驱动装置 3．限位支架 4．支承架 5．传感器 6．机座
左右支承架是动平衡机的重要部件, 中间装有压电传感器, 此传感器在出厂前已严格调整好, 切不可自行打开或转动有关螺丝( 否则会严重影响检测质量) 。
左右移动只需松开支承架下面与机座连接的两个紧固螺钉, 把左右支承架移到适当位置后再拧紧即可。
支承架下面有一导向键, 保证两支架在移动后能互相平行, 支承架中部有升降调节螺丝, 可调节转子的左右高度, 使之达到水平。
外侧有限位支架, 可防止转子在旋转时向左右窜动。
转子的平衡转速必须根据转子的外径及质量, 并考虑电机拖动功率及摆架动态承载能力来进行选择。
本动平衡机采用变频器对电动机调频变速, 使工作速度控制自如。
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导致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, 它们组成一个空间力系, 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
⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F 或 ⎪⎩⎪⎨⎧==∑
∑00B A M M ( 1)
即作用在转子上所有离心惯性力以及惯性力偶矩之和都等于零, 这就是转子动平衡的力学条件。
如果设法修正转子的质量分布, 保证转子旋转时的惯性主轴和旋转轴相一致, 转子重心偏移重新回到转轴中心上来, 消除由于质量偏心而产生的离心惯性力和惯性力偶矩, 使转子的惯性力系达到平衡校正就叫做动平衡试验。
3、刚性转子的平衡校正
转子的平衡校正工艺过程, 包括两个方面的操作工艺:
( 1) 平衡测量: 借助一定的平衡试验装置( 如动平衡试验机等) 测量平衡机支承架由于试验转子上离心力系不平衡引起的振动( 或支反力) , 从而相对地测量出转子上存在着的不平衡重量的大小和方位, 测量工作要求精确。
( 2) 平衡校正: 根据平衡测量提供的不平衡量的大小和方位, 选择合理的校正平面, 根据平衡条件进行加重( 或去重) 修正, 达到质量分布均衡的目的。
A、去重修正是运用钻削或其它方法在重心位置去除不平衡重量。
B、加重修正是运用螺纹联接、焊接或其它平衡块方法在轻点位置加进重块平衡。
选择哪种校正办法, 要根据转子结构的具体条件择定。
在本实验里采用适量的橡皮泥作加重修正。
采用橡皮泥作试验的平衡试重, 是工业上行之有效的常见方法之一。
4、刚性转子动平衡的精度
即使经过平衡的回转体也总会有残存的不平衡, 故需对回转体规定出相应的平衡精度。
各种回转体的平衡精度可根据平衡等级的要求, 在有关的技术手册中查阅。
5、动平衡机的工作原理
转子的动平衡实验一般需在专用的动平衡机上进行。
动平衡机有各种不同的型式, 各种动平衡机的构造及工作原理也不尽相同, 有通用平衡机、专用平衡机( 如陀螺平衡机、曲轴平衡机、涡轮转子平衡机、传动轴平衡机等) , 但
其作用都是用来测定需加于两个校正平面中的平衡质量的大小及方位, 并进行校正。
当前工业上使用较多的动平衡机是根据振动原理设计的, 测振传感器将因转子转动所引起的振动转换成电信号, 经过电子线路加以处理和放大, 最后显示出被试转子的不平衡质径积的大小和方位。
图3所示是动平衡机的工作原理示意图。
被试验转子6放在两弹性支承上, 由电动机1经过圈带传动2驱动。
实验时, 转子上的偏心质量使支承块的水平方向受到离心力的周期作用, 经过支承块传递到支承架上, 支承架的立柱发生周期性摆动, 此摆动经过压电传感器4与5转变为电信号, 连同光电传感器3的电信号, 经过A/D转换器, 传送到计算机的实验数据采集及处理软件系统, 直接在屏幕上显示出来, 或由打印机打印输出实验结果。
根据刚性转子的动平衡原理, 一个动不平衡的刚性转子总能够在与旋转轴线垂直的两个校正平面上减去或加上适当的质量来达到动平衡目的。
为了精确、方便、迅速地测量转子的动不平衡, 一般把力这一非电量的检测转换成电量的检测, 本机用压电式力传感器作为换能器, 由于传感器是装在支承轴承处, 故测量平面即位于支承平面上, 但转子的两个校正平面, 根据各种转子的不同要求( 如形状、校正手段等) , 一般选择在轴承以外的各个不同位置上, 因此有必要把支承处测量到的不平衡力信号换算到两个校正平面上去, 这能够利用静力学原理来实现。
在动平衡以前, 必须首先解决两校正平面不平衡的相互影响。
硬支承动平衡机工件两校正平面不平衡量的相互影响取决于两校正平面间距b, 校正平面到左、右支承间距a、c, 而a、b、c几何参数能够很方便地由被平衡转子确定。
图3 动平衡机的工作原理示意图
1．电动机 2．平皮带 3、光电传感器 4、 5．压电传感器 6．刚性转子校正平面上不平衡量的计算:
转子其形状和装载方式如图4所示:
图4 转子的形状和装载方式示意图
图4中:
F
、F R: 左、右支承上承受的动压力
L
f
、f R: 左、右校正平面上不平衡质量产生的离心力
L
m
、m R: 左、右校正平面上的不平衡质量
L
a、c: 左、右校正平面至左、右支承间的距离
b : 左、 右校正平面之间的距离
r 1、 r 2: 左、 右校正平面的校正半径
ω: 旋转角速度
a 、
b 、
c 、 r 1、 r 2和F L 、 F R 均为已知, 刚性转子处于动平衡时, 必须满足ΣF =0, ΣM =0的平衡条件。
0=--+R L R L f f F F ( 2)
()0=+-⋅+⋅c b F b f a F R R L ( 3)
由
( 3) 式得: L R R F b a F b c f -⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1 ( 4)
将
( 4) 式代入( 2) 式: R L L F b c F b a f -⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1 ( 5)
因
: 22ωr m f R R ⋅= ( 6)
21ωr m f L L ⋅= ( 7)
将( 6) 式代入( 4) 式:
⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=L R R F b a F b c r m 1122ω ( 8)
将( 7) 式代入( 5) 式:
⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R L L F b c F b a r m 1121ω ( 9)
公式( 8) 、 ( 9) 的物理意义是:
如果转子的几何参数( a 、 b 、 c 、 r 1、 r 2) 和平衡转速ω已确定, 则校正。