动平衡实验.doc

实验八 零件设计专项能力训练

——回转件的动平衡

一、实验目的

1． 熟悉运动平衡机的工作原理及转子动平衡的基本方法

2． 掌握用动平衡机测定回转件动平衡的实验方法。

二、设备和工具

简易动平衡试验机、药架天平。

三、原理和方法

T ׳、

״ 内，回转半径分别为r o ׳、r o ״的两个不平

G o ׳、G o ״所产生，如图8-1所示。因

进行动平衡试验时，只需对G o ׳、G o ״进

简易动平衡试验机可以分别测出上述

平衡重径积G o ׳r o ׳和

o ״r o ״的大小和方位，使回转件达到动平

图8-2是简易动平衡机的工作原理图。

图8-1

图8-2

如图所示，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通过带和带轮12驱动。主轴4上装有螺旋齿轮6，它与齿轮5齿数相等，并相互啮合，齿轮6可以沿主轴4移动。移动的距离和齿轮的轴向宽度相等，比齿轮5的节圆圆周要大，因此调节手轮18，使齿轮6从左端位置移到右端位置时，齿轮5及和它固定的轴9可以回转一周以上，借此调节φc ，φc 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沿轴向9上下移动，以调节两圆盘间的距离l c ，l c 由指针16指示。7、8两圆盘大小、重量完全相等，上面分别

装有一重量为G c的重块，其重心都与轴线相距r c，但相位差180°。

被平衡的回转件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，因此回转件10与圆盘7、8转速相等，当选取T׳和T״为平衡校正面后，回转件10的不平衡就可以看作平面T׳和T״内向径为r o׳和r o״的不平衡重量G o׳和G o״所产生。平衡时可先令摆架的振摆轴线OX处于平面T״内（如图8-2所示）。当回转构件转动时，不平衡重量G o״的离心力P o״对轴线OX的力矩为零，不影响框架的振动，仅有G o׳的离心力P o׳对轴线OX形成的力矩M o，使框架发生振动，其大小为

M o＝P o׳⋅l⋅cosφ

这个力矩使整个框架产生振动。

为了测出T׳面上的不平衡重量大小和相位，加上一个补偿重径积G c r c，使产生一个补偿力矩，即在圆盘7和8上各装上一个平衡重量G c。当电机工作时，带动主轴4并带动齿轮5、6，因而圆盘7、8也旋转，这时G c的离心力P c，就构成一个力偶矩M c，它也影响到框架绕OX轴的振摆，其大小为

M c＝P c⋅l c⋅cosφc

框架振动的合力矩为

M＝M o＝M c＝P o׳⋅l⋅cosφ－P c⋅l c⋅cosφc

如果合力为零，则框架静止不动。此时

M＝P o׳⋅l⋅cosφ－P c⋅l c⋅cosφc＝0

满足上式条件为

G o׳r o׳＝G c r c⋅l c／l（1）

φo＝φc（2）在平衡机的补偿装置中G c、r c是已知的，试件的两平衡平面是预先选定的，因而两平衡平面间的距离l也是一定的，因此（1）式可以写成

G o׳r o׳＝A⋅l c（3）其中A＝G c⋅r c／l

为便于观察和提高测量精度，在框架上装有重块19，移动19，可改变整个振动系统的自振频率，使框架接近共振，即振幅放大。

通过调节手轮17和18，使框架静止不动，读出l c和φc的数值，由公式（3）即可计算出不平衡重量G o׳的大小为

G o׳＝A⋅l c⋅r o׳

其相位可以这样确定，停车后，使指针15转到图8-2所示与OX轴垂直的虚线位置，此时G o׳的位置就在平面T׳内回转中心的铅直上方。

测量另一个平衡平面T״上的不平衡重径积，只需将试件调头，使平面T׳通过OX轴，测量方法与上述相同。

四、实验步骤

1．在被平衡试件上机以前，先开动电机，调节手轮18，使圆盘8与7的重块G c产生的离心力在一直线上，这时力矩M c＝0，从主轴下的指针可看出框架是静止状态，此时标尺16所示的读数为l c的零点位置。

2．装上试件，试件的一端联轴节应与带轮接好，以免开动电机时发生冲击。

3．移动重块19以改变框架的自振频率，使框架接近共振状态，这时框架振幅放大，以提高平衡精度，调共振后锁紧。

4．先调节手轮17，即加一定的补偿力矩（将圆盘7、8分开一定距离），然后调节手轮18，即移动齿轮6，使齿轮5与圆盘7、8得到附加转动，当调节到框架振动的振幅最小时不平衡重量相位已找到。然后再调节手轮18，即调节l c，使框架最后振动消除，振动系统

达到平衡。

5．停机。读出L c数值，计算并确定所加平衡重量G o׳的大小和方位。

6．在试件上加上确定的平衡重量，再开机，调节观察平衡效果，如果还有振动，需按照上述方法，测出所需配重和方位。

五、思考题

1．回转件动平衡的条件是什么？

2．试件的一个平面已被平衡后，欲平衡第二个平面时，是否仍一定要使第一个平面通过框架的振摆轴线？为什么？

3．平衡试验法用于哪些类型的试件？试件动平衡后是否满足要求？为什么？