刚性转子平衡力学原理

合集下载

刚性转子动平衡实验

实验二刚性转子动平衡实验一、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C i Μ)(==∑S m M C ），见图一。

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。

图一转子系统与力系简化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1r 、2r （称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角1θ、2θ处，分别附加一块质量为1m 、2m 的重块（称校正质量）。

如能使两质量1m 和2m 的离心惯性力（其大小分别为211ωr m 和222ωr m ，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11010ψ∠=V V 和22020ψ∠=V V ，其中10V 和20V 是振动位移（也可以是速度或加速度）的幅值，1ψ和2ψ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

图 1 转子系统与力系简化刚性转子动平衡实验浙江大学，令狐烈一、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；二、实验内容和实验原理1.实验内容采用虚拟仪器技术对一多圆盘刚性转子进行动平衡。

转子系统如图1所示，转子存在原始不平衡质量，左右两个圆盘为平衡平面。

拟测试原始不平衡量及相位，并在两个平衡平面上配重，便残余不平衡量控制在一定范围。

2.实验原理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量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r1和r2)所产生的离心力和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（r3平和r4平）加上两个适当大小的平衡重G3平和G4，使它们产生的平衡力与不平衡重量产生的不平衡力大小相等,而方向相反。

此时,ΣP=0且ΣM=0，使该回转体达到动平衡。

三、实验装置序号名称数量 1 多盘转子系统1 2 调速器 1 3 调速电机 1 4 相位传感器 1 5 双悬臂梁水平位移传感器1 6 电子天平1 7微型计算机（安装清华大学的dynamic balance 软件）1四、实验步骤1. 虚拟仪器接线进入“刚性转子动平衡”程序，点击“设备模拟连接”图标，按图3示用鼠标左键连接虚拟测试仪器，如连线错误，用鼠标左键单击“重新连接”按钮。

确认无误后，用鼠标左键单击“连接完毕”按钮，如果出现“连接错误”的提示，则连接有错，需要按“确定”，再按“重新连接”。

如果出现“连接正确”的提示，按“确定”后，可获得与图4相同的虚拟动平衡仪应用程序界面。

2. 原始不平衡量测试(1) 将转速控制器转速b n 设定为1200r/min ，启动转子2至3分钟使转速保持稳定。

(2) 点击“基频检测”图标，进入图4的状态下，用鼠标左键按下左上角按钮“开始”启动虚拟动平衡仪，点击“A 通道”、“B 通道”进行通道切换。

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。

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。

刚性转子平衡的原理与方法

11.2 刚性转子平衡的原理与方法11.2.1静平衡1、静平衡的概念当转子的宽度b与直径D之比（宽径比）小于0.2时，例如砂轮、飞轮、齿轮、带轮和盘形凸轮等，由于其轴向尺寸较小，故可近似地认为其所有的质量都分布在垂直于轴线的同一个平面内。

如果转子的质心位置不在回转轴线上，则当转子转动时，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。

当转子的支承阻力很小时，在重力的作用下，质心将处于回转轴线下方，因为这种不平衡现象在转子静止时就能显示出来，故称为静不平衡。

如果转子的质心位于回转轴线上就称为静平衡。

刚性转子的静平衡就是通过在刚性转子上加减平衡质量的方法，使其质心回到回转轴线上，从而使转子的惯性力得到平衡的一种措施。

2、静平衡的设计当转子的结构不对称时，为了消除离心惯性力的影响，设计时应首先根据其结构确定各偏心质量的大小和方位，然后计算出为平衡偏心质量所产生的惯性力而应加平衡质量的大小和方位，并将该平衡质量加于转子上，以使所设计的转子理论上达到静平衡。

这一过程称为刚性转子的静平衡设计。

图11-1所示为一盘状转子，其偏心质量分别为m l、m2、m3及m4，回转半径分别为r1、r2、r3、r4，方位如图。

当此转子以角速度ω等速回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为F1、F2、F3、F4，它们组成一个平面汇交力系。

根据平面汇交力系的合成原理，为平衡这些离心惯性力，可在此转子上加上平衡质量m，其回转半径为r，使它所产生的离心惯性力F与F1、F2、F3、F4相平衡，亦即使不平衡惯性力的矢量和为零，即：12340F F F F F++++=（11-1）则有： 02424323222121=++++=→→→→→→∑r m r m r m r m r m F ωωωωω 或表示为： 022=+→→∑r m r m i iωω （11-2）消去ω得：0=+→→∑r m r m ii （11-3）式中i i r m →叫做质径积，它相对地表示各偏心质量在同一转速下所产生的离心惯性力的大小和方向。

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

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（10 H n ，则差速器为定轴轮系，其传动比为1311331-=-==Z Zn n i H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1311331-=-=--=Z Zn n n n i H H H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。

刚性转子动平衡设计与实验

m1 、m2、…、m i，向径r i、「2、F i；B:选定平衡基面I、面…、r i，方位角0 1、n,将惯性力F i、1、F2、…、F i 和0 2、…、0 i和惯性力F l、F2、…、F2、…、F i分解到所选定的平衡基F 1 、F 2、…、F i，设在i、n面实验五刚性转子动平衡设计与实验、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。

二、实验预习的内容1、预习与动平衡相关的知识；掌握动平衡设计的原理和方法；了解动平衡机的结构、工作原理和使用方法；了解动平衡实验的原理和方法。

2、动平衡设计1）动平衡设计原理在转子的设计阶段，尤其在设计高速转子及精密转子结构时，必须进行平衡计算，以检查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，以消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为转子的平衡设计。

转子的平衡设计分为静平衡设计和动平衡设计，静平衡设计指对于D/b > 5的盘状转子，近似认为其不平衡质量分布在同一回转平面内，忽略惯性力矩的影响。

动平衡设计指径宽比D/b<5的转子（如多缸发动机曲轴、汽轮机转子等），其特点是轴向宽度较大，偏心质量可能分布在几个不同的回转平面内，因此，不能忽略惯性力矩的影响。

此时，即使不平衡质量的惯性力达到平衡，惯性力矩仍会使转子处于不平衡状态。

由于这种不平衡只有在转子运动时才能显示出来，因此称为动不平衡。

为避免动不平衡现象，在转子设计阶段，根据转子的功能要求设计转子后，需要确定出各不同回转平面内偏心质量的大小和位置，然后运用理论力学中平行力的合成与分解的原理，将每一个离心惯性力分解为分别作用于选定的两平衡基面内的一对平行力，并在每个平衡基面内按平面汇交力系求解，从而得出两个平衡基面分别所需的平衡配重的质径积大小和位置，然后在转子设计图纸上加上这些平衡质量，使设计出来的转子在理论上达到平衡。

2）转子动平衡设计的方法及步骤A :根据转子的结构确定出偏心质量所在的平面，并计算出各个偏心质量上所加的配重为m i 、m n ，其向径为r i 、r n ,其方位角为0i 、0 n ；确定两个平衡基面I 、n 的距离L 和各个偏心质量分别到平衡基面I 的距离「1、「2、…、I i 和到平衡基面n 的距离I 1、丨2、…、I i ,；C ：分别列出平衡基面i 、n 动平衡方程式计算出 mi r I 、m n r n 和 0 i 、0 n ；(2)选取m i 、m n 在平衡基面的向径r i 、r n ,计算出m i 、m n o1、 I2、 n vi+匚吋12+ —m 2r 2 + - L 22十殳LL I ；mV n + [HV i r mzSI" [mri-O + -l^m i r^ 0D :求解 m i 、0i 和 m n 、0 n o 解法一：(1) 取质径积(m i r i )比例卩mr ；(2) 分别作出平衡基面I 、n 质径积矢量多边形, 求出m i r I 、0 I 和 m n r n 、0 n ；(3)分别选取平衡质量出 m i 、m n o解法二：(1)列出平衡基面I 、 m i 、m n 在平衡基面I 、n 的动平衡方程式分别在「I ‘‘ X : mic0电=一古 m 1r s 芍Y: mirs i ni = — * m 1r s^ n*^ x ：m f co%n = "¥ mir cOs* Y: m f si% =- ^m i SinSn 的向径为 r I 、 r n ，计算x 、y 方向上的投影方程式I. ‘‘ im 2r ©os L‘‘ m 2r sinI； m 2r cosm i r 卩sin ) mv ®os )r r+ ■^m 2r 2si n 日 2 + …十 mj i Si n®)3、动平衡设计报告1）转子结构图2）转子动平衡设计参数：平衡基面的位置、转子材料密度P、不平衡质量所在回转平面位置、不平衡质量所在的向径r i和方位角0 i、不平衡质量m i、平衡基面之间的距离L、平衡质量m i、m n在平衡基面上的向径r i、r“。

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。

刚性转子动平衡实验报告

一、实验目的1. 掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤。

2. 熟悉动平衡试验机的操作方法。

3. 通过实验验证动平衡原理在工程实际中的应用。

二、实验设备及工具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、加重块5. 天平6. 橡皮泥7. 手工具三、实验原理动平衡原理是通过对转子进行配重或去重，使转子在旋转过程中产生的离心惯性力达到平衡，从而消除振动。

实验中，通过测量转子在旋转过程中的振动数据，分析转子不平衡的位置和程度，然后在适当的位置添加或去除平衡块，使转子达到动平衡。

四、实验步骤1. 准备工作：检查实验设备和工具，确保其正常工作。

将待测试的转子清洗干净，并检查其表面光滑和无损伤。

2. 安装转子：将转子安装到动平衡试验机上，确保转子的轴线与试验机的轴线重合。

根据转子的设计要求，确定试验转速。

3. 进行试验：a. 启动动平衡试验机，让转子旋转。

b. 使用传感器收集振动数据，包括振动幅值和相位。

c. 记录振动数据，以便后续分析。

4. 数据分析：a. 利用专业分析软件对振动数据进行分析，找出转子不平衡的位置和程度。

b. 根据分析结果，确定添加或去除平衡块的位置和大小。

5. 调整平衡：a. 在确定的位置添加或去除平衡块，调整转子的动平衡。

b. 重复步骤3和步骤4，直到转子的振动达到可接受的标准。

6. 测试验证：对经过平衡调整的转子进行再次振动测试，验证平衡效果是否符合要求。

五、实验结果与分析1. 实验数据：在实验过程中，记录了转子在不同转速下的振动数据。

数据表明，转子在低转速时振动较大，随着转速的提高，振动逐渐减小。

2. 分析结果：通过分析振动数据，确定了转子不平衡的位置和程度。

在分析结果的基础上，确定了添加或去除平衡块的位置和大小。

3. 平衡效果：经过平衡调整后，转子的振动明显减小，达到可接受的标准。

六、结论通过本次实验，掌握了刚性转子动平衡的基本原理和步骤，熟悉了动平衡试验机的操作方法。

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。

刚性转子动平衡实验1

刚性转子动平衡实验一. 实验目的1. 理解掌握刚性转子的动平衡原理；2.掌握刚性转子动平衡实验机的测试及数据处理方法；二. 实验设备与组成DPH－I型智能动平衡机由机械转子部分与测试系统组成。

测试系统包括了计算机、数据采集器、高灵敏度有源压力传感器和光电相位传感器等。

图1是实验台结构组成。

1、光电传感器2、被试转子3、硬支承摆架组件4、压力传感器5、减振底座6、传动带7、电动机 8、零位标志图1 实验台结构组成图三、实验的基本原理转子动平衡检测是一般用于轴向宽度B与直径D的比值大于的转子（小于的转子适用于静平衡）。

转子动平衡检测时，必须同时考虑其惯性力和惯性力偶的平衡，即Pi=0，Mi=0。

如图2-9-1所示，设一回转构件的偏心重Q1及Q2分别位于平面1和平面2内，r1及r2为其回转半径。

当回转体以等角速度回转时，它们将产生离心惯性力P1及P2，形成一空间力系。

图2由理论力学可知，一个力可以分解为与它平行的两个分力。

因此可以根据该回转体的结构，选定两个平衡基面I和II作为安装配重的平面。

将上述离心惯性力分别分解到平面I和II内，即将力P1及P2分解为P1I及P2I（在平面I内）及P1II及P2II （在平面II内）。

这样就可以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了。

显然，只要在平面I和II内各加入一个合适的配重QI和QII，使两平面内的惯性力之和均等于零，构件也就平衡了。

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。

根据计算的结果在相应的位置施加一定质量的配重块，进而使转子达到平衡条件。

刚性转子平衡力学原理

刚性转子平衡的力学原理图3－1 转子上不平衡力的分解与合成如图3-1所示，设21,F F 为转子上两个处在不同轴向位置上的不平衡力，平面Ⅰ和Ⅱ是两个任选的平衡面。

根据力和力矩相等的原则，可以将21,F F 分解到两个平面上去，即 232121222321321132111213213211,,F l l l l l F F l l l l F F l l l l F F l l l l l F +++=++=++=+++=（3-1）将平面Ⅰ和Ⅱ内的力合成得到两个平面内的不平衡力B A ,22122111,F F B F F A +=+= （3-2）对于具有任意不平衡分布的转子，按上述方法可以得到作用在两个平面上的等效不平衡力。

如果在这两个平面内分别加上与之大小相等，方向相反的平衡力，转子即可获得平衡。

因此刚性转子的平衡，只要在两个与轴线垂直的平面上进行即可。

由于刚性转子不平衡所产生的离心力与转速的平方成正比，并且不考虑转子变形所产生的新不平衡力，因此，在一个转速下平衡好的转子在其它转速下必然也是平衡的。

刚性转子平衡，只要试验系统灵敏度高，可在低转速下平衡。

如图3-1所示，作用在两个平面上的合力又可以分解为大小相等、方向相同的对称力d A 、)(d d d B A B = 和大小相等、方向相反的反对称力f A 、 )(f f f B A B -=，其中2,2,B A B A B A B A B B B A A A f f d d f d f d -=-=+==+=+= （3-3）根据对称力和反对称力的大小，转子不平衡又可以分为（1）静不平衡。

此时不平衡力中对称分量比较大，反对称分量比较小，又称静力不平衡。

在端面上加对称平衡质量可以消除不平衡。

（2）动不平衡。

与前种情况相反，此时不平衡力中反对称分量比较大，对称分量比较小，又称力偶不平衡。

在端面上加反对称平衡质量可以消除不平衡。

（3）混合不平衡。

动平衡理论与方法

5. 不平衡振动的初步分析

平衡转子前对振动（振幅和相位）进行初步分析十分必要。刚性转子的任一不平衡离心力均可分解为任选二平面上的一对对称力及一对反对称力.同理, 振动也可分解为一对对称分振动及一对反对称分振动。若在二支承转子两端测得A侧振动值为 A0 、B侧振动值为 B 0 。将二振动矢量移动交于一点0，再

二、低速动平衡对于刚性转子，一般只进行低速动平衡就能满足机组平稳运转的要求。对于挠性转子有时也要先进行低速动平衡。现场广泛使用动平衡台来进行转子低速的平衡。它利用机械共振放大来确定不平衡重量的数值和位置。

三、高速动平衡低速平衡校正后的转子，高速时，可能平衡状态不佳，故还需进行高速动平衡。 (一) 相对相位法利用相对相位变化找平衡的方法称为相对相位法。利用闪光灯或光电头等均可达到测相找平衡的目的。

2 l Fl m r w A B 1 L L g 。
这种由力偶矩引起的转子及轴承的振动的不平衡叫做动不平衡。
(三)动静混合不平衡实际转子往往都是动静混合不平衡。转子诸截面上的不平衡离心力形成的偏心距不相等，质心也不在旋转轴线上。转动时离心力合成成为一个合力（主向量）和一个力偶（主力矩），即构成一静不平衡力和一动不平衡力偶。（图3-4）。

由上可见，转子偏心离心力Fo的方向与轴心位移最大值A的方向不一致，Fo总顺转速方向超前一个角度（即相位差角）。转速不变时，相位差角基本不变。经验数据为，刚性转子=15º ～70º （多数为15º ～45º ）挠性转子=100º ～130º （≤160º ）在临界转速时=90º 式（3-5）与式（3-7）称为线性条件，它们是刚性转子平衡校正工作的基础和依据。但由于实际机组振动系统的复杂性（如轴承刚度、油膜刚度、中心不正等），带来平衡重量及相位计算误差。但总的说来，对刚性转子的平衡，这两个线性条件还是比较符合的。

刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述

刚性转动零件的静平衡与动平衡试验的概述1. 基本概念:1。

1 不平衡离心力基本公式:具有一定转速的刚性转动件（或称转子),由于材料组织不均匀、加工外形的误差、装配误差以及结构形状局部不对称(如键槽）等原因,使通过转子重心的主惯性轴与旋转轴线不相重合,因而旋转时，转子产生不平衡离心力，其值由下式计算:C=（G／g）×e×ω2=（G／g）×e×（πn／30）2--—--—--（公斤)式中: G—-----转子的重量（公斤）e———-—--转子的重心对旋转轴线的偏心量（毫米）n—--——-—转子的转速(转／分）ω-—-—--转子的角速度（弧度／秒）g--——-—-重力加速度9800(毫米／秒2)由上式可知,当重型或高转速的转子,即使具有很小的偏心量,也会引起非常大的不平衡的离心力，成为轴或轴承的磨损、机器或基础振动的主要原由之一。

所以零件在加工和装配时,转子必须进行平衡。

1.2 转子不平衡类别:1.2.1静不平衡——转子的惯性轴与旋转轴线不相重合,但相互平行，即转子重心不在旋转轴线上，如图1a所示.当转子旋转时，将产生不平衡的离心力。

1.2。

2动不平衡——转子的主惯性轴与旋转轴线主交错将产生不平衡的离心力,且相交于转子的重心上，即转子重心在旋转轴线上，如图1b所示.这时转子虽处于平衡状态，但转子旋转时将产生一不平衡力矩。

1.2.3静动不平衡—-大多数情况下，转子既存在静不平衡，又存在动不平衡，这种情况称静动不平衡。

即转子的主惯性轴与旋转轴线既不重合，又不平行,而相交于转子旋转轴线中非重心的任何一点, 如图1c所示.当转子旋转时，将产生一个不平衡的离心力和一个力矩。

1.2.4 转子静不平衡只须在一个平面上(即校正平面)安放一个平衡重量,就可以使转子达到平衡，故又称单面平衡。

平面的重量的数值和位置,在转子静力状态下确定,即将转子的轴颈放置在水平刀刃支承上，加以观察,就可以看出其不平衡状态,较重部份会向下转动，这种方法叫静平衡。

§6—2刚性转子的平衡计算

b) 图6-4 c)
根据以上分析可知，对于任何动不平衡的转子，不论其不平衡质量分布在几个不同的回转平面内，都只需要在任选的两个平衡基面内分别加上或除去一个适当的平衡质量，即可获得完全平衡。故动平衡又称为双面平衡。 4、平衡基面的选取、常选择转子的两端面作为两平衡基面。如结构允许，两平衡基面的距离越大越好，这样可使安装或除去的平衡质量越小。 5、动平衡和静平衡之间的关系、凡动平衡的转子一定是静平衡的，但静平衡的转子不一定是动平衡的。
二、动平衡(dynamic
balance)计算
1、应用条件：轴向宽度较大的回转件，即B/D≥0.2。、应用条件：如内燃机的曲轴、电机转子、机床的主轴等，它们的质量不能再近似地认为是分布在同一平面内，而应该看作是分布在沿轴向的多个相互平行的回转面内。如图6-2所示的曲轴，其不平衡质量m1、m2、m3是分 6 2 m m m 布在3个回转面内。
图6-1
▲ 在求出mbrb后，再根据转子的结构选定rb，即可定出平衡质量mb。显然，也可以在rb的反方向rb′处除去一平衡质量mb′来使转子得到平衡，只要保证mbrb= mb′rb′即可。
图6-1
根据以上分析可知，对静不平衡的转子，不论它有多少个偏心质量，都只需要在同一个平衡面内增加或除去一个平衡质量即可获得平衡，故又称为单面平衡。
F=me m e
D B2Biblioteka F=me m e2
B
转子的静平衡，就是利用在转子上增加或除去一平衡质量的方法，使其质心回到回转轴线上，从而使转子的惯性力得到平衡（即∑F = 0）的一种平衡措施。其平衡的原理平衡的原理：利用理论力学平面汇交力系的平衡理论。平衡的原理
D
∑F=0 2、静平衡条件：、静平衡条件：如图6-1所示为一盘形转子，根据其结构（如其上有凸台、孔等），已知其具有n个偏心质量mi （i=1,2,…,n），它们各自的回转半径为ri（i=1,2,…,n），方向如图所示，转子以角速度ω回转。各偏心质量所产生的离心惯性力为： Fi=miω2ri（i=1,2,…,n） ——ri称为第i个偏心质量mi的质心矢径。

刚性转子的振动与平衡

使用寿命降低。在一个运动循环内，运动构件所产生的惯性力和惯
性力矩的大小和方向一般按周期性变化，从而使整个机械及基础发
生周期性的振动，这种振动会降低机械工作精度和可靠性，并引起
机械零件的疲劳破坏和噪音，特别是当它的振动频率接近系统的固
有频率时，会引起机械共振。对于高速重型和精密机械，惯性力的
不良影响更为严重。
图解法是确定平衡质量mbrb大小和方向的最常用方法之一。在图174(a)中，已知在同一回转平面内有3个不平衡质量m1、m2、m3，其质心向径分别为r1、r2、r3，设应加的平衡质量为mb，向径为rb。根据静平衡的条件，由式（17-9）可得
m1r1 m2r2 m3r3 mbrb 0
上式中mbrb是未知量，可采用矢量多边形，即图解法求出，如
机械设计基础
Machine Design Foundation
刚性转子的振动与平衡
若它们的合力不等于零，则回转构件处于不平衡状态。欲使该
回转构件处于平衡，可在同一回转平面内加一平衡质量m（或在相反位置减一校正质量），其向径为rb，则离心惯性力为Fb= mbrbω2。若Fb与原有不平衡质量产生的离心惯性力系的总矢量和为零，即
一平面内，它们质心的向径分别为r1、r2、r3。若构件以等速转动时，
各质量产生的离心惯性力分别为F1= m1 r1ω2，F2= m2r2ω2，F3= m3
r3ω2。这些离心惯性力构成一相交于转动中心O点的平面汇交力系，
其合力为
3
F1 F2 F3 Fi
i 1
图17-4 刚性回转件的静平衡计算
返回
1．静平衡在一般机械中，当回转构件的轴向尺寸L与径向尺寸D之比 L/D≤0.2时，如飞轮、砂轮、带轮等，可近似认为其质量分布在垂直于轴线的同一回转平面内，如图17-3(a)所示。因其离心惯性力矩近似为零，故只消除离心惯性力即可达到平衡。为此可采取改变回转构件的质量分布，使其质心位于旋转轴线上的措施来达到平衡，这种回转构件的平衡称为静平衡（工业上又称为单面平衡）。