动平衡测控技术综合实验指导书

重庆大学力学基础教学实验中心
设计性实验指导书
动平衡测控技术综合设计适用实验：动平衡测控技术综合设计（课程设计）
编者：杨昌棋、贺勤
动平衡测控技术综合设计（课程设计）指导书
一、设计目标
利用实验室现有的刚性转子动平衡综合实验装置，设计与之配套的测控软件 二、设计目的
(1) 全面总结前三年的所学的各种计算、分析和实验方法。

(2) 掌握刚性转子动平衡的基本原理。

(3) 掌握动态信号采集技术。

(4) 初步掌握刚性转子动平衡测控软件设计方法。

三、设计内容
（1） 提出刚性转子动平衡测控方案。

（2） 利用实验室条件编制动态信号采集模块。

（3） 完成转速测量模块。

（4） 根据自拟方案完成其他相关模块设计。

（5） 利用实验验证自拟方案的正确性。

四、硬件系统简介
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。

测试系统如图二所示。

部分设备的原理和功用说明如下： （1）转子系统
转子轴上固定有四个圆盘，两端用含油轴承支承。

电动机通过橡胶软管拖动转轴，用调速器调节转速。

最高工作转速为4000r/min ，远低于转子一轴承系统的固有频率。

（2）光电变换器、电涡流位移计
图 二 测试系统示意图
光电探头，给出入射光和反射光。

在转子的测速圆盘贴上一定宽度的黑纸。

调整探头方位使入射光束准确指向圆盘中心。

当圆盘转动时，由于反射光的强弱变化，光电变换器产生对应黑带的电脉冲，作为转速测量和相位测量的基准信号。

电涡流位移计包括探头和前置器。

探头前端有一扁形线圈，由前置器提供高频（2MHz ）电流。

当它靠近金属导体测量对象时，后者表面产生感应电涡流。

间隙变化，电涡流的强弱随之变化，线圈的供电电流也发生变化，从而在串联于线圈的电容上产生被调制的
电压信号，此信号经过前置器的解调、检波、放大后，成为在一定范围内与间隙大小成比例的电压信号。

本实验使用两个电涡流位移计，分别检测两个轴承座的水平振动位移。

可利用光电变换器给出的电脉冲为参考，进行同频检测（滤除谐波干扰）和相位比较。

（3）动平衡计算软件
本软件由设计者提出方案并完成。

（4）电子天平
用以量测平衡加重的质量。

（5）动态数据采集
本系统采用的A/D为USB接口16位高精度A/D转换器，编程方法及实验指导书可向力学基础教学实验中心联系。

五、设计步骤
（1）在全面了解系统硬件的情况下，根据自己的知识提出测控方案并提交书面报告
（2）编制动态数据采集程序，完成转速识别模块。

（3）根据自己的方案，完成不平衡量识别试验。

（4）完善测控系统。

（5）提交设计报告
六、设计报告要求
(1)简述实验目的、原理、装置和简要步骤；
(2)测控软件试验原始数据整理；
(3)对实验方案和实验结果的分析和讨论；
七、说明
作为设计性方案，方案可以进行探索，也可能不是最好。

但是方案论证必须正确、合理。

本课程设计可以两人一组进行，但是必须事先以书面形式提交分工情况，每人独立工作部分不低于50%。