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永乐国际新转子动平衡实验报告

  转子动平衡实验指导书 及实验报告 班 级 姓 名 时 间 一、 实验目的 1、 加深对转子动平衡概念的理解。 2、 巩固和验证回转构件动平衡的基本原理。 3、 掌握刚性转子动平衡试验的原理及基本方法。 二、 实验设备 1、 JPH—A 型动平衡试验台 2、 转子试件 3、 平衡块 4、 百分表 0~10mm 三、 JHP—A 型动平衡试验台的工作原理与结构 1、 动平衡试验机的结构 动平衡机的简图如图 1 所示。 待平衡的试件 3 安放在框形摆架的支承滚轮上, 摆架的左端固连接在工字形板簧 2 中, 右端呈悬臂由一弹簧支...

  转子动平衡实验指导书 及实验报告 班 级 姓 名 时 间 一、 实验目的 1、 加深对转子动平衡概念的理解。 2、 巩固和验证回转构件动平衡的基本原理。 3、 掌握刚性转子动平衡试验的原理及基本方法。 二、 实验设备 1、 JPHA 型动平衡试验台 2、 转子试件 3、 平衡块 4、 百分表 0~10mm 三、 JHPA 型动平衡试验台的工作原理与结构 1、 动平衡试验机的结构 动平衡机的简图如图 1 所示。 待平衡的试件 3 安放在框形摆架的支承滚轮上, 摆架的左端固连接在工字形板簧 2 中, 右端呈悬臂由一弹簧支承。 电动机 9 通过皮带 10 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 5 可观察振幅的大小。 通过转子的旋转和摆架的振动, 可测出试件的不平衡质量(或平衡质量) 的大小和方位。 这个测量系统由差速器 4 和补偿盘 6 组成。 差速器安装在摆架的右端, 它的左端为转动输入端(1n ) 通过柔性联轴器与试件 3 联接; 右端为输出端(3 n ) 与补偿盘相联接。 差速器是由一组圆锥齿轮和一个外壳为蜗轮的转臂 H 组成的周转轮系。 (1) 差速器的转臂蜗轮不转动时0Hn, 则差速器为定轴轮系, 其传动比为: i31=13113ZZnn , 13nn (1) 这时补偿盘的转速3n 与试件的转速1n 大小相等转向相反。 (2) 1n 和Hn 都转动则为差动轮系, 传动比周转轮系公式计算: ; 1311331ZZnnnniHHH 132nnnH (2) 蜗轮的转速Hn 是通过手柄摇动蜗杆 7, 经蜗轮蜗杆副在大速比的减速后得到。 因此蜗轮的转速Hn <<1n 。 当Hn 和1n 同向时, 由(2) 式可看到3n <-1n , 这时3 n 方向不变还与1n 反向, 但速度减小。 当Hn 和1n 反向时, 由(2) 式可看到3n >-1n , 这时3n 方向仍与1n 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、 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 1 、 摆 架 2、 工 字 形 板 簧 座 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 1 0、 皮 带图 1 00MF (3) 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mrF2, 它可分解成垂直分力 Fy和水平分力 Fx, 由于平衡机的工字形板簧和摆架在水平方向(绕 y 轴) 抗弯刚度很大, 所以水平分力 Fx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, 因此垂直分力产生的力矩LmrLFMycos2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 , 01M 222222coslrmM  要使摆架不振动必须要平衡力矩2M 。永乐国际。 在试件上选择圆盘作为平衡平面, 加平衡质量pm 。 则绕 x轴的惯性力矩;PPPPPlrmMcos2; 要使这些力矩得到平衡可根据公式(3) 来解决。 02PMM 0coscos222222pppplrmlrm (4) (4) 式消去2 得 0coscos2222pppplrmlrm (5) 要使(5) 式为零必须满足 )(ppppplrmlrm02222180coscoscos (6) 满足上式(6) 的条件摆架就不振动了。 式中 m (质量) 和 r(失径) 之积称为质径积, mrl 称为质径矩,  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: 任何回转构件的动不平衡, 都可以认为是分别处于两个任意选定的回转平面 1 和 2 内的不平衡质量1m 和2m 所产生。 因此进行平衡试验时, 便可以不管被平衡构件的实际不平衡质量所在位置及其大小如何, 只需根据构件实际外形的许可, 选择两回转平面作为平衡校正平面, 且把不平衡质量看作处于该两平衡平面之中的1m 和2m , 然后针对1m 和2m 进行平衡就可达到目的。 补偿盘作为平衡平面,永乐国际 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pm (图 2), 则产生离心惯性力对 x 轴的力矩  plrppPpmMcos2 根据力系平衡公式(3) 02PMM 0coscos2222p plrppmlrm r1F111m1yxlPF2l2lP 图 222m2r2PrmPFP rP PFPmP 要使上式成立必须有 pp plrp)(pmlrm02222180coscoscos (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 是满足平衡条件平衡质量与不平衡质量之间的相位关系。 图(3a 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(3b) 是补偿盘为平衡平面,2m 和pm 在各自的旋转中只有到在p0或 180 ,1802或 0时它们处在垂直轴平面内与图(3a) 一样达到完全平衡。 其它位置时它们的相对位置关系如图(3c) 所示为p1802, 图(3c) 这种情况, y 分力矩是满足平衡条件的, 而 x 分力矩未满足平衡条件。 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(最好选择在靠近边缘处) 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的间隙。 蜗杆转动到的适当位置可与蜗轮不接触, 这样, 才能使摆架自由的振动, 这时观察的振幅才是正确的。 摇动手柄, 蜗杆接触蜗轮使蜗轮转动, 这时摆架振动受阻, 反摇手柄使蜗杆脱离与Pa) =180 +2P2 FmPr2 r22PmPyF2 mc) =180 -2b) =1802图3F2PF2PXr2PPrmX2PFPyP2mr2X2PrmPyP F 蜗轮的接触, 使摆架自由的振动, 再观察振幅。 这样间歇性地使蜗轮向前转动位置和观察振幅变化,最终找到振幅最小值的位置)。 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。最后将调整好的平衡质量按试件转动方向用手转动试件使补偿盘上的平衡块转到最高位置, 这时的垂直轴平面就是pm 和2m 同时存在的轴平面。 摆架平衡不等于试件平衡, 还必须把补偿盘上的平衡质量转换到试件的平衡面上, 选试件圆盘2 为待平衡面, 根据平衡条件 pppppplrmlrm  ppppppllrmrm (8) 或 pppppplrlrmm  若取1 plrppplr 则ppmm (8) 式中pprm是所加的补偿盘上平衡量质径积,pm 为平衡块质量,pr 是平衡块所处位置的半径(有刻度指示);pl :pl 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pprm。 一般情况先选择半径r 求出 m 加到平衡面 2 上, 其位置在pm最高位置的垂直轴平面中, 本动平衡机及试件在设计时已取1 plrppplr, 所以ppmm, 这样可取下补偿盘上平衡块pm , 平衡块直接加到待平衡面相应的位置, 这样就完成了第一步平衡工作。 第二步工作, 将试件从平衡机上取下重新安装成以圆盘 2 为驱动轮, 再按上述方法求出平衡面 1 上的平衡量(质径积pprm)。 这样整个平衡工作全部完成。 四、 操作步骤 五、 实验数据记录 1y 1  2 y 2 pm pm 2m pr 第二个平面 1y 1  2 y 2 pm pm 1m pr 第一个平面 六、 思考题 1、 为什么说任何回转构件的动不平衡, 都可以认为是任选两个平面上的不平衡质量所引起? 2、 动平衡回转件是否一定静平衡? 反之亦然吗? 为什么? 3、 什么是刚性回转件? 刚性回转件在何种条件会成为柔性回转件?

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