动平衡实验

-21-20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、原理和方法由回转构件动平衡原理可知，任一回转构件的动平衡都可以认为是处于回转平面T׳、T״内，回转半径分别为ro׳、ro״的两个不平衡重量Go׳、Go״所产生，如图8-1所示。因此，进行动平衡试验时，只需对Go׳、Go״进行平衡就可达到目的。简易动平衡试验机可以分别测出上述两回转平面内的不平衡重径积Go׳ro׳和Go״ro״的大小和方位，使回转件达到动平衡。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lc，lc由指针16指示。7、8两圆盘大小、重量完全相等，上面分别-21-21装有一重量为Gc的重块，其重心都与轴线相距rc，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ro׳和ro״的不平衡重量Go׳和Go״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Go״的离心力Po״对轴线OX的力矩为零，不影响框架的振动，仅有Go׳的离心力Po׳对轴线OX形成的力矩Mo，使框架发生振动，其大小为Mo＝Po׳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Gcrc，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Gc。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Gc的离心力Pc，就构成一个力偶矩Mc，它也影响到框架绕OX轴的振摆，其大小为Mc＝Pclccosφc框架振动的合力矩为M＝Mo＝Mc＝Po׳lcosφ－Pclccosφc如果合力为零，则框架静止不动。此时M＝Po׳lcosφ－Pclccosφc＝0满足上式条件为Go׳ro׳＝Gcrclc／l（1）φo＝φc（2）在平衡机的补偿装置中Gc、rc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Go׳ro׳＝Alc（3）其中A＝Gcrc／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lc和φc的数值，由公式（3）即可计算出不平衡重量Go׳的大小为Go׳＝Alcro׳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Go׳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Gc产生的离心力在一直线上，这时力矩Mc＝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lc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lc，使框架最后振动消除，振动系统-21-22达到平衡。5．停机。读出Lc数值，计算并确定所加平衡重量Go׳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？