机械工程实验基础

机械工程基础实验之回转构件的动平衡实验目的观察由回转构件的质量分布不均所引起的机械振动现象，加深对回转构件动平衡的认识了解回转构件动平衡原理和计算方法掌握刚性转子动平衡的实验方法和平衡步骤了解动平衡实验机的工作原理和操作方法实验设备Y1BK型硬支撑动平衡机实验用转子、普通天平、游标卡尺、橡皮泥实验内容测量并输入转子的参数，在动平衡机上测出需要配重质量的大小和相位对转子反复进行配重，直到动平衡机显示的配重质量达到规定的质量范围实验原理动平衡的目的

对于轴向尺寸较大的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比大于0.2），如内燃机曲轴、电机转子和机床主轴等，其偏心质量往往是分布在若干个不同的回转平面内，即使转子的质心在回转轴线上，由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而会形成惯性力偶，该惯性力偶的方向随转子的回转而变化，故引起机器设备的振动。对转子进行动平衡目的，就是要求其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得到平衡，消除因转子转动产生的振动。转子动平衡的判定条件各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和等于零以及这些惯性力所构成的力矩矢量和等于零。

动平衡原理为使转子获得动平衡，必须选定两个回转平面作为平衡基面1和2，将各离心惯性力分解到选定的平衡基面内。

图1惯性力的分解只要在平衡基面1和2内适当地各加一平衡质量，使两平衡基面内的惯性力之和分别为零，那么转子就可以达到动平衡。基面1基面2基面1：基面2：任何一个回转体不管它得不平衡质量实际分布情况如何，都可以向两个任意选定的平衡平面内分解，在这两个平面内各加上一个平衡质量就可以使该回转体达到平衡。这种使惯性力的合力及合力矩同时为零的平衡称为动平衡。由此可见，至少要由两个平衡平面才能使转子达到动平衡经过动平衡的回转件一定是静平衡的，但静平衡的回转件不一定达到动平衡。结论：动平衡机的工作原理动平衡机结构图2原理图图3Y1BK动平衡机1-电动机2-带传动装置3-被测转子4-压电式传感器5-.压电式传感器6-解算电路7-选择开关8-选频放大器9-显示仪表10-整形放大器11-显示仪表12-鉴相器13-整形放大器14-光电头15-反光标记16万向关节

动平衡机的结构简图如图2所示，实物图如图3所示。测量时，转子3放置在弹性支撑上，由电动机1通过带传动装置2带动转子3转动，转子上的偏心质量使弹性支撑发生振动，传感器4和5将振动转变为两路电信号，两路电信号同时传递到解算电路6，它对这两路信号进行处理以消除两平衡基面之间的相互影响。用选择开关7选择平衡基面1或2，再经选频放大器8将信号放大，由显示仪表9显示出该平衡基面上的不平衡质径积的大小。放大后的信号又经过整形放大器10转变为脉冲信号并被送往鉴相器12。鉴相器12也同时接收来自光电头14和整形放大器13的基准信号，基准信号与转子上的反光标记15相对应。鉴相器输出的相位差由显示仪表11显示，以反光标记15为基准就可以确定偏心质量的相位。

各种典型转子的平衡等级和许用不平衡量

平衡等级GA=[e]w/1000典型转子G40004000刚性安装的具有奇数气缸的低速船用柴油机曲轴传动装置G16001600刚性安装的大型二冲程发动机曲轴传动装置G630630刚性安装的大型四冲程发动机曲轴传动装置G250250刚性安装的高速四缸柴油机曲轴传动装置G100100六缸及其以上的高速柴油机曲轴传动装置；汽车、机车发动机整体G4040汽车车轮、传动轴；弹性安装的六缸以上高速发动机曲轴转动装置；汽车、机车发动机曲轴传动装置G1616特殊要求的传动轴；汽车、机车发动机部件；特殊要求的六缸及其以上的发动机曲轴传动装置G6.36.3船用主汽轮机齿轮、离心机鼓轮、装配好的航空燃气汽轮机G2.52.5燃气轮机和汽轮机、刚性汽轮发电机转子、透平压缩机、机床传动装置G11磨床传动装置G0.40.4精密磨床主轴、砂轮盘及电机转子、陀螺仪实验步骤根据转子形状和特点，调整两支撑架间的相对位置，调节左右两滚轮架的高度，使转子水平放置确定转子的支撑方式，确定平衡平面和校正半径，测量转子的参数输入测试参数并测试转子根据测试结果进行配重再次测试转子直到达到要求具体操作过程