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1、传感器与测试技术,主讲：杨淑珍 机械电子工程学院 E-mail: ,第六章、常用工程量的测试,本章要求： 1. 掌握振动的测量方法及传感器选用。 2. 振动的若干测量实例动平衡测试 难点：根据被测量组成测试系统。,转子动平衡技术,一、概述,转子动平衡：,转子的转轴通过质心，在只有重力作用时，转子可在任意位置静止不动，转子是静平衡的。,转轴通过质心且为惯性主轴（中心惯性主轴），则转子转动时不出现动反力，转子是动平衡的。,实际上，由于制造误差，转轴不可能准确地是中心惯性主轴，此时转子就会产生振动，称为动不平衡（失衡）。,可以借助动平衡仪，利用动平衡技术，通过在转子上加配重（配重法）或钻孔（去重法）
2、的方法调整转子的质量分布，使转轴成为中心惯性主轴，消除动反力，这种工艺过程称为对转子进行动平衡。,失衡特点：以转子转频为频率，等幅，相位恒定 的简谐振动。,判断某振动是否是动不平衡的依据,如何解决“动不平衡”？,转子动平衡技术简介：,基本原理：,离心力,F离心= m0 r02 =S02,一个质量为m0,质心偏离回转中心偏心距为r0的的转子在以角频率为旋转时 ：,是引起转子离心回转力的根源,6.3 转子动平衡技术,在转子上，虽然转子的质量很大，但只要偏心距很小，转子的不平衡离心力也很小。 r0=0转子就完全平衡，不产生离心回转力。,讨论：,F离心= m0 r02 = S02,要是转子上存在一个原
3、始不平衡量S0。虽然转子的m0很大，但由于原始质心偏移的偏心距r0总是个很小的量(微米,至多到毫米级)。我们可以在转子的较大半径R平上用一个小的质量m平把S0平衡掉。但是必须满足R平的方向与r0的方向成180的关系。这样就可以做到： S平+S0=0,关键：求So,如何求So？,动平衡仪就是通过测试和运算，找出机械转子上S0的大小与方位角的仪器。它的信号可以通过任何测振传感器从回转轴，或轴承座上面得到。旧式动平衡仪的分析方法有同步闪光法、同步正交方波门电路法等。目前均使用计算机作单一频率的富氏正交相关分析法。,动平衡仪,仪器中必须有一个测同步零位脉冲的环节，以和轴上的零件取得同步。一般可使用光电
4、、磁电等传感器得到。,二、测试仪器系统,（1)被测转子：,若使用的是动平衡机。则动平衡机上要有支承转子的轴颈托轮或支承转子的精密轴承座，然后使转子回转的精密联轴节和安装传感器的位置。若使用的是现场动平衡方法。则在现场将传感器固定在机器上支持转子的轴承座的任意位置上即可，转子必须有零位同步传感器。,动平衡机上目前多为柔性支承，故多使用绝对式速度传感器和绝对式加速度传感器。现场平衡建议使用绝对式压电加速度传感器。并使用光电式或磁电式传感器作零位脉冲传感器。,（2）传感器：,6.3 转子动平衡技术,（3）二次仪表 ：,若使用压电式加速及传感器的需用电荷放大器。若使用磁电式速度传感器者则只需电压放大器
5、。二次仪表中还要加上低通滤波器。以消除滚动轴承等产生的高次波干扰。一般低通上限高于转子轴频率即可。还有A/D转换器和计算机信号处理单元。,分析完毕的信号送入显示记录单元。动平衡仪的显示单元习惯用矢量显示。它的结构是在画有十字座标和同心园的屏幕上打出光点以显示极座标的幅值与相位角。现代动平衡仪由于数字化以后可以直接显示幅值A的大小和角度的数字显示法。要比矢量法方便得多，包括也可以通过打印记录下来。,（4）显示记录单元：,1、动平衡测试系统框图,傅立叶分析仪,放在支承转子的轴承上，以拾取转子的振动信号，信号经放大、滤波、A/D转换，送入微机进行信号处理。,三、测试方法,2、动平衡测试步骤,（1）先
6、测试初始不平衡量,待转子转到额定转速后就采样，采样经信号分析后，就可以得到转子的初始不平衡量的重径积S0造成的离心力使轴承度产生了正弦振动的响应适量A0如右图：,Re,A0,Im,o,（2）试配重法,Ao如何衡量？ 如何平衡？,测加(减)试配重后的不平衡量,A0, :逆时针为正，顺时针为负, :与回转方向相同为正 与回转方向相反为负,A合,A试,o,加试配重法,去重法：,m配= m试*A0/ A试,例题：,在动平衡测试中，测得的数据画出的矢量图如下图所示。转子上试重m试17.32克，试分别用加重法和去重法，使转子达到动平衡：求 1)求在转子的边缘应增加（或去除）的质量的大小及方位，并在图上标明； 2）画出测试系统简图。,作业：,在动平衡测试时，先测得原始不平衡量的动力响应为A0。若取试重mk20克，并又测得加试配重mk后产生的新不平衡量的动力响应为A0k，当转子作顺时针方向旋转时，用加重法，则从矢量图分析应加多少克质量，并加在什么位置上，才能使转子达到动平衡？并画出测试系统框图。,A0=1.6,mk,光标,
