实验三转子动平衡实验指导书一、实验目的1. 加深对转子动平衡概念的理解2. 掌握刚性转子动平衡试验的原理及基本方法实验设备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、JPH— A型动平衡试验台的工作原理与结构1. 动平衡试机的结构动平衡机的简图如图1、图2、所示待平衡的试件3安放在框形摆架子的支承滚轮上， 摆架的左端固结在工字形板簧 2中，右端呈悬臂电动机 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量（或平衡量）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（nJ通过柔性联轴器与试件 3联接；右端为输出端（n3）与补偿盘相联接差速器是由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮和一个外壳为蜗轮的转臂 H组成的周转轮系1 ）当差速器的转臂蜗轮不转动时nH=0，则差速器为定轴轮系，其传动比为:i31Z1Z31， n3 rh （ 1）3 4 51、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10、皮带图1这时补偿盘的转速 ns与试件的转速ni大小相等转向相反。
2）当ni和nH都转动则为差动轮系，传动比周转轮系公式计算：ZZs1 ； n3 2nH n1• h ns nHi31ni nH蜗轮的转速m是通过手柄摇动蜗杆 7,经蜗杆蜗轮副在大速比的减速后得到 因此蜗轮的转速nH<-n，这时ns方向仍与m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、转子动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保存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(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），试件转动后则生产离心惯性力 F 2mr，他可分解成垂直分力 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 F<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 M=F • L=3 2mrcos QL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2M1 0, M 2 m2r2l2 cos 2要使摆架不振动必须要平衡力矩 M在试件上选择圆盘作为平衡平面， 加平衡质量 m则绕x轴的惯性力矩 M=3 2m>r pl pcos如；要使这些力矩得到平衡可根据公式（ 3）来解决M A2m2r2l2 cos 2(4 )式消去3 2得m2r2l 2 cos 20 m2Mp02mprplp cosp 0(4)mprplp cos p0(5)要使（5）式为零必须满足mzJ mprplpcos 2 cos p cos(1800 p)满足上式（6）的条件摆架就不振动了式中 m （质量）和r （矢径）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， 而无法直观判断他的大小和相位 因此很难公式来计算平衡量，但可用实验的方法来解决，其方法如下：选补偿盘作为平衡平面，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F 'yprpr2milI2F2!CDIpxFp3 p图2一个质量mp （图2）,则产生离心惯性力对 x轴的力矩M p2 .mp rp Ipcos p根据力系平衡公式（3）Ma0 M2m p 0m2r2I2 cos2 mp rp Ipcos p 0要使上式成立必须有m2 al 2mp rp Ip（7）COS2 cos pcos(180°p)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3—a为平衡平面在试件上的平衡情况，在试件放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a)他=180 ° + 如b) 2=180c) 2=180° - p图3图3— b）是补偿盘为平衡平面， 册和mp在各自的旋转中只有到在 忖=0 °或180°,礎=180°或0°时它们处在垂直轴平面内与图 3—a） 一样达到完全平衡其它位置时它们的相对位置关系如图 3— c）所示为 血=180°—协，图3-c）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用补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到好的平衡质量转到最高位置， 这时的垂直轴平面就是 mp'和m2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mp』 mpg*mpL mp、｝ (8)1 pmpmprP 1prP1Pr i若取 1 则mp mpr i p ppi p（8）式中mp rp是所加的补偿盘上平衡量质径积， mp为平衡块质量， 心是平衡块所处位置的半径（有刻度指示）；lp ： lp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 mprp一般情况先选择半径 r求出m加到平衡面2上，其位置在 mp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rp lprplp所以mp mp，这样可取下补偿盘上平衡块 mp （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根据力系平衡条件（ 3），到此才完成一项 Ma 0 ,还必须做 M B 0的平衡工作，这样才能使试件达到完全平衡B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 mp「p或mp ）这样整个平衡工作全部完成更具体的实验方法请 看第四部分四、实验方法和步骤1、 将平衡试件装到摆架的滚轮上，把试件右端的联轴器盘与差速器轴端的联轴器盘， 用弹性柱销柔性联成一体。
装上传动皮带2、 松开摆架最右端的两对锁紧螺母，用手转动试件和摇动蜗杆上的手柄， 检查动平衡机各部分转动是否正常调节摆架上面的安放在支承杆上的百分表， 使之与摆架有一定的接触，并随时注意振幅大小3、 开启电源，转动调速旋扭实验时的转速定在 320—420转之间（以后试验时不要再 转动旋扭，只是关总电源）转动蜗杆，观察百分表的振幅，找到最佳的平衡位置厂家出厂规定，最佳平衡状态0.01 — 0.03mm（百分表1 — 3格）百分表的位置以后不要再变动停机4、 打破平衡将试件右端圆盘上装上适当的待平衡质量 （四块平衡块），接上电源启动电 机，待摆架振动稳定后，记录下振幅大小 y°余若20丝左右（格）（百分表的位置以后不要 再变动）停机5、 找平衡在补偿盘的槽内距轴心最远处加上一个适当的平衡质量 （二块平衡块）开机后摇动手柄观察百分表振幅变化，手柄摇到振幅最小时手柄停止摇动记录下振幅大小 yi和蜗轮位置角3 （差速器外壳上有刻度指示），停机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 蜗杆转动到适当位置可与蜗杆不接触， 这样才能使摆架自由地振动， 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， 这时摆动振动受阻， 反摇手柄使蜗杆脱离与蜗轮接触，使摆架自由地振动， 再观察振幅这样间歇性地使蜗轮向前转动位和观察振幅变化，最终找到振幅最小值的位置） 在不改变蜗轮位置情况下，停机后，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取下平衡块安装到试件的平衡面（圆盘 2）中相应的最高位置槽内6、 在补偿盘内再加一点平衡量（1~2平衡块）按上述方法再进行一次测试测得的振幅目2蜗轮位置3，若y2
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