北京理工大學動平衡實驗

實驗課題： 回轉件動平衡

實驗項目性質：演示性

實驗計劃學時：2.5 

一、實驗目的

學習動平衡機的機械系統結構、電器測控系統以及動平衡機的工作原理。通過實驗了解剛性轉子動平衡的原理和方法，掌握動平衡機的使用方法。

二、實驗主要儀器設備及材料

（一）實驗設備：YYW-16型電腦控制硬支承動平衡機。

（二）實驗材料：45﹟鋼轉子。

（三）量具：3 M卷尺。

（四）實驗設備介紹：

1．概述

隨著各種機器的速度和精度要求不斷提高，降低機器振動和噪聲問題已是提高機器性能的重要內容。機器中旋轉部件的振動直接影響機器的效率、運行壽命和工作環境。轉子的動不平衡是旋轉機械產生振動的主要原因之一，為了有效地降低機器的振動和噪聲問題，對旋轉部件（以下簡稱為轉子）進行動平衡是必不可少的技術工藝。

電腦控制硬支承動平衡機可以同時測量左右校正平面的不平衡質量和相位，并且采用電腦顯示屏上的虛擬矢量表和虛擬數字表顯示其測量結果。動平衡機具有以下特點：

(1) 測量系統由一臺電腦和測量電路組成，并集成在電腦機箱中。

(2) 采用電腦顯示屏上的虛擬矢量表和虛擬數字表顯示其測量結果，直觀易讀。電腦可同時記憶測量結果。

(3) 采用力學數學模型，用計算機進行數據處理，使被測量的轉子在測量范圍內的任意穩定轉速下都能得到精確的測量結果。

(4) 采用自動控制方式，當測量得到精確的測量結果時，能自動停止測量并記憶測量結果，并能在下次測量時保存上次的測量結果。

2．技術規范及性能

(1) 工件質量范圍 1.6～16Kg

(2) 工件最大直徑 Φ400mm

(3) 支承軸徑范圍 Φ8～40mm

(4) 兩支承距離80～600mm

(5) 平衡轉速范圍300～5000r/min

(6) 圈帶傳動處直

左右支承架是設備的重要部件，中間裝有壓電傳感器，此傳感器在出廠前已嚴格調整好，用戶不可自行打開或轉動有關螺絲。左右移動只需松開支承架下面與機座連接的兩個緊固螺釘，把左右支承架移到適當位置后再擰緊即可。支承架下面有一導向鍵，保證兩支架在移動后能互相平行，支承架中部有升降調節螺絲，可調節工件的左右高度，使之達到水平。外側有限位支架，可防止工件在旋轉時向左右竄動。

工件的平衡轉速必須根據轉子的外徑及質量，并考慮電機拖動功率及擺架動態承載能力來進行選擇。采用變頻器對電動機調頻變速，如果轉子在平衡機上的支承情況與在工作運轉時的支承情況相差不大，則轉子的平衡轉速一般為工作轉速的20%即可，且轉子重量應選擇在平衡機的最大工件質量范圍的1/3左右時，精度最佳。

3.2 工作原理

圖10-2  動平衡機工作原理

  工件轉子（7）放在兩彈性支承上，由變頻器（1）設定電動機（2）的轉速。通過帶傳動（3）驅動雙萬向聯軸節（4）帶動工件轉子旋轉。實驗時，轉子上的偏心質量所產生的慣性力使彈性支承產生振動，而機械振動的頻率通過左壓電傳感器（8）和右壓電傳感器（9）轉變為模擬電信號。分別被傳送到解算電路（10）中（包括相角調節、積分放大器、移相電路、移相放大、整形放大器等等）。放大后的電信號轉變為脈沖信號，通過對信號的處理，消除兩平衡基面之間的相互影響。再將兩通道的脈沖信號輸入到A/D（模/數）轉換電路（12）中。而A/D電路的另一端接收的是基準信號?；鶞市盘杹碜怨怆婎^（6）和整形放大器（11），它的相位與轉子上的標記（5）相對應，即以與轉子轉速相同的頻率變化。經選頻放大后，A/D電路將全部的模擬量信號轉換為數字量信號并輸入到微機控制系統（13）中進行處理。

 經監視器（14）中的控制軟件的調試界面，顯示出左、右校正平面上的（配重塊的重量）和左、右矢量圖的偏心質心的相位，即質徑積。確定出兩個平衡基面中應加平衡塊重量的大小、方位。

 當試件在V形滾珠軸承支承塊上高速旋轉時，由于試件存在偏重，產生離心力，V形滾珠軸承支承塊的水平方向受到該離心力的周期作用，通過支承塊傳遞到支承架上，支承架的立柱發生周期性擺動，使安裝在擺架上的傳感器產生按余弦規律變化的電動勢信號，其頻率為試件的旋轉頻率。計算機測量系統對此電動勢信號進行采集處理，該系統由阻抗隔離器、選頻放大器、放大整流濾波器、鎖相脈沖發生器、相位處理器、光電檢測電路和直流穩壓電源等構成。動平衡機的工作原理見圖2所示。設備采用自動控制方式，當測量得到精確的測量結果時，能自動停止測量并記憶測量結果。 

4．操作界面

動平衡測試系統的操作界面如圖10-3所示，界面包含有：支撐形式圖示、支撐形式選擇按鍵、打印內容輸入窗口、數據庫顯示窗口、模擬矢量表、測量點不平衡量及所在角度位置顯示窗口等。表1是操作界面各部位的功能說明。

徑范圍Φ17mm～150mm

(8) 最小可達剩余不平衡量e_mar≤0.5gmm/Kg

(9) 不平衡量減少率Urr_RR≥90%

(10)電動機參數YS7112(2極)，0.37KW，（△接）220V/ 50HZ

3．動平衡機結構及工作原理

3.1 主要結構

動平衡機由機座、左右支承架、平皮帶傳動裝置、光電檢測器支架、傳感器、計算機檢測系統等主要部件組成。

(7) 不平衡質量的最小分辨單位為0.01g 。