北京理工大学动平衡实验

实验课题： 回转件动平衡

实验项目性质：演示性

实验计划学时：2.5 

一、实验目的

学习动平衡机的机械系统结构、电器测控系统以及动平衡机的工作原理。通过实验了解刚性转子动平衡的原理和方法，掌握动平衡机的使用方法。

二、实验主要仪器设备及材料

（一）实验设备：YYW-16型电脑控制硬支承动平衡机。

（二）实验材料：45﹟钢转子。

（三）量具：3 M卷尺。

（四）实验设备介绍：

1．概述

随着各种机器的速度和精度要求不断提高，降低机器振动和噪声问题已是提高机器性能的重要内容。机器中旋转部件的振动直接影响机器的效率、运行寿命和工作环境。转子的动不平衡是旋转机械产生振动的主要原因之一，为了有效地降低机器的振动和噪声问题，对旋转部件（以下简称为转子）进行动平衡是必不可少的技术工艺。

电脑控制硬支承动平衡机可以同时测量左右校正平面的不平衡质量和相位，并且采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果。动平衡机具有以下特点：

(1) 测量系统由一台电脑和测量电路组成，并集成在电脑机箱中。

(2) 采用电脑显示屏上的虚拟矢量表和虚拟数字表显示其测量结果，直观易读。电脑可同时记忆测量结果。

(3) 采用力学数学模型，用计算机进行数据处理，使被测量的转子在测量范围内的任意稳定转速下都能得到精确的测量结果。

(4) 采用自动控制方式，当测量得到精确的测量结果时，能自动停止测量并记忆测量结果，并能在下次测量时保存上次的测量结果。

2．技术规范及性能

(1) 工件质量范围 1.6～16Kg

(2) 工件最大直径 Φ400mm

(3) 支承轴径范围 Φ8～40mm

(4) 两支承距离80～600mm

(5) 平衡转速范围300～5000r/min

(6) 圈带传动处直

左右支承架是设备的重要部件，中间装有压电传感器，此传感器在出厂前已严格调整好，用户不可自行打开或转动有关螺丝。左右移动只需松开支承架下面与机座连接的两个紧固螺钉，把左右支承架移到适当位置后再拧紧即可。支承架下面有一导向键，保证两支架在移动后能互相平行，支承架中部有升降调节螺丝，可调节工件的左右高度，使之达到水平。外侧有限位支架，可防止工件在旋转时向左右窜动。

工件的平衡转速必须根据转子的外径及质量，并考虑电机拖动功率及摆架动态承载能力来进行选择。采用变频器对电动机调频变速，如果转子在平衡机上的支承情况与在工作运转时的支承情况相差不大，则转子的平衡转速一般为工作转速的20%即可，且转子重量应选择在平衡机的最大工件质量范围的1/3左右时，精度最佳。

3.2 工作原理

图10-2  动平衡机工作原理

  工件转子（7）放在两弹性支承上，由变频器（1）设定电动机（2）的转速。通过带传动（3）驱动双万向联轴节（4）带动工件转子旋转。实验时，转子上的偏心质量所产生的惯性力使弹性支承产生振动，而机械振动的频率通过左压电传感器（8）和右压电传感器（9）转变为模拟电信号。分别被传送到解算电路（10）中（包括相角调节、积分放大器、移相电路、移相放大、整形放大器等等）。放大后的电信号转变为脉冲信号，通过对信号的处理，消除两平衡基面之间的相互影响。再将两通道的脉冲信号输入到A/D（模/数）转换电路（12）中。而A/D电路的另一端接收的是基准信号。基准信号来自光电头（6）和整形放大器（11），它的相位与转子上的标记（5）相对应，即以与转子转速相同的频率变化。经选频放大后，A/D电路将全部的模拟量信号转换为数字量信号并输入到微机控制系统（13）中进行处理。

 经监视器（14）中的控制软件的调试界面，显示出左、右校正平面上的（配重块的重量）和左、右矢量图的偏心质心的相位，即质径积。确定出两个平衡基面中应加平衡块重量的大小、方位。

 当试件在V形滚珠轴承支承块上高速旋转时，由于试件存在偏重，产生离心力，V形滚珠轴承支承块的水平方向受到该离心力的周期作用，通过支承块传递到支承架上，支承架的立柱发生周期性摆动，使安装在摆架上的传感器产生按余弦规律变化的电动势信号，其频率为试件的旋转频率。计算机测量系统对此电动势信号进行采集处理，该系统由阻抗隔离器、选频放大器、放大整流滤波器、锁相脉冲发生器、相位处理器、光电检测电路和直流稳压电源等构成。动平衡机的工作原理见图2所示。设备采用自动控制方式，当测量得到精确的测量结果时，能自动停止测量并记忆测量结果。 

4．操作界面

动平衡测试系统的操作界面如图10-3所示，界面包含有：支撑形式图示、支撑形式选择按键、打印内容输入窗口、数据库显示窗口、模拟矢量表、测量点不平衡量及所在角度位置显示窗口等。表1是操作界面各部位的功能说明。

径范围Φ17mm～150mm

(8) 最小可达剩余不平衡量e_mar≤0.5gmm/Kg

(9) 不平衡量减少率Urr_RR≥90%

(10)电动机参数YS7112(2极)，0.37KW，（△接）220V/ 50HZ

3．动平衡机结构及工作原理

3.1 主要结构

动平衡机由机座、左右支承架、平皮带传动装置、光电检测器支架、传感器、计算机检测系统等主要部件组成。

(7) 不平衡质量的最小分辨单位为0.01g 。