刚性转子动平衡机的实验测试原理及算法分析.pdf

1、C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） J B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N

2、C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1

3、 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z

4、A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U

5、E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A

6、 R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） 刚 性 转 子 动 平 衡 实 验 是 机 械 原 理 课 的 一 个 重 要支 撑 实 验 ， 通 过 这 个 实 验 能 很 好 地 帮 助 学 生 理 解 和掌 握 动 平 衡 的 工 作 原 理 、 方 法 与 重 要 性 。 在 对 各 种动 平 衡 机 做 了

7、 比 较 与 分 析 的 基 础 上 ， 笔 者 在 教 学 中采 用 了 具 有 操 作 方 便 、 显 示 直 观 、 测 量 迅 速 等 特 点的 Y Y Q - 5 型 刚 性 转 子 动 平 衡 机 作 为 学 生 的 实 验 机型 。 为 提 高 实 验 质 量 ， 现 对 它 的 工 作 原 理 与 算 法 作一 分 析 。1 基 本 原 理硬 支 承 平 衡 机 的 基 本 特 点 是 ：n/ 0 0 . 3 1 （ 1 ）式 中 ： n 平 衡 工 件 的 角 频 率 ；0 弹 性 振 动 系 统 的 角 频 率 。硬 支 承 平 衡 机 的 刚 度 很 大 ， 当 工 件

8、旋 转 产 生 的不 平 衡 离 心 力 不 能 使 支 承 架 产 生 较 大 的 振 动 信 号 时 ，转 子 的 不 平 衡 量 以 交 变 动 压 力 的 形 式 作 用 于 支 承 架上 ， 它 包 含 不 平 衡 的 大 小 和 相 位 信 息 。 根 据 刚 性 转子 的 动 平 衡 原 理 ， 一 个 动 不 平 衡 的 刚 性 转 子 总 可 以在 怀 旋 转 轴 线 垂 直 面 不 与 转 子 相 重 合 的 两 个 校 正 面上 减 去 或 加 上 适 当 的 质 量 来 达 到 平 衡 的 目 的 。 为 了精 确 、 方 便 、 迅 速 地 测 量 转 子 的 动 不

9、 平 衡 性 ， 通 常把 力 这 一 非 电 量 的 检 测 转 换 成 电 量 的 检 测 ， 我 们 采用 压 力 式 力 传 感 器 作 为 换 能 器 。 由 于 传 感 器 是 装 在支 承 轴 承 处 ， 故 测 量 平 面 即 位 于 支 承 平 面 上 。 对 于转 子 的 两 个 校 正 平 面 ， 根 据 各 种 转 子 的 不 同 要 求 ，一 般 选 择 在 轴 承 以 外 的 各 个 不 同 位 置 上 ， 所 以 有 必刚 性 转 子 动 平 衡 机 的 实 验 测 试 原 理 及算 法 分 析胡 光 辉1， 唐 大 学2（ 1 . 湖 南 交 通 职 业 技 术

10、 学 院 ， 湖 南 长 沙 4 1 0 0 8 2 ； 2 . 湖 南 大 学 机 械 与 汽 车 工 程 学 院 ， 湖 南 长 沙 4 1 0 0 8 2 ）摘 要 ： 在 分 析 Y Y Q - 5 刚 性 转 子 动 平 衡 机 的 工 作 原 理 的 基 础 上 ， 找 出 常 见 的 转 子 支 承 方 式 ， 推 演 出 相 应 的 不 平 衡 量 的 计算 方 法 ， 并 对 其 物 理 意 义 作 一 介 绍 ， 可 为 明 确 刚 性 转 子 动 平 衡 机 的 实 验 测 试 原 理 及 算 法 分 析 提 供 有 效 的 途 径 。关 键 词 ： 刚 性 转 子 ；

11、动 平 衡 ； 工 作 原 理 ； 计 算 方 法 ； 物 理 意 义中 图 分 类 号 ： U 4 6 7 文 献 标 识 码 ： A 文 章 编 号 ： 1 0 0 2 - 4 7 8 6 （ 2 0 0 7 ） 0 6 - 0 1 3 1 - 0 2E x p e r i m e n t T e s t i n g P r i n c i p l e a n d A l g o r i t h m i c A n a l y s i s o fR i g i d R o t o r s D y n a m i c B a l a n c i n g M a c h i n eH U G

12、u a n g - h u i1， T A N G D a - x u e2（ 1 . H u n a n C o m m u n i c a t i o n P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， C h a n g s h a 4 1 0 0 8 2 ， C h i n a ； 2 . C o l l e g e o f M e c h a n i c a l a n d A u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g ， H u n a n U n i v e r s i t y ， C h a n g s h a 4

13、 1 0 0 8 2 ， C h i n a ）A b s t r a c t ： B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f w o r k i n g p r i n c i p l e o f Y Y Q - 5 r i g i d i t y r o t o r d y n a m i c b a l a n c e m a -c h i n e ， f i n d i n g o u t t h e c o m m o n m e t h o d o f s u p p o r t i n g r o t o r a n d d e d u c i

14、 n g t h e c o r r e s p o n d i n g w a y o f c o u n t o fu n b a l a n c e ， t h e p h y s i c a l m e a n i n g s o f t h i s m e t h o d b e i n g i n t r o d u c e d c a n p r o v i d e a n e f f e c t i v e a p p r o a c h f o r e x -p l i c a t i n g t h e e x p e r i m e n t t e s t i n g p

15、 r i n c i p l e a n d a l g o r i t h m i c a n a l y s i s o f r i g i d r o t o r s d y n a m i c b a l a n c i n g m a -c h i n e .K e y w o r d s ： r i g i d r o t o r ； d y n a m i c b a l a n c e ； t h e w o r k i n g p r i n c i p l e ； c a l c u l a t i n g m e t h o d ； p h y s i c a l m e

16、 a n i n g s计 量 检 测 与 监 测1 3 1COMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.6 ， 2007 （ ISSUE No.166 ）交通标准化 2007 年第 6 期（总第 166 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.4 ， 2007 （ ISSUE No.164 ）交通标准化 2007 年第 4 期（总第 164 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATI

17、ON. No.4 ， 2007 （ ISSUE No.164 ）交通标准化 2007 年第 4 期（总第 164 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.6 ， 2007 （ ISSUE No.166 ）交通标准化 2007 年第 6 期（总第 166 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.4 ， 2007 （ ISSUE No.164 ）交通标准化 2007 年第 4 期（总第 164 期

18、）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.4 ， 2007 （ ISSUE No.164 ）交通标准化 2007 年第 4 期（总第 164 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.4 ， 2007 （ ISSUE No.164 ）交通标准化 2007 年第 4 期（总第 164 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS STANDARD

19、IZATION. No.6 ， 2007 （ ISSUE No.166 ）交通标准化 2007 年第 6 期（总第 166 期）J BHCOMMUNICATIONS STANDARDIZATION要把支承处测量到的不平衡力信号换算到两个校正平面上去，这可以利用静力学原理来实现。在进行动平衡实验以前，必须首先解决两校正平面不平衡量的相互影响问题，对于硬支承平衡机，工件两校正面不平衡量的相互影响是通过计算两校正平面间距 b ，校正平面到左、右支承轴承间距 a 、 c 的方法来确定的，而 a 、 b 、 c 这几个几何参数可以很方便地由被平衡转子确定。2 计算方法（见图 1 ）图中， FL、 FR分

20、别为 左、右支承面上承受的压力； fL、 fR分别为左、右校正平面上不平衡质量产生的离心力； mL、 mR分别为左、右校正平面上的不平衡质量； a 、 c 分别为左、右校正平面至左、右支承轴承间的距离； b 为左、右校正平面之间的距离； r1、r2分别为左、右校正平面的校正半径； 为工件旋转角速度。图中 a 、 b 、 c 、 r1、 r2和 FL、 FR、 均为已知，故刚性转子要处于平衡，必须满足： F=0 ， M=02 ， 3即： FL+ FR- fL- fR= （ 1 ）aFL+ b fR- FR（ b + c ） = 0 （ 2 ）由（ 2 ）式得：fR= （ 1+cb） FR-abF

21、L（ 3 ）将（ 3 ）式代入（ 1 ）式得 :fL= （ 1+ab） FL-cbFR（ 4 ）因为fR=mR r22， fL=mL r12所以mR=r22（ 1+cb） FR-abFL（ 5 ）mL=r12（ 1+ab） FL-cbFR（ 6 ）其中（ 5 ）式和（ 6 ）式的物理意义如下：a ）如果转子的几何参数（ a 、 b 、 c 、 r1、 r2）和平衡转子 n 已确定，则校正平面上应加的校正质量（即试重）可以直接测量出来，并以质量单位（如： g ）显示出来并加以确定（见公式（ 5 ）；b ）abFL和cbFR项表明：不需要调整运转校验转子就能在平衡前进行平面分离。这两项物理意义恰好

22、表明了硬支承动平衡机所具有的特点。3 涉及参数完成整个实验所涉及的基本参数有如下几项：a ）转子的装载形式；b ）转子各支承平面到两正平面以及校正到校正平面之间的距离 a 、 b 、 c ；c ）转子的半径 r1和 r2；d ）转子的平衡转速 n 。其中，对转子的平衡转速 n 要做一个说明，因为按工件质量和工件外径选择平衡转速时要考虑到电机的拖动功率和支承加的承载能力，因此平衡工件选择平衡转速必须同时符合下列两个限制值：Gn 8 1 02（ 7 ）G D2n2 6.3 1 0 （ 8 ）式中： G 工件质量（ kg/min2）；n 转子的平衡转速；D 工件最大外径。在实验中如果采用标准转子，由

23、于转子的质量不大，转速也无需太高，所以这个问题一般不会存在，但使用者必须知道这一点并加以解释。4 转子形式与具体算法实际上，转子的形式与装载方式有多种，根据转子形状的装载方式的不同，按其校正平面与支承轴承之间的相对位置，可以归纳为六种不同的基本装载形式，而其他形式则或者比较少见或者可以由这六种形式进行组合。这六种装载形式的平衡方程式通过计算，可得到四组模拟运算方程式，模拟运算方程是以测量平面上所测得的力换算到校正平面上应有的离心力形式来表达的，见表 1 。计量检测与监测132C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O

24、 M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） J B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HJ B HC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N .

25、N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N

26、 I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T

27、 I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C

28、O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O N . N o . 4 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 4 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 4 期 （ 总 第 1 6 4 期 ） C O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R D I Z A T I O NC O M M U N I C A T I O N S S T A N D A R

29、D I Z A T I O N . N o . 6 ， 2 0 0 7 （ I S S U E N o . 1 6 6 ） 交 通 标 准 化 2 0 0 7 年 第 6 期 （ 总 第 1 6 6 期 ） 5 结 语通 过 对 该 平 衡 机 的 工 作 原 理 与 计 算 方 法 进 行分 析 以 及 比 较 系 统 地 剖 析 Y Y Q - 5 刚 性 转 子 动 平 衡机 的 结 构 ， 对 刚 性 转 子 动 平 衡 实 验 无 论 是 从 保 证 设备 正 常 运 转 而 进 行 的 自 我 维 护 ， 还 是 从 实 验 自 身 着眼 以 保 证 实 验 教 学 的 内 涵 与

30、 深 度 ， 都 有 着 明 显 的 积极 意 义 。 该 设 备 在 我 校 两 年 多 的 运 转 情 况 验 证 了 这一 点 。参 考 文 献 1 孙 桓 ， 陈 作 模 . 机 械 原 理 M . 北 京 ： 高 等 教 育出 版 社 ， 2 0 0 0 . 2 哈 尔 滨 工 业 大 学 理 论 力 学 教 研 组 . 理 论 力 学 M . 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 1 9 9 6 . 3 龙 述 尧 . 材 料 力 学 M . 长 沙 ： 湖 南 大 学 出 版 社 ，1 9 9 9 .作 者 简 介 ： 胡 光 辉 （ 1 9 6 4 - ） ， 男 ， 湖

31、 南 长 沙 市 人 ， 大 学 本 科学 历 ， 湖 南 交 通 职 业 技 术 学 院 副 教 授 ， 专 业 为 汽 车 运 用 技术 ； 唐 大 学 （ 1 9 6 6 - ） ， 男 ， 湖 南 衡 阳 市 人 ， 博 士 研 究 生 ， 高级 工 程 师 ， 专 业 为 汽 车 工 程 ， 现 任 职 于 湖 南 大 学 机 械 与 汽 车工 程 学 院 。收 稿 日 期 ： 2 0 0 7 - 0 3 - 2 7“公 路 工 程 与 运 输解 析 法在 公 路 液 塑 限 试 验 成 果 确 定 中 的 应 用盛 海 洋1 ， 2（ 1 . 南 京 交 通 职 业 技 术 学 院

32、 ， 江 苏 南 京 2 1 0 0 3 2 ； 2 . 成 都 理 工 大 学 ， 四 川 成 都 6 1 0 0 5 9 ）摘 要 ： 液 限 、 塑 限 是 细 粒 土 的 两 个 重 要 物 理 指 标 ， 采 用 解 析 法 计 算 液 塑 限 联 合 试 验 所 测 参 数 ， 可 确 定 液 限 、 塑 限 值 ，且 较 其 他 方 法 方 便 、 快 捷 、 准 确 ， 故 而 是 细 粒 土 液 塑 限 试 验 中 成 果 确 定 的 一 个 有 效 方 法 。关 键 词 ： 细 粒 土 ； 液 塑 限 ； 解 析 法 ； Q B A S I C 程 序中 图 分 类 号 ：

33、 U 4 1 1 文 献 标 识 码 ： A 文 章 编 号 ： 1 0 0 2 - 4 7 8 6 （ 2 0 0 7 ） 0 6 - 0 1 3 3 - 0 2A p p l i c a t i o n o f A n a l y s i s M e t h o d i n R o a d L i q u i d - p l a s t i c L i m i tE x p e r i m e n t R e s u l t D e t e r m i n a t i o nS H E N G H a i - y a n g（ 1 . N a n j i n g C o m m u n i

34、 c a t i o n P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， N a n j i n g 2 1 0 0 3 2 ， C h i n a ； 2 . C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， C h e n g d u6 1 0 0 5 9 ， C h i n a ）A b s t r a c t ： L i q u i d l i m i t a n d p l a s t i c l i m i t a r e t w o i m p o r t a n t p h y s i c a l i n d e x e s o f f i n e - g r a i n e d s o i l . U s i n ga n a l y s i s m e t h o d t o c a l c u l a t e t h e d a t a m e a s u r e d b y l i q u i d - p l a s t i c l i m i t c o m b i n e e x p e r i m e n t c a n d e t e r m i n e1 3 3