1、- 21 -20实验八 零件设计专项能力训练回转件的动平衡一、实验目的1 熟悉运动平衡机的工作原理及转子动平衡的基本方法2 掌握用动平衡机测定回转件动平衡的实验方法。二、设备和工具简易动平衡试验机、药架天平。三、原理和方法由回转构件动平衡原理可知，任一回转构件的动平衡都可以认为是处于回转平面 T 、T 内，回转半径分别为 ro、r o的两个不平衡重量 Go、G o所产生，如图 8-1 所示。因此，进行动平衡试验时，只需对Go、G o进行平衡就可达到目的。简易动平衡试验机可以分别测出上述两回转平面内的不平衡重径积 Goro和Goro的大小和方位，使回转件达到动平衡。图 8-2 是简易动平衡机的工
2、作原理图。图 8-1 图 8-2如图所示，框架 1 经弹簧 2 与固定的底座 3 相联，它只能绕 OX 轴线摆动，构成一个振动系统。框架上装有主轴 4，由固定在底座上的电动机 14 通过带和带轮 12 驱动。主轴4 上装有螺旋齿轮 6，它与齿轮 5 齿数相等，并相互啮合，齿轮 6 可以沿主轴 4 移动。移动的距离和齿轮的轴向宽度相等，比齿轮 5 的节圆圆周要大，因此调节手轮 18，使齿轮 6 从左端位置移到右端位置时，齿轮 5 及和它固定的轴 9 可以回转一周以上，借此调节 c， c的大小由指针 15 指示。圆盘 7 固定在轴 9 上，通过调节手轮 17 可以使圆盘 8 沿轴向 9 上- 21
3、 -下移动，以调节两圆盘间的距离 lc，l c 由指针 16 指示。7、8 两圆盘大小、重量完全相等，上面分别装有一重量为 Gc 的重块，其重心都与轴线相距 rc，但相位差 180。被平衡的回转件 10 架于两个滚动支承 13 上，通过挠性联轴器 11 由主轴 4 带动，因此回转件 10 与圆盘 7、8 转速相等，当选取 T 和 T 为平衡校正面后，回转件 10 的不平衡就可以看作平面 T 和 T 内向径为 ro和 ro的不平衡重量 Go 和 Go所产生。平衡时可先令摆架的振摆轴线 OX 处于平面 T 内（如图 8-2 所示） 。当回转构件转动时，不平衡重量 Go的离心力 Po对轴线 OX 的
4、力矩为零，不影响框架的振动，仅有 Go的离心力 Po对轴线 OX形成的力矩 Mo，使框架发生振动，其大小为MoP o l cos这个力矩使整个框架产生振动。为了测出 T 面上的不平衡重量大小和相位，加上一个补偿重径积 Gcrc，使产生一个补偿力矩，即在圆盘 7 和 8 上各装上一个平衡重量 Gc。当电机工作时，带动主轴 4 并带动齿轮 5、6，因而圆盘 7、8 也旋转，这时 Gc 的离心力 Pc，就构成一个力偶矩 Mc，它也影响到框架绕 OX 轴的振摆，其大小为McP c lc cosc框架振动的合力矩为MM oM cP o l cosP c lc cosc如果合力为零，则框架静止不动。此时M
5、P o l cosP c lc cosc 0满足上式条件为GoroG crc lcl （1）o c （2）在平衡机的补偿装置中 Gc、r c 是已知的，试件的两平衡平面是预先选定的，因而两平衡平面间的距离 l 也是一定的，因此（ 1）式可以写成GoroA lc （3）其中 AG c rcl为便于观察和提高测量精度，在框架上装有重块 19，移动 19，可改变整个振动系统的自振频率，使框架接近共振，即振幅放大。通过调节手轮 17 和 18，使框架静止不动，读出 lc 和 c 的数值，由公式（ 3）即可计算出不平衡重量 Go的大小为GoA lc ro其相位可以这样确定，停车后，使指针 15 转到图
6、8-2 所示与 OX 轴垂直的虚线位置，此时Go的位置就在平面 T 内回转中心的铅直上方。测量另一个平衡平面 T 上的不平衡重径积，只需将试件调头，使平面 T 通过 OX 轴，测量方法与上述相同。四、实验步骤1在被平衡试件上机以前，先开动电机，调节手轮 18，使圆盘 8 与 7 的重块 Gc 产生的离心力在一直线上，这时力矩 Mc0，从主轴下的指针可看出框架是静止状态，此时标尺 16 所示的读数为 lc 的零点位置。2装上试件，试件的一端联轴节应与带轮接好，以免开动电机时发生冲击。3移动重块 19 以改变框架的自振频率，使框架接近共振状态，这时框架振幅放大，以提高平衡精度，调共振后锁紧。4先调
7、节手轮 17，即加一定的补偿力矩（将圆盘 7、8 分开一定距离） ，然后调节手轮 18，即移动齿轮 6，使齿轮 5 与圆盘 7、8 得到附加转动，当调节到框架振动的振幅最小- 21 -22时不平衡重量相位已找到。然后再调节手轮 18，即调节 lc，使框架最后振动消除，振动系统达到平衡。5停机。读出 Lc 数值，计算并确定所加平衡重量 Go的大小和方位。6在试件上加上确定的平衡重量，再开机，调节观察平衡效果，如果还有振动，需按照上述方法，测出所需配重和方位。五、思考题1回转件动平衡的条件是什么？2试件的一个平面已被平衡后，欲平衡第二个平面时，是否仍一定要使第一个平面通过框架的振摆轴线？为什么？3平衡试验法用于哪些类型的试件？试件动平衡后是否满足要求？为什么？
