剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)-2

剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的基本原理和步驟。2．掌握虛擬基頻檢測(cè)儀和相關(guān)測(cè)試儀器的使用。3．熟悉動(dòng)靜法的工程應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)裝置（圖5-1）1．動(dòng)平衡機(jī)2．電渦流傳感器3．前置器4．接線盒5．調(diào)速器圖5-16．電子天平圖5-17．配重8．微型計(jì)算機(jī)四、實(shí)驗(yàn)背景與基本原理工程中許多高速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器：氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、陀螺馬達(dá)等其轉(zhuǎn)子都不是理想的對(duì)稱(chēng)剛體，在軸承上安裝時(shí)也存在著誤差（既有偏心又有偏角）。所以工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生不平衡的慣性力系，引起很大的軸承動(dòng)約束力。這種交變的動(dòng)約束力可引起軸承支座和轉(zhuǎn)軸本身的強(qiáng)烈振動(dòng)，從而影響機(jī)器的工作性能和工作壽命。消除動(dòng)約束力的方法是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，即通過(guò)在轉(zhuǎn)子上適當(dāng)?shù)牡胤礁郊樱ɑ虺ィ┬K質(zhì)量，用其產(chǎn)生的慣性力去平衡原來(lái)不平衡的慣性力系，使轉(zhuǎn)軸成為有一定精度的中心慣性主軸。本實(shí)驗(yàn)采用兩平面影響系數(shù)法對(duì)一多圓盤(pán)剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。這是剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡操作的一種常用方法，其目標(biāo)是使慣性力系的主矢和主矩同時(shí)趨近于零。為此，先在轉(zhuǎn)子上任意選定兩個(gè)截面I、II（稱(chēng)校正平面），見(jiàn)圖3-2。在離軸一定距離、（稱(chēng)校正半徑），與轉(zhuǎn)子上某一參考標(biāo)記成夾角、處，分別附加一塊質(zhì)量為、的重塊（稱(chēng)校正質(zhì)量）。如能使兩質(zhì)量和的慣性力（其大小分別為和，為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）正好與原不平衡轉(zhuǎn)子的慣性力系相平衡，那么就實(shí)現(xiàn)了剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。該方法可以不使用專(zhuān)用平衡機(jī)，只要求一般的振動(dòng)測(cè)量，適合在轉(zhuǎn)子工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)平衡作業(yè)。本實(shí)驗(yàn)裝置中，動(dòng)平衡機(jī)的轉(zhuǎn)子是工作轉(zhuǎn)速低于最低階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，稱(chēng)為剛性轉(zhuǎn)子，反之稱(chēng)為柔性轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由調(diào)速器設(shè)定轉(zhuǎn)速，由渦流傳感器測(cè)量軸承的水平振動(dòng)，經(jīng)前置器、接線盒送給計(jì)算機(jī)，由專(zhuān)用程序進(jìn)行處理。圖5-2轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與慣性力系簡(jiǎn)化兩平面影響系數(shù)法的過(guò)程如下：1．在額定的工作轉(zhuǎn)速或任選的平衡轉(zhuǎn)速下，檢測(cè)原始不平衡引起的軸承A、B在水平方向的振動(dòng)量，，其中和是振動(dòng)位移的幅值，和是振動(dòng)信號(hào)對(duì)于轉(zhuǎn)子上參考標(biāo)記有關(guān)的參考脈沖的相位角。2．選定兩個(gè)校正面I、II并確定校正半徑。先在平面I上加一“試重”（試質(zhì)量），這里、分別為“試重”質(zhì)量及其相對(duì)參考標(biāo)記的方位角，以順轉(zhuǎn)向?yàn)檎！霸囍亍笨稍谂渲睾欣镞x擇，用電子天平確定其質(zhì)量。再在相同轉(zhuǎn)速下測(cè)量軸承A、B的振動(dòng)量和。定義該“試重”的影響系數(shù)為圖5-1圖5-1圖5-1式中的分子稱(chēng)為“試重”圖5-13．取走平面I上的“試重”，在平面II上加“試重”，在相同轉(zhuǎn)速下測(cè)量軸承A、B的振動(dòng)量和，由此可以定義該“試重”的影響系數(shù)為4．校正平面I、II上所需的校正質(zhì)量和，可通過(guò)解下列矢量方程組求得：求解矢量方程使用計(jì)算機(jī)，本試驗(yàn)采用專(zhuān)用的動(dòng)平衡計(jì)算程序。在按上式求出的校正質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)平衡后，在同一轉(zhuǎn)速下測(cè)量不平衡量，求出新的矯正質(zhì)量進(jìn)行新的動(dòng)平衡，直到將不平衡量降低到規(guī)定的范圍內(nèi)為止。該實(shí)驗(yàn)需要集體合作，互相幫助，共同完成。不僅能培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手解決工程設(shè)計(jì)能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）采用兩平面影響系數(shù)法在校正平面I與II上反復(fù)加質(zhì)量塊，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的慣性力系逐漸達(dá)到平衡。（2）測(cè)試由于轉(zhuǎn)子偏心引起兩端支座的動(dòng)約束力。實(shí)驗(yàn)步驟：1．按圖3-3所示用鼠標(biāo)左鍵單擊虛擬測(cè)試儀器，如連線錯(cuò)誤，用鼠標(biāo)左鍵單擊“重新連接”按鈕。確認(rèn)無(wú)誤后用鼠標(biāo)左鍵單擊“連接完畢”按鈕，如果出現(xiàn)“連接錯(cuò)誤”的提示，則連接有錯(cuò)，需要按“確定”，再按“重新連接”。如果出現(xiàn)“連接正確”的提示，按“確定”后，可獲得與圖3-4相同的虛擬動(dòng)平衡儀應(yīng)用程序界面。2．將轉(zhuǎn)速控制器轉(zhuǎn)速設(shè)定為1500r/min，起動(dòng)轉(zhuǎn)子3至5分鐘使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。3．在圖3-4的狀態(tài)下，用鼠標(biāo)左鍵按下左上角按鈕“開(kāi)始”啟動(dòng)虛擬動(dòng)平衡儀，點(diǎn)擊“A通道”、“B通道”進(jìn)行通道切換。待讀數(shù)基本穩(wěn)定后，記錄轉(zhuǎn)子原始不平衡引起左（A）、（B）軸承座振動(dòng)位移基頻成份的幅值和相位角、。鼠標(biāo)左擊“暫?！卑粹o，自動(dòng)調(diào)出已裝在機(jī)內(nèi)的動(dòng)平衡計(jì)算程序，此時(shí)要輸入測(cè)出的初始不平衡量。4．轉(zhuǎn)速回零。在I平面（1號(hào)圓盤(pán)）上任選方位加一試重（要擰緊），記錄的值（用天平測(cè)量，可取其在6～10克之間）及固定的相位角（從黑帶參考標(biāo)記前緣算起，順轉(zhuǎn)向?yàn)檎Ｗ⒁猓涸诩印霸囍亍睍r(shí)，不要觸碰軸承座上的探頭，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子之前先用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，確認(rèn)轉(zhuǎn)子與探頭沒(méi)有碰觸現(xiàn)象，間隙在1mm左右，否則報(bào)告教師重新調(diào)整探頭位置，蓋上有機(jī)玻璃擋板。5．啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，重新調(diào)到平衡轉(zhuǎn)速，測(cè)出I平面加重后，兩個(gè)軸承座振動(dòng)位移的幅值和相位角（和）。同樣將值輸入到動(dòng)平衡計(jì)算程序中。6．轉(zhuǎn)速回零。拆除，在II平面（4號(hào)圓盤(pán)）上任選方位加一試重。測(cè)量記錄的值及其固定方位角。7．轉(zhuǎn)速重新調(diào)到。測(cè)出II平面加“試重”后，兩個(gè)軸承座振動(dòng)位移的幅值和相位角（和）。8．轉(zhuǎn)速回零。取走，調(diào)出已裝在機(jī)內(nèi)的動(dòng)平衡計(jì)算程序，根據(jù)程序運(yùn)行過(guò)程的提示，輸