剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡大綱

1、 剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（l）掌握剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的基本原理和實(shí)驗(yàn)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）了解動(dòng)靜法的工程應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容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)平衡實(shí)驗(yàn)。 三、實(shí)驗(yàn)原理工作轉(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。本實(shí)驗(yàn)采取一種剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡常用的方法一一兩平面影響系數(shù)法。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)行平衡作業(yè)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與力系簡(jiǎn)化 剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)的目的是使慣性力系的主矢量和主力矩的值同時(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），在離

2、軸線一定距離r1、r2（稱(chēng)校正半徑）；與轉(zhuǎn)子上某一參考標(biāo)記成夾角1、2處，分別附加一塊質(zhì)量為m1、m2的重塊（稱(chēng)校正質(zhì)量）。如能使兩質(zhì)量m1和m2的離心慣性力（其大小分別為m1r12和m2r22，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。 求解矢量方程最好能使用計(jì)算機(jī)，本試驗(yàn)采用專(zhuān)用的動(dòng)平衡計(jì)算程序。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在轉(zhuǎn)子上安裝校正質(zhì)量，重新起動(dòng)轉(zhuǎn)子，如振動(dòng)已減小到滿(mǎn)意程度，則平衡結(jié)束，否則可重復(fù)上面步驟，再進(jìn)行一次修正平衡。四、實(shí)驗(yàn)裝置所需實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)下表。測(cè)試系統(tǒng)如下圖所示。測(cè)試系統(tǒng)示意圖 部分設(shè)備的原理和功能說(shuō)明如下： 1轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 轉(zhuǎn)子軸上固定有四個(gè)圓盤(pán)，

3、兩端用含油軸承支承。電動(dòng)機(jī)通過(guò)橡膠軟管拖動(dòng)轉(zhuǎn)軸，用調(diào)速器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。最高工作轉(zhuǎn)速為 4 000 rmin，遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)子（軸承系統(tǒng)）的固有頻率。 2光電變換器、電渦流位移計(jì)及計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀 與計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀相連接的光電探頭，給出人射光和反射光。在轉(zhuǎn)子的測(cè)速圓盤(pán)貼上一定寬度的黑紙。調(diào)整探頭方位使人射光束準(zhǔn)確指向圓盤(pán)中心。當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于反射光的強(qiáng)弱變化，光電變換器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)黑帶的電脈沖，輸人計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀，作為轉(zhuǎn)速測(cè)量和相位測(cè)量的基準(zhǔn)信號(hào)。測(cè)試虛擬設(shè)備連線圖如下圖所示。測(cè)試虛擬設(shè)備連線圖電渦流位移計(jì)包括探頭和前置器。探頭前端有一扁形線圈，由前置器提供高頻（2 MHZ）電流。當(dāng)它靠近金屬導(dǎo)體

4、測(cè)量對(duì)象時(shí)，后者表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流。隨著間隙的變化，電渦流的強(qiáng)弱隨之變化，線圈的供電電流也發(fā)生變化，從而在串聯(lián)于線圈的電容上產(chǎn)生被調(diào)制的電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)前置器的解調(diào)。檢波、放大后，成為在一定范圍內(nèi)與間隙大小成比例的電壓信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)使用兩個(gè)電渦流位移計(jì)，分別檢測(cè)兩個(gè)軸承座的水平振動(dòng)位移。兩路位移信號(hào)通過(guò)切換開(kāi)關(guān)依次輸人計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀，以光電變換器給出的電脈沖為參考，進(jìn)行同頻檢測(cè)（濾除諧波干擾）和相位比較后，在計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀面板上顯示出振動(dòng)位移的幅值、相位和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。同頻檢測(cè)前后的振動(dòng)位移波形，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬示波器隨時(shí)觀察，如下圖所示。 計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)平衡儀顯示界面 3動(dòng)平衡計(jì)算軟件 兩平面影響系數(shù)法的核心是通過(guò)求解矢量方程，計(jì)算平衡校正量，求解方程中涉及復(fù)數(shù)的矩陣運(yùn)算。本實(shí)驗(yàn)采用專(zhuān)用動(dòng)平衡計(jì)算軟