刚性转子动平衡实验报告

刚性转子动平衡实验报告

专业及班级车辆10-1

实验成绩

日期2012-12

第2次实验

同组人姓名：潘、于、高、陈、张、张、刘、

实验目的

（1）掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤；（2）掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用；（3）了解动静法的工程应用

序号12

实验设备

名转子系统

数量11

主要技术指标转速：0~4000r/min临界转速≥5000r/min调速：500~4100r/min转速：0.1~5000r/min频率：0~1000Hz位移：2mm峰峰值2000.01g

参考型号R4A

生产厂家清华大学振动实验室

清华大学振动实验室

清华大学振动实验室

调速器定制

3光电变换器1通用型85811ES-200A通用型

电涡流位移计电子天平微型计算机

三、实验原理

工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法—两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。

根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系，可向质心C简化为过质心的一个力R（大小和方向同力系的主向量R偶M（等于力系对质心C的主矩M

Si）和一个力

mC(Si)ΜC），见图一。如果转子的质心

在转轴上且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯性主轴，则力R和力偶矩M的值均为零。这种情况称转子是平衡的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴

本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。

图一转子系统与力系简化

刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此，先在转子上任意选定两个截面I、II（称校正平面），在离轴线一定距离r1、r2（称校正半径），与转子上某一参考标记成夹角

处，分别附加一块质量为m1、m2的重块（称校正质量）。

如能使两质量m1和m2的离心惯性力（其大小分别为m1r1和m2r2

，为转动角速度）

正好与原不平衡转子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。

四、实验数据与矢量关系图（1）实验数据

平衡转速nb=

A轴承幅值

原始振动V

r/min

B轴承II平面幅值9.8

相位327deg

I平面相位30330

degdeg

6.2m

I平面试重Q1

8.34克

VA1，VB1

II平面试重Q2

8.2m

77deg

8.2m

328deg

8.34

1980.480306

degdegdegdeg

14.1

150deg319deg346.9deg34990

degdeg

VA2，VB2

计算校正量

p1,p2

8.06克8.03克0.8

18.7克18.6克0.5

实际加重质量m1,m2平衡后振动V平衡率

87.1%94.9%

（2）实测数据的矢量关系图

五、实验方法和实验结果的分析和讨论

（一）、实验方法

本实验根据两平面影响系数法，过程如下：

（1）在额定的工作转速或任选的平衡转速下，检测原始不平衡引起的轴承或轴颈A、B在某方位的振动量VA0VA0

AA和VB0VB0B，其中VA0和VB0是振动位移（也可以是速度或加速度）的幅值，

角。和B是振动信号对于转子上参考标记有关的参考脉冲的相位

（2）根据转子的结构，选定两个校正面I、II并确定校正半径r1、r2。先在平面I上加一“试重”（试质量）Q1mt11，其中mt1Q1为试重质量，1为试重相对参考标记的方位角，以顺转向为正。在相同转速下测量轴承A、B的振动量VA1和VB1。

矢量关系见图二(a)，(b)。显然，矢量VA1VA0及VB1VB0为平面I上加试重Q1所引起的轴承振动的变化，称为试重Q1的效果矢量。方位角为零度的单位试重的效果矢量称为影响系数。因而，我们可由下式求得影响系数。

A1A1V

Q1A0(1)

B1VB1VB0

3(2)

图二矢量关系图

（3）取走Q1，在平面II上加试重Q2mt2

，mt2Q2为试重质量，

为试重方位角。

同样测得轴承A、B的振动量VA2和VB2，从而求得效果矢量VA2二(c)，(d)及影响系数

VA0和VB2VB0（见图

VB2VB0

（4）校正平面I、II上所需的校正质量p1m1组求得：

p2m2

，可通过解下列矢量方程

αA1p1αA2p2αB1p1αB2p2αA1αA2αB1αB2

p1p2

VA0VB0

VA0VB0

m1p1，m2p2为校正质量，

为校正质量的方位角。

求解矢量方程最好能使用计算机。本试验采用专用的动平衡计算程序。

（5）根据计算结果，在转子上安装校正质量，重新起动转子，如振动已减小到满意程度，则平衡结束，否则可重复上面步骤，再进行一次修正平衡。

（二）、实验结果的分析与讨论

（1）实验结果分析：实验中通过刚性转子动平衡校正，平衡率1,2分别达到

87.1%和94.9%，满足实验要求。由实验结果可验证理论。另外，实验的主要误差来源之一是固定加载物的位置与计算值有一定偏差，其二是可能无法找到质量与计算结果完全相同的加载物。

（2）实验方法讨论：实验过程中老师介绍的差量法适用于无法恰好找到与计算

值相等的加载物的情况。主要操作步骤是称取两份加载物，使质量之差为所求理论质量值，将大质量加载物固定于所求角度值处，另一小质量加载物固定在对面相差180处。这个方法可以一定程度上改善实验条件，但另一方面也增加了加载物固定位置带来的实验误差。另外，实验使用数字化测量的手段，将各种测量值（如位移）转化为电信号，增加测量精度，方便数据处理的同时也简化了测量过程。